智慧地鐵模式下專用通信系統(tǒng)的創(chuàng)新與應用

閔晶晶

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司）

1 引言

2013年，工業(yè)和信息化部等八部委聯合起草了《關于促進我國智慧城市健康發(fā)展的指導意見》，住房和城鄉(xiāng)建設部公布了首批國家智慧城市試點名單，自此，智慧城市的重要組成部分—智慧交通進入快速發(fā)展期，“智慧車站”、“智慧城軌”、“智慧地鐵”等概念開始出現[1]。

同期，國內軌道交通行業(yè)關于智慧地鐵的研究和實踐近年來進入快速發(fā)展的階段，上海、廣州、北京等一線城市先后對智慧地鐵進行較為全面和深入的研究，積極開展智慧地鐵的研究、規(guī)劃和建設試點。智慧地鐵建設提升主要體現以下兩個方面：

1）乘客服務方面

智慧地鐵應以人為本，通過更多人性化、智能化的服務手段，從被動、單一、遲滯的服務方式，全面轉向主動、整合、及時的服務方式，實現對乘客出行的主動感知以及精準分析，圍繞精準資訊、多元票務、智能客運組織等進行提升，發(fā)揮智慧地鐵全方位的價值[2]。

2）運營管理方面

智慧地鐵運營管理乘客出行為中心提高優(yōu)質運營服務保障能力進行創(chuàng)新，通過物聯網、云計算、大數據、人工智能等技術手段，改善傳統(tǒng)運營模式下數據分散、信息孤單、平臺封閉、響應緩慢、決策不及時等現狀問題，綜合增強運營管理的多態(tài)場景應用能力，滿足數字化、網絡化、智能化的運營品質要求，并不斷適配線網發(fā)展需求，著力技術變革創(chuàng)新實踐，與智慧乘客服務的需求相協(xié)調、與區(qū)域引領發(fā)展戰(zhàn)略的定位相適應，全面構筑精準高效運營管理體系[3]。

2 專用通信系統(tǒng)現狀分析

專用通信系統(tǒng)作為城市軌道交通運營指揮、服務乘客和傳遞及收集各種信息的手段，在智慧地鐵模式下，針對于地鐵專用通信系統(tǒng)各子系統(tǒng)建設現狀，主要存在以下問題：

①乘客信息系統(tǒng)終端主要以站廳及站臺吊掛PIS屏為主，其中站臺PIS吊掛于站門候車區(qū)域。由于站臺橫向及縱向空間有限，吊掛PIS屏對站臺監(jiān)控造成遮擋，同時與站臺導向牌安裝位置沖突對乘客導引及信息展示造成乘客信息獲取不便，無法達到乘客精準化服務需求。

②視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設已由原模擬標清全面轉入數字高清，但依然自動化及智能化程度不夠高，往往需要人力全天候對著監(jiān)視屏，觀察地鐵車站運營情況。如今人工智能等技術發(fā)展異常迅猛，各類智能視頻分析應用可提高運營管理效率、降低運營人工成本，同時也為運營車站全系統(tǒng)感知管控提供可能[4]。

③地下車站范圍內運營人員可通過移動通訊工具（專用無線手持臺、手機等）進行呼叫通話，但在室內環(huán)境，無法定位運營人員具體位置（移動臺只能定位到基站覆蓋范圍內），在突發(fā)情況下，無法根據運營人員位置及事件地點進行最有效的指揮調度，達不到高效指揮調度要求。

④通信承載網作為通信的核心，支撐著所有信息的傳輸，由于智慧地鐵業(yè)務劇增，傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)（SDH、MSTP、增強型MSTP、PTN）均無法滿足現有業(yè)務（如云平臺）的帶寬要求，需要高帶寬、高保護、更低時延承載網來滿足相關業(yè)務的要求。

⑤隨著工業(yè)互聯網等新技術快速發(fā)展，利用物聯網及新技術及設備（如移動客服、智能安檢、智慧安防、智能機器人、智能客服、自助設備）等建設智慧車站，實現車站內智能感知需要，缺乏一套高帶寬、低延時、多接入無線通信網絡承載數據的接入[5]。

3 專用通信創(chuàng)新思路

根據智慧地鐵需求及專用通信系統(tǒng)現狀，并結合廣州及南昌智慧車站示范站建設情況，對專用通信系統(tǒng)提出以下創(chuàng)新及應用，進一步提高專用通信系統(tǒng)對地鐵運營工作人員及乘客服務的作用。

3.1 精準乘客導乘

為實現動態(tài)乘客信息顯示及導乘，將車輛乘客密度檢測與PIS系統(tǒng)相結合，車廂乘客密度信息通過PIS車地無線通信系統(tǒng)及時地發(fā)送到下一車站，并通過站臺門嵌入式智能導引屏為候車乘客提供即將進站列車的車廂擁擠度信息，引導乘客提前適配車廂客流密度排隊候車。

3.2 AI視頻分析

依托先進的AI識別技術，對客流進出站情況采集數據進行分析，幫助車站更好地分析客流出行規(guī)律和重點關注事件，提前做好對應的管控與服務工作，改善整體乘車體驗；同時通過智能分析攝像機配套設施，加強對地鐵異常事件的感知和預警，進行及時處置管控[5]。

3.3 室內定位

基于室內定位系統(tǒng)監(jiān)測車站內部工作人員的實時位置，及時掌握工作人員的位置分布、個體定位和運動軌跡，在發(fā)生應急時及時知曉車站站務及其他車站工作人員的具體位置實現有效地調度指揮，進一步提升地鐵運營精細化管理水平和人員管理能力[6]。

3.4 高帶寬承載網

為滿足智慧地鐵相關業(yè)務（如云平臺等）需求，結合電信承載網發(fā)展及應用，提出了光傳送網OTN在地鐵傳輸領域的應用。

光傳送網基于G.872和G.709的新型傳送體系，OTN幀結構支持10G/100G/200G/400G通道融合光層DWDM技術，實現更寬管道；同時標準化程度高，業(yè)務側支持任意速率的接入需求。

3.5 Wi-Fi6

為實現車站利用智能化設備、新型高速通信網等設施達到智慧管理的目的，在地鐵車站范圍內部署基于6代Wi-Fi（802.11ax）的生產管理網[7]，即在車站站廳、站臺、主要設備區(qū)、出入口通道區(qū)域實現Wi-Fi覆蓋，為車站智能化設備提供網絡傳輸通道，從而豐富運營智能管理措施，提升運營工作效率和降低運營成本。

4 應用方案

4.1 智能PIS導引

在原乘客信息系統(tǒng)基礎上，將站臺吊掛PIS屏取消，替換為2180mm（86in）4K分辨率長條型LCD屏，接入既有PIS系統(tǒng)，并將播控器升級為4K播控器，滿足更高清晰度要求。

2180mm（86in）長條形PIS屏嵌入式安裝于站臺屏蔽門上方，站臺門頂箱結構需預留PIS屏安裝接口，同時原PIS播控系統(tǒng)通過車輛承重或車廂客流密度分析設備，利用PIS車地無線通信網絡將列車擁擠度信息上傳至地面控制中心PIS系統(tǒng)，由中心下發(fā)至列車下一站PIS系統(tǒng)并顯示。

出入口一體化導向門匾采用燈箱體與2180mm（86in）長條形LCD屏結合安裝，替代原整條燈箱導向牌；通信專業(yè)向裝修導向專業(yè)提供LCD屏尺寸信息及安裝要求，電源及數據傳輸由通信專業(yè)負責。出入口一體化導向門匾將不可變動信息依舊用燈箱顯示，如車站名稱，出入口編號等；對于因季節(jié)變化及運營突發(fā)事件等情況可能變化的信息，由電子屏負責顯示，包括車站開關站信息、首發(fā)末班車信息、車站疫情防控信息等，提高乘客乘車效率。

另外，通過PIS與互聯網的接口，將列車到站等信息推送給地鐵官方APP，乘客可直接在站外通過查看APP了解相關列車運營及到站信息，達到精準信息的推送要求。

4.2 智能視頻分析

智能視頻分析系統(tǒng)在傳統(tǒng)視頻系統(tǒng)設備基礎上，將普通攝像機替換為各類功能攝像機、并對應增加后端智能分析服務器及算法，相應的AI分析結果推送至各需求業(yè)務系統(tǒng)，實現車站的智能管控。

1）客流密度檢測

此類攝像機部署在出入口、安檢點、站臺處，通過對不同區(qū)域的人員數量進行實時統(tǒng)計，當區(qū)域人數超過設置的閾值時，運營人員合理地對人群進行疏導和分流，提升安全管理工作效率[7]。

2）客流計數

采用垂直雙鏡頭客流統(tǒng)計攝像機，部署在出入口通道處，準確計算視頻覆蓋區(qū)域內乘客進入和離開總數，并且對在計數區(qū)域乘客行為分析，有效區(qū)分進與出數量，避免重復計數[6]。

3）扶梯異常檢測

此類攝像機部署在自動扶梯上、下方口，當出現逆行、人員摔倒、行李滑落、電扶梯非正常停梯等事件時，避免給乘客的正常出行造成影響。

4）遺留物品檢測

此類攝像機部署在客流量較大的自動售票機處，可以及時檢測出劃定區(qū)域異常遺留的物品，及時通知站內工作人員處理。

5）隔欄傳物檢測

此類攝像機部署在付費區(qū)和非付費區(qū)交界處，可以及時發(fā)現隔欄傳物事件，避免違規(guī)物品進入付費區(qū)域。

6）區(qū)域入侵檢測

此類攝像機部署在客流量較大的站臺、疏散通道等地，可自由設置布控時間段。

7）卷簾門下人員檢測

此類攝像機部署在卷簾門附近，可以及時發(fā)現卷簾門下方出現的人員逗留事件，避免卷簾門誤傷人、輔助工作人員關站。

4.3 室內定位

室內定位系統(tǒng)主要由信標、地圖引擎、佩戴終端、可采用藍牙及UWB等技術實現，定位精度均可達到亞米級，運營人員佩戴定位終端，地圖引擎集成于車站智能管控平臺，調度人員可在平臺上實時了解運營工作人員位置信息，滿足突發(fā)事件下人員高效的調度指揮。

4.4 車站生產無線網

生產無線網主要由AP（無線接入點）、交換機、光纜、七類網線、無線控制器、服務器、網管軟件及網絡安全設備等構成。單個AP的覆蓋半徑按15m考慮，一般典型車站預計需要部署30個AP，即可實現車站站廳、站臺、主要設備區(qū)、出入口通道區(qū)域的Wi-Fi全覆蓋。

5 結語

通過對智慧地鐵需求分析，結合地鐵專用通信系統(tǒng)建設現狀，提出了智能PIS導引、智能視頻分析、室內定位、OTN承載網、802.11ax技術應用，解決智慧地鐵相關業(yè)務的需求瓶頸，為智慧地鐵精準化資訊服務、多元化票務服務、自適應客運組織、精準靈活的運輸組織、協(xié)同高效的調度指揮車站的全景管控提供技術支撐，同時也為國內其他城市智慧地鐵相關建設提供借鑒。