智能一鍵開關(guān)站在地鐵智慧車站中的應(yīng)用

李景虎

(上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司，上海 202201)

1 概述

近年來，智慧城市的建設(shè)不斷加速，軌道交通作為城市公共交通的重要組成部分，承擔(dān)了重要的社會責(zé)任，車站作為軌道交通的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，直接體現(xiàn)了軌道交通智能化、智慧化的程度。

智慧車站的建設(shè)一方面提升了乘客的服務(wù)體驗(yàn)，通過新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用，使乘客在乘坐地鐵過程中，感受到更舒適的乘車環(huán)境和更捷獲的優(yōu)質(zhì)服務(wù)；另一方面智慧車站的建設(shè)同時(shí)也旨在提高車站機(jī)電設(shè)備管理水平，對車站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱ISCS)進(jìn)行功能升級，提升設(shè)備自動運(yùn)行能力，提高車站人員工作效率。目前軌道交通部分既有車站的管理業(yè)務(wù)在操作過程中仍存在如下問題：

(1)各專業(yè)現(xiàn)場作業(yè)多勞動強(qiáng)度大

車站巡視、設(shè)備巡視等作業(yè)的工作量大，占用工作人員大部分工作時(shí)間，且人員勞動強(qiáng)度較大，以執(zhí)行開關(guān)站業(yè)務(wù)流程為例：車站電扶梯、卷簾門等機(jī)電設(shè)備開啟、關(guān)閉目前均由車站運(yùn)營工作人員至現(xiàn)場操作，耗時(shí)長且效率低下。今后新線車站建設(shè)與商用地結(jié)合開發(fā)，車站出入口數(shù)量勢必呈上升的趨勢，這將大量增加車站運(yùn)營人員工作強(qiáng)度，不利于車站人員“一崗多能”發(fā)展需求。

(2)系統(tǒng)集成不高作業(yè)執(zhí)行效率低

車站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)集成度參差不齊，綜合監(jiān)控功能不一，部分既有線路工作人員在進(jìn)行狀態(tài)查詢、控制操作時(shí)需在系統(tǒng)個(gè)體終端上操作執(zhí)行，操作效率低。

基于上述原因，目前除了在新建地鐵線路時(shí)大力推進(jìn)智慧車站建設(shè)外，部分既有車站也作為智慧車站建設(shè)重要實(shí)施對象。通過既有系統(tǒng)平臺改造升級，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理自動化、檢修維保智能化、乘客服務(wù)自助化。本文針對早間啟運(yùn)、晚間停運(yùn)等運(yùn)營場景，分析了傳統(tǒng)開關(guān)站流程執(zhí)行過程的不足，并提出優(yōu)化建議?；诩扔熊囌靖脑熘腔凵墳楸尘埃瑢囌咀詣臃鎏?、出入口卷簾門新增遠(yuǎn)程控制功能，結(jié)合視頻檢測駐留人員智能分析、全站廣播、導(dǎo)向屏信息發(fā)布等輔助提示手段，實(shí)現(xiàn)智能一鍵開關(guān)站，使車站在早間啟運(yùn)、晚間停運(yùn)等過程處理業(yè)務(wù)上實(shí)現(xiàn)高效化、自動化、可視化。

2 車站開關(guān)站運(yùn)營場景

車站的早間啟運(yùn)、晚間停運(yùn)標(biāo)志著每天地鐵運(yùn)營的開始和結(jié)束，是車站管理人員重點(diǎn)關(guān)注并執(zhí)行的運(yùn)營場景。早間啟運(yùn)作為運(yùn)營前的準(zhǔn)備，需確保環(huán)控設(shè)備以相應(yīng)模式正常運(yùn)行、車站照明按指定模式正常開啟、乘客信息系統(tǒng)(簡稱PIS)顯示屏正確發(fā)布信息、自動售檢票(簡稱AFC)閘機(jī)正常運(yùn)行工作。同時(shí)，電扶梯應(yīng)按定義的上、下行方向正確運(yùn)行、出入口卷簾門正常開啟。相應(yīng)地，晚間停運(yùn)也需按場景需求正確執(zhí)行。

2.1 傳統(tǒng)開關(guān)站運(yùn)營模式管理

傳統(tǒng)開關(guān)站的場景任務(wù)需根據(jù)特定的時(shí)間自動或手動觸發(fā)執(zhí)行。通過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間來自動運(yùn)行系統(tǒng)功能，此類功能主要包括早間(或晚間)定時(shí)啟動(或停止)環(huán)控模式、車站照明和運(yùn)營期間定時(shí)發(fā)布語音廣播及乘客信息等。

傳統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)對早間啟運(yùn)、晚間停運(yùn)模式控制的機(jī)電設(shè)備僅限于機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱EMCS)中的控制設(shè)備。電扶梯、卷簾門等設(shè)備處于安全考慮，通常EMCS 僅進(jìn)行監(jiān)視，不會對設(shè)備直接執(zhí)行控制。這就導(dǎo)致車站人員需逐項(xiàng)現(xiàn)場對設(shè)備開啟、關(guān)閉，有的車站出入口多達(dá)十幾個(gè)，大量的卷簾門、電扶梯需車站人員現(xiàn)場確認(rèn)、逐一手動開關(guān)，整個(gè)開關(guān)站過程效率低下。以早間啟運(yùn)開站為例，圖1 為傳統(tǒng)開站實(shí)施流程。

圖1 傳統(tǒng)開站實(shí)施流程圖

2.2 智能開關(guān)站運(yùn)營模式優(yōu)化

傳統(tǒng)開關(guān)站運(yùn)營模式管理仍存不足之處待優(yōu)化，如：盡管每天的運(yùn)營時(shí)間固定，但仍存在春節(jié)、國慶等節(jié)假日臨時(shí)運(yùn)營調(diào)整，需車站人員手動在ISCS 工作站上重新編輯時(shí)間表；需現(xiàn)場手動執(zhí)行電扶梯、卷簾門的控制操作等。

利用控制中心ISCS 與信號系統(tǒng)(簡稱ATS)的接口，每天運(yùn)營前提前獲取當(dāng)天運(yùn)營計(jì)劃，并自動同步至智能開關(guān)站應(yīng)用模塊中，根據(jù)車站運(yùn)營計(jì)劃自動動態(tài)調(diào)整時(shí)間表。同時(shí)，在EMCS 系統(tǒng)中增加電扶梯、卷簾門的遠(yuǎn)程控制硬接線接口，新增接口不影響原有現(xiàn)場手動控制。為確保設(shè)備啟動、停止時(shí)的安全可靠，在電扶梯、卷簾門機(jī)電設(shè)備附件設(shè)置用于人員入侵檢測的視頻攝像頭和檢測傳感器，并在開關(guān)站時(shí)提前進(jìn)行語音廣播，警示周邊人員注意安全，防止因設(shè)備啟停過程中造成客傷。通過智能開關(guān)站的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對車站機(jī)電設(shè)備狀態(tài)全面掌握的目標(biāo)，對早間啟運(yùn)、晚間停運(yùn)等運(yùn)營場景聯(lián)動控制，提高運(yùn)營人員的管理效率，提升車站管控能力，保證地鐵運(yùn)營安全，圖2 為智能開站實(shí)施流程。

圖2 智能開站實(shí)施流程

3 智能開關(guān)站實(shí)施

智慧車站主要包括智能運(yùn)行自動化系統(tǒng)與綜合管理信息化系統(tǒng)。其中智能運(yùn)行系統(tǒng)主要包括“智能開關(guān)站”、“車站客流識別”、“故障識別診斷”、“任務(wù)預(yù)案執(zhí)行”等構(gòu)成。作為智慧車站基本功能之一，智能開關(guān)站由改造電扶梯及卷簾門終端設(shè)備(簡稱EMCS+)、增加AFC 閘機(jī)運(yùn)行模式控制接口(簡稱AFC+)、增設(shè)CCTV 視頻分析攝像頭(簡稱CCTV+)、增加PIS 系統(tǒng)LED 屏(簡稱PIS+)等系統(tǒng)實(shí)施項(xiàng)組成。圖3為智慧車站系統(tǒng)圖及智能開關(guān)站接口示意圖。

圖3 智能開關(guān)站接口示意圖

3.1 電扶梯遠(yuǎn)程控制

《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》(GB16899-2011)中規(guī)定，進(jìn)行扶梯控制操作的人員(現(xiàn)場操作或遠(yuǎn)程操作)在操作之前應(yīng)能看到整個(gè)自動扶梯或應(yīng)由措施確保在操作之前沒有人員正在使用自動扶梯。在進(jìn)行手動操作遠(yuǎn)程停止時(shí)，同樣應(yīng)符合上述規(guī)定[1]。自動扶梯遠(yuǎn)程安全控制尤位重要，由于電扶梯存在于開放的狀態(tài)，對于操作區(qū)域內(nèi)是否有人員的確定以及開啟時(shí)是否有人員進(jìn)入等情況都是復(fù)雜的。以往未能有行之有效的手段遠(yuǎn)程識別確認(rèn)扶梯周邊人員情況，因此軌道交通電扶梯的“遠(yuǎn)程控梯”一般僅限于緊急停止，不包括扶梯遠(yuǎn)程上、下行控制和正常停止控制。而智能開關(guān)站的扶梯遠(yuǎn)程控制通過一系列智能檢測、人工確認(rèn)、語音提示等手段，確保了人員安全的防范，扶梯遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)圖如圖4 所示，電扶梯遠(yuǎn)程控制優(yōu)化功能如下：

圖4 電扶梯、卷簾門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)圖

新增扶梯遠(yuǎn)程控制接口模塊，接入EMCS 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程上、下行控制和正常停止控制。

新增扶梯人員入侵檢測攝像頭，檢測并自動分析是否有人員正在使用電扶梯，同時(shí)監(jiān)控畫面供車控室人員確認(rèn)扶梯上人員情況。

新增自動扶梯智能語音播報(bào)系統(tǒng)，在執(zhí)行遠(yuǎn)程控制前，扶梯就近的語音播報(bào)裝置自動播報(bào)警示信息，提示人員撤離。

新增鑰匙切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)扶梯遠(yuǎn)程控制與現(xiàn)場控制間優(yōu)先級的切換，現(xiàn)場維修保養(yǎng)人員將鑰匙開關(guān)切換至“就地”，確保維保人員安全。

扶梯遠(yuǎn)程停止控制為正常緩?fù)７羌蓖?，避免車站運(yùn)營期間誤操作遠(yuǎn)程控制可能造成的客傷。

3.2 卷簾門遠(yuǎn)程控制

軌道交通車站出入口卷簾門通常不作為核心機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，車站對卷簾門操作控制均由車站運(yùn)營人員現(xiàn)場就地控制。大型車站出入口數(shù)量較多，車站啟運(yùn)、停運(yùn)場景中對卷簾門的操作將花費(fèi)大量時(shí)間。因此，卷簾門的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，也作為智能開關(guān)站重要實(shí)施項(xiàng)。

卷簾門的遠(yuǎn)程控制同樣必須建立在安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上。優(yōu)化后的控制系統(tǒng)具備兩種防夾保護(hù)改造設(shè)計(jì)，以確保乘客的人身安全和設(shè)備的運(yùn)行防護(hù)。卷簾門遠(yuǎn)程控制優(yōu)化功能如下：

增設(shè)遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，通過硬線通訊方式接入EMCS 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對卷簾門的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

增設(shè)人員入侵?jǐn)z像頭，檢測并自動分析設(shè)備附近是否有人員入侵。相關(guān)信號將閉鎖智能開關(guān)站遠(yuǎn)程控制指令。

增設(shè)卷簾門梯智能語音報(bào)警系統(tǒng)，在卷簾門運(yùn)行過程中，語音播報(bào)裝置自動播報(bào)警示信息，提示人員撤離。

下降區(qū)域增設(shè)紅外光幕傳感器。若卷簾門運(yùn)行過程中檢測到人員入侵，將停止當(dāng)前卷簾門運(yùn)行。

增設(shè)遇阻反彈裝置，下降過程中若障礙電機(jī)運(yùn)行將自動反彈10cm，并發(fā)出報(bào)警。

兩側(cè)增設(shè)緊急停止按鈕，異常時(shí)可直接中止卷簾門當(dāng)前動作。

圖4 為電扶梯、卷簾門改造后的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)圖。

3.3 AFC 閘機(jī)運(yùn)行模式

傳統(tǒng)AFC 僅將設(shè)備狀態(tài)反饋信息傳輸至既有ISCS 進(jìn)行監(jiān)視，閘機(jī)運(yùn)行模式的切換仍需在AFC 專業(yè)的操作終端執(zhí)行。為便于車站運(yùn)營人員在智慧車站工作站上對AFC 閘機(jī)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、實(shí)現(xiàn)一鍵開關(guān)站操作，在AFC 側(cè)增加RS485 通訊接口接入智慧車站前端處理器(簡稱FEP)，并開發(fā)專用接口控制協(xié)議，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程切換閘機(jī)運(yùn)行模式的功能，包括各閘機(jī)的開啟/關(guān)閉、進(jìn)站模式、出站模式、雙向模式的切換。

3.4 PIS 系統(tǒng)LED 屏信息發(fā)布

現(xiàn)有的導(dǎo)向屏，運(yùn)營時(shí)刻表，電子公告欄均為紙質(zhì)或者燈箱，信息更新需要的人力物力比較大，靈活度不夠，信息無法更新或更新不及時(shí)。為解決此問題，在站內(nèi)人員密集區(qū)域及核心管理區(qū)域新增LED 屏，實(shí)現(xiàn)在特定位置、特定時(shí)間對乘客及站內(nèi)工作人員進(jìn)行多媒體信息播放，使乘客能第一時(shí)間獲取到最新的車站資訊信息。利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、平臺控制技術(shù)，與智慧車站無縫集成，構(gòu)建一套高效、易用的多媒體系統(tǒng)。在車站早間啟運(yùn)、晚間停運(yùn)、平峰運(yùn)營、高峰運(yùn)營等運(yùn)營場景下，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向屏發(fā)布內(nèi)容自動動態(tài)調(diào)整，使乘客、站務(wù)工作人員及時(shí)了解車站動態(tài)信息，提升運(yùn)營管理效率及質(zhì)量。

3.5 CCTV 智能視頻分析

CCTV 視頻分析作為智能開關(guān)站的重要組成部分，利用圖像識別技術(shù)智能檢測電扶梯、卷簾門等機(jī)電設(shè)備關(guān)鍵區(qū)域是否有人員入侵，確保設(shè)備安全運(yùn)行。為充分利用已有CCTV 視頻攝像頭資源，同時(shí)保持新增視頻分析系統(tǒng)的獨(dú)立性，新增編碼器將既有模擬視頻流轉(zhuǎn)為數(shù)字IP 視頻系統(tǒng)，通過“視頻管理平臺”獲取既有CCTV 視頻碼流，并轉(zhuǎn)發(fā)至各“智能分析平臺”。新增CCTV 各服務(wù)器功能如下：

新增部署視頻管理服務(wù)器獲取既有CCTV 視頻碼流，進(jìn)行后端智能分析識別，有效利用既有高清監(jiān)控前端設(shè)備。

除出入口卷簾門、電扶梯外，對站廳、閘機(jī)等關(guān)鍵區(qū)域也增設(shè)高清視頻攝像頭，用于車站客流統(tǒng)計(jì)和逃票行為分析。

新增部署智能分析視頻服務(wù)器，對既有系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，可獨(dú)立運(yùn)行。通過智能分析平臺統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口和智慧車站平臺數(shù)據(jù)對接。

圖5 為改造升級后的CCTV 系統(tǒng)架構(gòu)圖。

圖5 CCTV+系統(tǒng)架構(gòu)圖

智慧車站平臺通過SDK 方式，向視頻智能分析平臺獲取視智能視頻分析數(shù)據(jù)。如“扶梯是否有人”、“扶梯逆行報(bào)警”、“卷簾門入侵報(bào)警”、“客流統(tǒng)計(jì)信息”、“人員逃票信息”等。

3.6 智能開關(guān)站人機(jī)界面

智能開關(guān)站根據(jù)每天運(yùn)營計(jì)劃，自動更新時(shí)間表中開關(guān)站執(zhí)行時(shí)間，車站運(yùn)營人員也可手動調(diào)整執(zhí)行時(shí)間以及開關(guān)站的自動執(zhí)行模式(全自動、手動執(zhí)行、提示確認(rèn))。“全自動”模式下系統(tǒng)自動執(zhí)行開關(guān)站流程；“手動執(zhí)行模式”下由運(yùn)營人員手動觸發(fā)開關(guān)站流程；“提示確認(rèn)模式”下會彈出提示框，提示運(yùn)營人員執(zhí)行開關(guān)站流程。由于部分設(shè)備的動作(電扶梯、卷簾門等)仍需人工遠(yuǎn)程確認(rèn)方能執(zhí)行，因此通常智能開關(guān)站以“提示確認(rèn)”模式執(zhí)行。滿足觸發(fā)時(shí)間后，將彈出圖6 所示提示框。

圖6“提示確認(rèn)”模式確認(rèn)框

各系統(tǒng)按智能開關(guān)站流程依次執(zhí)行場景預(yù)案，當(dāng)執(zhí)行至卷簾門、電扶梯時(shí)，將以CCTV 智能視頻分析結(jié)果作為判斷是否允許遠(yuǎn)程執(zhí)行設(shè)備動作的重要依據(jù)。若分析卷簾門有人員入侵，則會提示運(yùn)營人員跳過該設(shè)備繼續(xù)后續(xù)流程或直接終止智能開關(guān)站，此時(shí)應(yīng)由站務(wù)員現(xiàn)場確認(rèn)后執(zhí)行設(shè)備操作。智慧車站平臺界面會同步調(diào)取當(dāng)前待執(zhí)行設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，即使視頻分析無入侵人員，仍需運(yùn)營人員在平臺界面上確認(rèn)設(shè)備周邊人員情況后，方能遠(yuǎn)程執(zhí)行卷簾門、電扶梯設(shè)備動作。圖7 為智能開關(guān)站視頻分析確認(rèn)界面。

圖7 智能開關(guān)站視頻分析確認(rèn)界面

智能開關(guān)站界面分為五個(gè)區(qū)域?！翱傆[信息”區(qū)域顯示當(dāng)前車站站廳站臺平均溫濕度及當(dāng)天智能開關(guān)站總計(jì)用時(shí)；“重要聯(lián)動設(shè)備”區(qū)域顯示電扶梯、卷簾門等開關(guān)站相關(guān)的機(jī)電設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；“視頻監(jiān)視”區(qū)域自動調(diào)取當(dāng)前待執(zhí)行設(shè)備視頻監(jiān)控畫面，供運(yùn)營人員確認(rèn)并安全執(zhí)行各設(shè)備遠(yuǎn)程操作；“執(zhí)行記錄”區(qū)域顯示開關(guān)站各系統(tǒng)及設(shè)備執(zhí)行結(jié)果反饋；“流程進(jìn)度”區(qū)域指示當(dāng)前各系統(tǒng)開關(guān)站流程執(zhí)行進(jìn)度。如圖8 為智能開關(guān)站在晚間停運(yùn)場景時(shí)的執(zhí)行界面。

圖8 智能開關(guān)站人機(jī)界面

智能開關(guān)站系統(tǒng)將根據(jù)開關(guān)站進(jìn)度實(shí)時(shí)調(diào)整PA 廣播系統(tǒng)播放語音內(nèi)容，提醒車站站務(wù)工作人員和夜間施工人員注意各自崗位任務(wù)執(zhí)行及人身安全。同時(shí)，正常情況下手動執(zhí)行智能開關(guān)站僅在特定時(shí)間段有效，其他時(shí)間段無操作權(quán)限。

4 結(jié)論

軌道交通智慧車站的建設(shè)，將大大提升城市軌道交通現(xiàn)代化管理水平，提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)能力和運(yùn)營管理能力。智能一鍵開關(guān)站系統(tǒng)通過合理的人機(jī)界面設(shè)計(jì)規(guī)劃、便捷的運(yùn)營預(yù)案執(zhí)行操作、完善的遠(yuǎn)程控制執(zhí)行策略，使車站運(yùn)營人員在進(jìn)行日常早間啟運(yùn)、晚間停運(yùn)等預(yù)案處理時(shí)實(shí)現(xiàn)流程操作可視化、任務(wù)處理高效化、設(shè)備管理自動化，高效、安全地完成車站日常運(yùn)營場景精細(xì)化管理和運(yùn)營人員精準(zhǔn)式服務(wù)。隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，更多自動化、智能化、智慧化的技術(shù)成果將應(yīng)用于軌道交通智慧車站，真正實(shí)現(xiàn)車站自我評估、智能運(yùn)營。