轨道交通智慧车站功能需求研究

马玉冰

摘要：智慧模式是指在原有系统上进行高新技术改造，提升系统对事件的自行感知和分析功能。随着物联网、5G、大数据、云计算、卫星通信、区块链与人工智能等新技术在城市轨道交通行业的适应性发展，城轨车站逐步向信息化和智慧化迈进。地铁建设规划提出，在紧跟行业发展潮流的同时，结合技术和管理实际，以“服务增质、效率增强、效益增长、成本降低”为目标，走富有特色的智慧地铁之路。智慧地铁是智慧模式在城市轨道交通领域的实践和探索，智慧车站是智慧地铁的主要体现。智慧车站的技术研究和实践，不仅有助于车站的精益管理，还可以提升乘客的满意度，提高社会和经济效益。

关键词：轨道交通；智慧车站；功能需求；策略

1面临的问题

城市轨道交通作为满足城市居民公共出行的重要手段，近年来飞速发展，逐渐趋于网络化、智能化发展，但也面临着众多需求：(1)运营安全：地铁是由人员、设备、管理和环境组成的一个复合的、多层次的运营安全系统柜，超大客运量常态化在不断考验车站总体的安全治理能力。需要考虑如何升级的数字化体系，实现客流态势分析及客流预测，支撑态势监控、客流预警、应急调度指挥等业务应用，保障运营秩序及乘客安全。(2)乘客服务：在城市化加速、客运压力加大的时代，城市居民不断追求更安全、更便捷、更智慧的交通出行方式，以及个性化服务和丰富的多元化乘车体验。通过智能语音查询终端提高乘客出行体验，延伸各类智能客服、室内导航、精准推荐等创新服务与体验。(3)运维保障：随着城市轨道交通的飞速发展和客流量的增加，出现设备运行强度大、维保人员工作量增加、夜间维护窗口时间较短等问题，对当前的运营设备维保工作提出了更高的要求与挑战，由于其超大规模、车辆数量激增、运营时间延长、运维压力增大等因素，大量线路长期的高负荷运行，迫切需要通过新的技术手段，改进运营管理的水平，提高运营可用度。

2轨道交通智慧车站功能实现路径

2.1应急联动

紧急情况具有突发、不可预知的特点，因此对运营人员的业务能力和心理素质要求较高。当发生紧急事件时，若运营人员根据经验按照传统方法（如现场查阅预案规程、手动调看回放视频图像等）进行应急处置往往耗时长、效率低，易错过最佳处置期，使事态发展不可控甚至持续恶化。应急联动场景通过可视化手段、视频智能分析技术，结合不同场景需求自动或半自动联动相关专业和设备，通过预案可视化的方式指导运营人员有序处理突发事件，并提供决策支持功能，防止处置过程及措施不当，避免或减少损失，使事态影响最小化、结果最优化。应急联动场景分为三大模块：高峰客流、灾害联动、故障联动。

3.2全维可视

全维可视，实现车站站内外全维度的实景可视化，包括车站内部的设施设备、车站内的建筑空间、地面四小件以及周边的地理环境。通过竣工图纸、现场扫描测量、实景拍摄等多种手段搭建车站站内外的BIM三维数字模型，BIM三维数字模型关联其对应的属性信息、文档资料，为站内外导航、可视化管理提供基础数据。

(1)智慧车站信息模型（BIM）细度标准研究。智慧车站设施设备的资产管理和运维保障管理对信息模型的细度具有不同的要求，需要针对实际管理需求对信息模型的细度标准进行研究，信息模型细度包括几何表达精度和信息深度两个方面。

(2)智慧车站及周边地理环境信息模型构建技术研究。智慧车站需要构建的信息模型包括车站站内全专业的设施设备、地面四小件（出入口、冷却塔、风亭、垂直电梯）、周边地理环境（建（构）筑物、交通接驳、商业商铺等），根据模型细度要求研究采用的建模资料（竣工图纸、现场扫描测量、实景拍摄等）、建模方法、建模软件。

(3)智慧车站基于BIM的可视化空间管理技术研究。智慧车站的空间管理（设备房间、管理房间、公共区域、商铺、地上公交站、商业大厦等）满足站内定位导航、站外定位导航，需要研究BIM模型中的如何表达与管理空间信息。

3.3既有线改造

已建成的各个专业系统除了传统接口位置预留外，专业间缺少交互，此时需要应用物联网技术，对目标系统数据进行采集、汇总与分析，接入智慧车站系统综合平台，实现智慧车站建设，虽然实现难度较大，但仍然具有一定可行性。

3.4灾害联动

(1）智慧消防。消防设备的安全可靠运行，关乎乘客和运营人员的生命安全和设备设施财产安全。智慧消防以预防火灾、监测消防设施正常可靠运行为核心搭建消防监测子模块，以火灾发生后辅助运营人员有效处置、疏散乘客为目标开发消防联动子模块。消防监测模块包含消防报警事件、视频监控、设备状态监视、三维可视功能。消防联动模块包含预案展示、视频监控、系统联动、三维可视功能。

(2）水害预警。城市轨道交通车站存在雨水倒灌、结构渗水等风险，而传统车站无法实现主动探测、提前预警，只能通过人工巡视等被动方式进行防范。水灾联动场景以既有给排水设备为基础，增设雨量、漏水、区间水患等前端感知设备，实现信息采集、数据分析、提前预警等功能，为车站防洪排涝争取更多时间。

(3）治安监测。城市轨道交通车站作为公共交通的重要场合，具有人员密集、流动性大等特点，为防范人员过多聚集发生踩踏或打架斗殴等群体性治安事件，SOM开发治安监测场景。运营人员可根据治安监测场景视频分析结果，结合实际情况，自主选择是否执行应急联动场景功能。

3.5全景管控

(1)基于BIM的设备在线监测与故障诊断技术研究。研究基于设备运行数据关联BIM模型单元技术，结合监测指标阈值判定技术，实现可视化监控、故障提醒、可视化定位。通过单击故障信息，定位到三维模型中，对应的设备模型闪烁进行预警。(2)基于BIM的可视化节能分析技术研究。研究车站能耗数据关联BIM模型单元技术，采用BIM热力图进行能耗大数据分析，辅助制定能耗策略。(3)基于BIM的人员作业精细化管控技术研究。研究基于BIM空间的高精度人员定位技术、移动智能巡检技术、视频监控集成技术，在BIM空间中进行维保人员维保路线、作业位置、作业画面的实时监控与轨迹回放，实现维保作业的智能化管理。(4)基于BIM的数字资产盘点技术研究。研究在BIM场景中结合设备定位技术，在BIM场景中真实反映车站资产位置，实现在智能终端进行虚拟盘点，在交付实体地铁的同时，再交付一套数字化地铁。(5)基于BIM的智能导航服务技术研究。研究智能语音终端，基于车站内外BIM场景的三维空间表达，实现车站站内人性化设施（电扶梯、出入口、卫生间、母婴室等）以及车站站外周边环境的语音查询与导航，提供清晰的导航路线。

3.5地铁智慧车站可行性分析

智慧车站建设的研究方向和实现方案需审慎筛选，以免结果达不到预期造成人力和物力浪费。姜臻祺等将车站运营管理需求和车站管理的效率效益作为重要参考依据，提出运营需求-管理效益双维度分析矩阵图，用来解决遴选标准问题。

由于智慧车站的研究和应用还处于初级阶段，功能模块比较繁杂，一个项目往往选取部分功能作为实现目标，容易造成智慧化功能的分割，缺少整体性。针对此问题，《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》提出了智慧乘客服务、智能运输组织、智能能源系统、智能列车运行、智能技术装备、智能基础设施、智能运维安全、智慧网络管理、城轨云与大数据平台、中国智慧城轨技术标准体系计10项示范工程进行建设指引。地铁可以分线路并结合车站实际情况，选择具体的示范工程进行建设。

结论

智慧车站示范工程的建设需要前期不断积累智慧化技术经验，在合适的情况下，通过物联网、卫星定位及5G新技术选择个别车站对某一项或多项功能进行技术探索。如在换乘站进行大客流监测实现智慧引导功能，在系统设备较集中的车站进行设备在线监测等智能技术设备改造。

参考文献：

[1]姜臻祺，张立东，邓冉然.上海轨道交通智慧车站技术研究与示范应用[J].城市轨道交通，2021(9):36.

[2]赵越超.基于Hadoop的地铁综合监控实时数据分析系统设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2020.