面向北京冬奧會(huì)的京張高速鐵路 旅客服務(wù)智能化成套關(guān)鍵技術(shù)研究

方 凱，史天運(yùn)，陳瑞鳳，錢克非

（1. 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 科技和信息化部，北京 100081)

0 引言

京張高速鐵路(北京北—張家口，以下簡(jiǎn)稱“京張高鐵”)是2022年北京冬奧會(huì)重要交通保障設(shè)施。北京冬奧會(huì)期間面臨兩地三賽區(qū)之間的旅客群體多樣、客流量時(shí)段集中、出行服務(wù)要求差異性大、國(guó)際關(guān)注度高等挑戰(zhàn)，且線路條件復(fù)雜，對(duì)京張高鐵的旅客服務(wù)水平和安全保障能力提出了更高的要求。

隨著客運(yùn)車站智能化的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外高速鐵路陸續(xù)建設(shè)了客運(yùn)服務(wù)相關(guān)的信息系統(tǒng)，例如法國(guó)國(guó)家鐵路公司、德國(guó)鐵路公司、JRs日本鐵路公司均設(shè)立了旅客信息服務(wù)中心，涵蓋數(shù)據(jù)集成共享、車站輔助決策和數(shù)據(jù)可視化展示等相關(guān)客運(yùn)管理與服務(wù)功能[1]。廉文彬[2]介紹了旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)、總體架構(gòu)和主要功能，對(duì)鐵路客運(yùn)站旅客服務(wù)、生產(chǎn)組織、安全卡控、應(yīng)急處置、設(shè)備監(jiān)控等業(yè)務(wù)的智能化發(fā)展起到了重要的支撐和推動(dòng)作用。彭凱貝等[3]提出智能鐵路客運(yùn)站2.0總體框架，從總體目標(biāo)、設(shè)計(jì)理念、典型特征和技術(shù)框架等方面提出了基于信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems，CPS)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的客站旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、資源統(tǒng)一調(diào)配、運(yùn)營(yíng)狀況總體研判、業(yè)務(wù)流程再造以及數(shù)據(jù)集成展示等功能。針對(duì)冬奧會(huì)旅客服務(wù)國(guó)際化、個(gè)性化、智慧化的出行需求，亟需持續(xù)提高鐵路旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺(tái)的智能化水平，進(jìn)一步提升京張高鐵旅客服務(wù)能力。

基于智能旅客服務(wù)環(huán)境泛在感知技術(shù)，實(shí)時(shí)采集站車“人員—設(shè)備設(shè)施—環(huán)境”等生產(chǎn)要素的狀態(tài)信息，構(gòu)建面向冬奧的客運(yùn)集中管控平臺(tái)架構(gòu)，研發(fā)基于5G 通信的列車多媒體奧運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)，研究旅客全行程智慧信息服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人員異常行為智能感知和預(yù)警、站車應(yīng)急處置方案自動(dòng)生成與任務(wù)下發(fā)，建立站臺(tái)門智能協(xié)同聯(lián)動(dòng)與自適應(yīng)控制模型，全面提升旅客服務(wù)能力和安全保障能力，為北京冬奧會(huì)提供運(yùn)力支持。

1 面向冬奧的京張高鐵旅客服務(wù)智能化技術(shù)架構(gòu)

圍繞旅客智能出行、高鐵運(yùn)營(yíng)安全、人文冬奧三大需求，構(gòu)建的面向冬奧的京張高鐵旅客服務(wù)智能化技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。其中，站車智能旅客服務(wù)環(huán)境與生產(chǎn)要素泛在感知技術(shù)為京張高鐵客運(yùn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供環(huán)境、人員、列車、設(shè)備等各生產(chǎn)要素的狀態(tài)信息和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為旅客服務(wù)和安全保障業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐手段。

圖1 面向冬奧的京張高鐵旅客服務(wù)智能化技術(shù)架構(gòu)Fig.1 Intelligent passenger service technology architecture of Beijing-Zhangjiakou High Speed Railway for the Winter Olympics

面向冬奧的客運(yùn)集中管控平臺(tái)為京張高鐵智能車站的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)提供基礎(chǔ)支撐條件，通過搭建京張高鐵面向旅客服務(wù)和安全保障的信息支撐平臺(tái)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)依托客運(yùn)集中管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各客運(yùn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能，并將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和作業(yè)結(jié)果反饋至管控平臺(tái)，保證旅客服務(wù)和安全保障相關(guān)業(yè)務(wù)的正常有序運(yùn)行。

在旅客服務(wù)方面，基于5G的列車多媒體奧運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)以京張高鐵全線部署的5G通信網(wǎng)絡(luò)為傳輸骨干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)面向冬奧的京張高鐵站車一體化旅客服務(wù)功能。京張高鐵旅客全行程智慧信息服務(wù)技術(shù)也是構(gòu)成京張高鐵旅客服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)的核心內(nèi)容，為旅客推送出行信息，覆蓋旅客進(jìn)站、候車、乘車、出站等環(huán)節(jié)，全方位、多層次、圖形化、智能化地滿足旅客出行需求。

在安全保障方面，人員異常行為感知與預(yù)警、站車應(yīng)急處置智能決策與協(xié)同聯(lián)動(dòng)、站臺(tái)門智能協(xié)同聯(lián)動(dòng)與自適應(yīng)控制等關(guān)鍵技術(shù)和機(jī)制共同形成了面向冬奧的京張高鐵安全保障體系方法。人員異常行為感知與預(yù)警技術(shù)可以輸出異常人員和異常行為的報(bào)警信息，同時(shí)作為站車應(yīng)急處置業(yè)務(wù)的重要輸入和數(shù)據(jù)來源。針對(duì)異常突發(fā)事件，提出應(yīng)急處置智能決策與協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)站車應(yīng)急處置協(xié)同聯(lián)動(dòng)，提升冬奧期間京張高鐵的應(yīng)急突發(fā)處置能力。通過研究站臺(tái)門協(xié)同聯(lián)動(dòng)與自適應(yīng)控制技術(shù)，滿足京張高鐵開關(guān)門高可靠性、高安全性以及車門與站臺(tái)門的聯(lián)動(dòng)控制需求，提升京張高鐵旅客乘降過程的安全保障能力。

2 面向冬奧的京張高鐵旅客服務(wù)智能化關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 智能旅客服務(wù)環(huán)境與生產(chǎn)要素泛在感知技術(shù)

生產(chǎn)要素是保障京張高鐵穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，主要包含運(yùn)營(yíng)環(huán)境、人員、設(shè)備設(shè)施、列車等要素。為解決運(yùn)營(yíng)環(huán)境中各生產(chǎn)要素的科學(xué)協(xié)同和調(diào)配控制難題，深入研究各生產(chǎn)要素的內(nèi)在規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)。通過構(gòu)建智能站車旅客服務(wù)環(huán)境演化預(yù)測(cè)模型，揭示各生產(chǎn)要素按時(shí)間發(fā)展的本質(zhì)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)客運(yùn)集中管控平臺(tái)技術(shù)的智能化提升，創(chuàng)新面向冬奧的京張高鐵旅客全流程出行服務(wù)，為旅客提供多樣化、個(gè)性化、國(guó)際化的綜合信息服務(wù)。

通過采用基于5G的泛在感知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，部署5G NB-IoT、環(huán)境感知傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、攝像頭、可穿戴設(shè)備、智能終端等感知和傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)采集站車異構(gòu)多系統(tǒng)的生產(chǎn)要素在不同時(shí)間、空間的狀態(tài)信息、位置信息和作業(yè)數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)信息[4]。進(jìn)一步利用機(jī)器學(xué)習(xí)等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論和方法，對(duì)客流、運(yùn)營(yíng)環(huán)境等生產(chǎn)要素在時(shí)域空間進(jìn)行預(yù)測(cè)與推演，分析生產(chǎn)業(yè)務(wù)與外部因素對(duì)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的作用機(jī)理，揭示其按時(shí)間發(fā)展的本質(zhì)規(guī)律。通過提出基于LSTM-LightGBM算法模型，對(duì)面向京張高鐵旅客服務(wù)的各生產(chǎn)要素發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和推演，為冬奧期間京張高鐵旅客服務(wù)智能化水平提升提供理論支撐[5]。

2.2 面向冬奧的客運(yùn)集中管控平臺(tái)適配提升技術(shù)

客運(yùn)集中管控平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“管控平臺(tái)”)是以向鐵路客運(yùn)站管理人員、客運(yùn)人員及旅客提供綜合客運(yùn)生產(chǎn)服務(wù)為目標(biāo)的平臺(tái)[6]。冬奧會(huì)期間京張高鐵旅客的出行服務(wù)需求相對(duì)較高，因而需要對(duì)管控平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)，提高旅客服務(wù)智能化水平。面向冬奧的管控平臺(tái)適配提升技術(shù)包括了架構(gòu)改進(jìn)和功能優(yōu)化，具體包含以下4方面。

（1）基于中臺(tái)框架的管控平臺(tái)構(gòu)建。基于數(shù)據(jù)中臺(tái)和業(yè)務(wù)中臺(tái)理念，對(duì)管控平臺(tái)現(xiàn)有架構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，依托開源的微服務(wù)架構(gòu)以及消息中間件技術(shù)，構(gòu)建面向冬奧的管控平臺(tái)技術(shù)中臺(tái)與業(yè)務(wù)中臺(tái)。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)資源、后臺(tái)應(yīng)用、前臺(tái)應(yīng)用優(yōu)化為基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)，整合后臺(tái)業(yè)務(wù)流程、前臺(tái)數(shù)據(jù)發(fā)布的系統(tǒng)中臺(tái)以及前臺(tái)應(yīng)用?；谥信_(tái)的管控平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

（2）可視化應(yīng)急場(chǎng)景處置展示。梳理樞紐車站常見的應(yīng)急處置場(chǎng)景流程，融合地方交通、氣象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有車站集成化展示的基礎(chǔ)上，快速構(gòu)建車站三維BIM模型，并對(duì)其進(jìn)行渲染操作，達(dá)到模擬仿真的數(shù)字孿生效果。同時(shí)，研制視頻場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)、三維熱力圖展示模擬與報(bào)警等模塊，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急場(chǎng)景的高效聯(lián)動(dòng)處置。

（3）輕量級(jí)中英文語音播報(bào)、引導(dǎo)揭示服務(wù)單元研制?；诠芸仄脚_(tái)統(tǒng)一的廣播音源與引導(dǎo)控制中樞，研制輕量級(jí)中英文語音播報(bào)、引導(dǎo)揭示服務(wù)單元，可對(duì)接入設(shè)備提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的中英文廣播與引導(dǎo)揭示服務(wù)。依托中臺(tái)微服務(wù)技術(shù)，通過武清統(tǒng)一發(fā)布的中英文語音TTS服務(wù)和統(tǒng)一部署的中英文翻譯引擎，實(shí)現(xiàn)京張高鐵各站的中英文播報(bào)與展示。

（4）路局級(jí)管控平臺(tái)原型系統(tǒng)搭建。在管控平臺(tái)中臺(tái)微服務(wù)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究構(gòu)建中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“北京局集團(tuán)公司”)局級(jí)管控平臺(tái)，將智能調(diào)度系統(tǒng)中格式化調(diào)度命令與日計(jì)劃以及京張高鐵各站站場(chǎng)特性進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)北京局集團(tuán)公司管內(nèi)管控平臺(tái)數(shù)據(jù)的管理與展示，幫助北京局集團(tuán)公司管理人員實(shí)現(xiàn)應(yīng)急引導(dǎo)信息發(fā)布、數(shù)據(jù)輔助決策等功能，保障京張高鐵管控平臺(tái)在冬奧期間的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 基于5G的列車多媒體奧運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)

京張高鐵沿線已全線部署5G通信網(wǎng)絡(luò)，通過建立基于5G的列車多媒體奧運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)，研究資源共享、聚類分析、智能調(diào)度等高速鐵路內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研制基于5G的多通道多制式融合通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備，開展動(dòng)車組多媒體直播服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)，通過移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)優(yōu)化直播源拉流服務(wù)，實(shí)現(xiàn)直播流媒體實(shí)時(shí)回源、匯聚、分發(fā)、拉流、播控等功能，為保證高速移動(dòng)下的列車高清轉(zhuǎn)播、5G智慧觀賽提供了技術(shù)條件。

基于5G的列車多媒體奧運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)首次在復(fù)興號(hào)上應(yīng)用并服務(wù)于廣大旅客，部署在復(fù)興號(hào)CR400BF-C-5162京張智能動(dòng)車組列車上，直播屏更換為4K高清電視，實(shí)現(xiàn)高清奧運(yùn)賽事的直播，乘客在車廂內(nèi)可以觀看實(shí)時(shí)高清冬奧會(huì)，體驗(yàn)了時(shí)速350 km列車上的5G+4K冬奧視覺盛宴。此外，基于5G的列車多媒體奧運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)支持列車時(shí)刻表信息查詢，實(shí)現(xiàn)多樣化信息推送，在車廂內(nèi)智能交互終端、電視上等顯示奧運(yùn)賽事信息、金牌榜、天氣信息、航班信息等，提供中、英服務(wù)信息提醒，為旅客提供舒適、便利的出行體驗(yàn)。

2.4 京張高鐵旅客全行程智慧信息服務(wù)技術(shù)

為滿足面向冬奧的旅客精準(zhǔn)定位、智能路徑規(guī)劃導(dǎo)航等旅客出行需求，采用了先進(jìn)的智能導(dǎo)航技術(shù)和指紋定位算法，構(gòu)建了京張高鐵旅客全行程智慧信息推送流程，研發(fā)了旅客導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)，完成城市和車站的無縫接續(xù)導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)的AR，VR實(shí)景導(dǎo)航，為旅客提供智能、快速、便捷的體驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)旅客全行程出行引導(dǎo)的目標(biāo)，基于設(shè)備自感知、人臉識(shí)別、消息推送、站內(nèi)智能導(dǎo)航等技術(shù)，采用多種策略的路徑規(guī)劃算法模型，設(shè)計(jì)旅客全行程智慧出行服務(wù)流程[7]，為旅客提供智能化、個(gè)性化的出行服務(wù)推薦功能。

（1）人臉識(shí)別。對(duì)于已購(gòu)車票的旅客，一方面可通過鐵路12306 APP人臉識(shí)別功能獲取身份信息并實(shí)名認(rèn)證，另一方面可以在車站檢票口的人臉識(shí)別設(shè)備對(duì)身份進(jìn)行認(rèn)證，并通過票務(wù)系統(tǒng)獲取旅客的購(gòu)票信息和行程信息。

（2）消息推送。當(dāng)旅客成功購(gòu)票后，為旅客推送購(gòu)票信息和行程信息，并在臨近旅客所乘坐的列車發(fā)車時(shí)間前，系統(tǒng)也會(huì)為旅客推送發(fā)車提醒和建議出發(fā)時(shí)間的消息。

（3）出行服務(wù)推薦。根據(jù)旅客的行程信息、當(dāng)前位置和目的地位置，融合多種交通運(yùn)輸方式，為旅客推薦多種出行路線規(guī)劃信息，并動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)路線，為旅客節(jié)約出行時(shí)間。

（4）站內(nèi)導(dǎo)航。當(dāng)旅客進(jìn)站后，通過在站內(nèi)位置點(diǎn)部署定位標(biāo)簽，為旅客規(guī)劃快速進(jìn)站路線，提供站內(nèi)定位、路徑規(guī)劃、智能引導(dǎo)和個(gè)性化導(dǎo)航服務(wù)，同時(shí)提供站內(nèi)服務(wù)場(chǎng)所的智能化推薦服務(wù)。

2.5 京張高鐵人員異常行為感知與預(yù)警技術(shù)

京張高鐵采用高鐵人員異常行為感知與預(yù)警技術(shù)，深度結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，基于人工智能算法，實(shí)現(xiàn)了站臺(tái)越線、端部入侵、扶梯異常、客流密度、排隊(duì)檢測(cè)、重點(diǎn)人員跟蹤、視頻聯(lián)動(dòng)、警戒區(qū)域徘徊、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)檢測(cè)、到崗檢測(cè)等功能，可以實(shí)時(shí)評(píng)估客站內(nèi)的運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)，為工作人員提供精準(zhǔn)的決策數(shù)據(jù)，保障旅客出行安全，提升高速鐵路客運(yùn)管理水平和出行服務(wù)質(zhì)量。通過不斷優(yōu)化智能視頻的分析算法，持續(xù)訓(xùn)練現(xiàn)場(chǎng)樣本模型，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判更加準(zhǔn)確。通過不斷完善人員越界、逆行、聚集等異常行為的自動(dòng)預(yù)警功能，實(shí)現(xiàn)了視頻分析結(jié)果與具體業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，風(fēng)險(xiǎn)提示更及時(shí)。

通過深度融合京張高鐵站臺(tái)作業(yè)任務(wù)，提出了一種分時(shí)域多類型全目標(biāo)跨場(chǎng)景的異常行為監(jiān)測(cè)技術(shù)[8]，經(jīng)分析得出的異常情況將與具體業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，通過廣播、引導(dǎo)、手持機(jī)等多種形式將異常行為及時(shí)推送給相關(guān)工作人員，并提出一體化處置方案。為滿足京張高鐵車站候車廳運(yùn)營(yíng)管理和服務(wù)質(zhì)量要求，構(gòu)建了多場(chǎng)景跨域殘差空間全卷積網(wǎng)絡(luò)[9]，提取候車廳內(nèi)客流分布的多層級(jí)頭肩模型特征，實(shí)時(shí)分析站內(nèi)客流密度和運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)，智能調(diào)配票務(wù)設(shè)備和客運(yùn)工作人員，提升旅客出行體驗(yàn)，保障候車安全。為減少京張高鐵車站復(fù)雜背景對(duì)重識(shí)別性能的影響，提出了一種基于自監(jiān)督對(duì)比學(xué)習(xí)的行人重識(shí)別模型，采用部位感知的語義增強(qiáng)技術(shù)，并結(jié)合在線學(xué)習(xí)提升模型泛化能力，控制部署和人工標(biāo)注成本，實(shí)現(xiàn)了高性能輕量級(jí)的全站域人員目標(biāo)追蹤及檢索。

2.6 京張高鐵站車應(yīng)急處置智能決策與協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制

針對(duì)冬奧期間京張高鐵重點(diǎn)運(yùn)輸任務(wù)場(chǎng)景下的突發(fā)事件，制定了京張高鐵冬奧期間的站車應(yīng)急預(yù)案結(jié)構(gòu)化策略，提出了滿足冬奧賽時(shí)要求的京張高鐵站車應(yīng)急預(yù)案流程化方法。京張高鐵站車應(yīng)急處置智能決策與協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制如圖3所示，通過提取京張高鐵既有案例的知識(shí)，結(jié)合站車運(yùn)營(yíng)情況、應(yīng)急預(yù)案、專家知識(shí)等建立站車應(yīng)急處置方案自動(dòng)生成模型，構(gòu)建了基于5G站車聯(lián)動(dòng)的任務(wù)下發(fā)機(jī)制，攻克了基于5G的站車應(yīng)急處置全過程信息流轉(zhuǎn)監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了京張高鐵站車應(yīng)急處置協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

圖3 京張高鐵站車應(yīng)急處置智能決策與協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制Fig.3 Intelligent decision-making and collaborative linkage mechanism for emergency response of Beijing-Zhangjiakou High Speed Railway

京張高鐵冬奧期間站車應(yīng)急預(yù)案結(jié)構(gòu)化策略和流程化方法，具體包括對(duì)冬奧期間京張高鐵重點(diǎn)運(yùn)輸任務(wù)場(chǎng)景下的突發(fā)事件預(yù)案進(jìn)行梳理分析[10]，基于車站生產(chǎn)要素總結(jié)抽取實(shí)體類型和其相互關(guān)系，研究站車應(yīng)急預(yù)案結(jié)構(gòu)化策略，根據(jù)冬奧賽時(shí)要求建立應(yīng)急預(yù)案流程化方法。

站車應(yīng)急處置方案自動(dòng)生成模型和多崗位任務(wù)下發(fā)機(jī)制，涵蓋基于京張高鐵運(yùn)營(yíng)后的既有突發(fā)事件處置案例知識(shí)，根據(jù)站車實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，結(jié)合應(yīng)急預(yù)案與專家經(jīng)驗(yàn)，建立站車應(yīng)急處置方案自動(dòng)生成模型。依據(jù)時(shí)序關(guān)系、人員位置與知識(shí)結(jié)構(gòu)，建立多崗位任務(wù)下發(fā)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)站車應(yīng)急處置協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

基于5G的站車應(yīng)急處置全過程信息流轉(zhuǎn)監(jiān)控技術(shù)是利用5G通信技術(shù)，結(jié)合站車信息交互，攻克站車應(yīng)急處置各階段、跨區(qū)域、多崗位的音/視/ 圖/文等信息流轉(zhuǎn)監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急處置的任務(wù)下發(fā)、任務(wù)簽收等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)全時(shí)監(jiān)控。

2.7 站臺(tái)門智能協(xié)同聯(lián)動(dòng)與自適應(yīng)控制技術(shù)

針對(duì)京張高鐵在冬奧期間高密度行車及自動(dòng)駕駛對(duì)站臺(tái)門開關(guān)門高可靠性、高安全性和列車自動(dòng)駕駛模式下的車門與站臺(tái)門的聯(lián)動(dòng)控制需求，基于多智能體協(xié)同聯(lián)動(dòng)及自適應(yīng)原理，采用基于自動(dòng)駕駛模式的車地聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，提出站臺(tái)門雙核智能控制方法，實(shí)現(xiàn)高風(fēng)壓、高頻開合、多控制單元的高可靠性協(xié)同聯(lián)動(dòng)控制和站臺(tái)門與車門的同步開關(guān)，并研制出站臺(tái)門中央控制系統(tǒng)，系統(tǒng)平均無故障次數(shù)不小于60萬個(gè)周期。

京張高鐵站臺(tái)門熱備冗余控制系統(tǒng)在中央控制盤(PSC)中設(shè)置2組可編程邏輯器件，實(shí)現(xiàn)熱備冗余控制，主要由濾波隔離電路、可編程邏輯器件、隔離控制電路組成。濾波隔離電路將信號(hào)輸入可編程邏輯器件，可編程邏輯器件處理信號(hào)并轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，并輸出給隔離控制電路。

為解決高速列車過站時(shí)站臺(tái)門抖動(dòng)影響精確開關(guān)的問題，通過比例和微分調(diào)節(jié)算法采用三閉環(huán)控制(電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán))[11-12]，其中電流環(huán)采用網(wǎng)絡(luò)空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)算 法，每1 ms完 成一次運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋，進(jìn)而保證站臺(tái)門的精準(zhǔn)控制，達(dá)到開關(guān)門同步時(shí)間誤差≤ 0.2 s。

3 面向冬奧的京張高鐵旅客服務(wù)應(yīng)用示范

圍繞北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)科學(xué)辦賽重大需求，針對(duì)京張高鐵旅客服務(wù)智能化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，選取京張高鐵清河站、北京北站、太子城站等車站展開應(yīng)用示范，主要示范內(nèi)容包括如下。

在旅客出行方面，針對(duì)旅客出行過程，通過融合藍(lán)牙、慣導(dǎo)等定位技術(shù)，采用站內(nèi)外一體化接續(xù)定位算法，實(shí)現(xiàn)城市和車站的無縫接續(xù)導(dǎo)航，以及站內(nèi)的AR，VR實(shí)景導(dǎo)航，為旅客提供智能、快速、便捷的定位導(dǎo)航服務(wù)。在旅客候車環(huán)節(jié)，京張高鐵全線車站提供了中英文語音廣播和國(guó)際化引導(dǎo)服務(wù)，并部署了旅客服務(wù)機(jī)器人、智能查詢機(jī)等設(shè)備，為旅客提供自助服務(wù)。在旅客乘車環(huán)節(jié)，首次在CR400BF-C-5162京張智能動(dòng)車組上搭建了基于5G的列車多媒體奧運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)，為保障列車5G高清轉(zhuǎn)播和實(shí)現(xiàn)智慧觀賽提供了技術(shù)支撐。在旅客出站環(huán)節(jié)，根據(jù)疫情防控要求，研制了具有自動(dòng)調(diào)光、測(cè)溫、檢票等功能的檢票閘機(jī)，實(shí)現(xiàn)旅客“無接觸”出站。

在車站生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)方面，采用管控平臺(tái)適配提升技術(shù)，搭建面向冬奧的管控平臺(tái)總體架構(gòu)，優(yōu)化生產(chǎn)組織、安全預(yù)警、應(yīng)急協(xié)同等功能，在京張高鐵全線10個(gè)車站上線應(yīng)用，提高京張高鐵客運(yùn)車站生產(chǎn)指揮的智能化水平，為各國(guó)旅客提供冬奧場(chǎng)景下的個(gè)性化、智能化站內(nèi)服務(wù)，為工作人員提供更加高效的管理方式，增強(qiáng)車站應(yīng)急突發(fā)事件的響應(yīng)和保障能力。

通過對(duì)智能站車旅客服務(wù)技術(shù)的示范應(yīng)用，為旅客打造智能化和人性化的服務(wù)環(huán)境，提升冬奧賽事期間旅客出行服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)京張高鐵生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率及協(xié)同管控能力。

4 結(jié)束語

京張高鐵是支撐北京冬奧會(huì)成功舉辦的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，面臨著旅客需求多樣、線路條件復(fù)雜、安全保障要求高等重大挑戰(zhàn)。為滿足冬奧賽事期間京張高鐵旅客服務(wù)智能化水平進(jìn)一步提升的需求，首先提出了面向冬奧的京張高鐵旅客服務(wù)智能化技術(shù)體系架構(gòu)，深化研究了智能站車智能旅客服務(wù)環(huán)境與生產(chǎn)要素泛在感知、面向冬奧的客運(yùn)集中管控平臺(tái)適配提升、基于5G的列車多媒體奧運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)、旅客全行程智慧信息服務(wù)、人員異常行為感知與預(yù)警、站車應(yīng)急處置智能決策與協(xié)同聯(lián)動(dòng)、站臺(tái)門智能協(xié)同聯(lián)動(dòng)與自適應(yīng)控制等關(guān)鍵技術(shù)。最后，面向冬奧的京張高鐵旅客服務(wù)智能化成套技術(shù)研究成果已在京張高鐵示范應(yīng)用，提升了冬奧賽事期間旅客出行服務(wù)的智能化、國(guó)際化水平，保障了京張高鐵安全運(yùn)行，提高了冬奧期間客運(yùn)生產(chǎn)管理效率和服務(wù)品質(zhì)，對(duì)保障北京冬奧會(huì)成功舉辦具有重要意義。