简谈南宁轨道交通实时客流分析与处理系统

黄 俪

(南宁轨道交通集团有限责任公司，南宁 530029)

1 概况

根据2012 年批复的《南宁市城市轨道交通线网规划修编》中描述，南宁市由8 条线路构成本市的轨道交通线网，线路全长250 多km，共计187 个车站。2017 年底，又增加机场线、武鸣线以及部份线路的延长线，线路总长达到386.6 km，车站236座。目前，为配合2035 年城市总规的编制，南宁市启动了以建立层次分明、体系完善、高度适应城市功能为目标的新一轮线网的规划和编制工作。

南宁轨道交通1 号线已于2016 年底建成通车，2 号线已于2017 年底建成通车，目前日均客流量约为60 万人次。3、4、5 号线以及2 号线东延线工程均已开工建设，预计分别于2019、2020 及2021 年建成通车，届时，南宁轨道交通的线网骨架将基本搭建完成，形成网络化运营。

随着越来越多的市民选择轨道交通作为出行的第一交通工具，车站客流量不断增大，城市轨道交通线网的压力随之增大。同时市民对运营的服务质量要求逐步提高，运营组织管理和指挥调度的压力也“水涨船高”。

为应对客流拥堵，避免安全事故，同时提高服务水平和质量，必须强化信息化服务，对现存于各线路、各专业的一些信息系统、信息资源进行整合，实现信息共享，并在各类信息互联互通的基础上建设相应的信息平台，使管理者跟乘客通过该平台能够享受到这些有利用价值的信息服务。

综上所述，目前国内一些先进城市已逐步建立地铁线网实时客流分析与处理系统。通过设立该系统，可让乘客通过地铁官方网站、APP、媒体、车站查询机、PIS 屏、广播等形式及时了解各线路、各车站、各列车乃至各车厢的客流拥挤情况，了解车站周边情况，了解地铁故障及其他紧急情况，以便乘客合理安排出行计划和路线。

通过设立实时客流分析与处理系统，不但可以打破单一的依靠人员巡视应对突发大客流发出预警等问题，还能够及时准确的收集客流信息，并针对收集上来的信息进行快速分析，给出客流信息预警，同时启动相关的应急处置程序，从而大大提升车站对大客流的响应及处置效率，有效避免发生踩踏事故，减少事故造成的人员、设备损失。

南宁作为轨道交通新兴城市，虽然目前的客流拥堵情况还不是特别严重，但应未雨绸缪，提前学习先进城市的客流管理方法，提前规划设计并择机实施客流分析与处理系统，为即将来临的网络化运营做好准备。

2 需求和目标

客流分析与处理信息系统，在需求上应同时满足运营管理者和乘客两方面的需求。

2.1 服务于运营管理者的需求

轨道交通运营管理的核心是组织与调度，开展工作的基础是准确地获知各类运营状态信息，掌握具体情况后采取相应的对策和决策。因此获得运营状态信息是运营管理者开展工作的基本需求和基础。轨道交通网络的运营状态是由车站运营状态、列车运营状态及线路运营状态3 个要素组成的，客流分析与处理信息系统需采集上述范围内的各类相关信息后进行分析汇总，提报给运营管理者，并能对可能发生的情况提出预警和应对措施建议。

2.2 服务于乘客的需求

乘客出行过程概括起来包含两个基本内容，一个是乘客运输，另一个是获取信息。随着社会的发展，乘客的出行目的和出行方式也变得日益多元化，乘客希望出行时能够获取更多高质量的出行信息。

1）基本需求：乘客乘坐轨道交通的主要目的在于交通运输，即基本需求。这一层次对信息的需求主要是：发车时间、班次、延误通知、首末班车时间等。

2）安全需求：乘客安全需求主要指出行过程中的安全感。这一层次中乘客需实时了解当前位置，当前列车运行路线，到站信息，获取换乘建议与帮助等。

3）出行目标信息需求：进一步分析乘客在交通运输外的娱乐、休闲及社交目的等信息，并将对应的服务提供给乘客，满足乘客出行过程中对衣食住行的个性化需求。

4）私人空间需求：充分利用乘客候车、乘车过程中闲散时间，提供文字、视频等个性化定制内容，满足乘客精神层面的需求。

2.3 目标

通过对以上两个方面的信息需求分析，实时客流分析系统的建设需要实现以下3 大目标。

1）运营服务人性化目标:通过乘客需求分析，准确定义乘客的信息需求，为不间断实现乘客需求覆盖建立相对应的信息系统，以达到人性化运营服务的目的。

2）管理支撑信息化目标:采用信息化的管理手段将轨道交通管理对象的状态、属性、运行规律转化为信息，方便信息系统进行统一地处理和分析，更好地支撑运营管理。

3）资源整合网络化目标:通过整合不同系统、不通车站、不同线路的离散资源，实现在网络化的层面统一采集和统一调度发布的功能。

3 可行性分析

根据前述需求分析来看，本系统主要涉及到客流及运营数据的采集、分析和发布，因此该系统主要由数据采集子系统、运营状态分析子系统和信息发布子系统这3 大块构成。

3.1 数据采集子系统

本子系统具备对全网车站/场和车辆进行实时数据采集功能，不仅能够获取车站内部主要区域、车厢内部客流密度，还能采集车辆、车站/场等区域的重要设备、设施的基本状态信息。

车站、列车客流数据采集、车地无线通信等3个方面基本涵盖了与实时数据采集相关的关键技术。目前较为成熟的客流检测技术有：红外线探测、热敏探测、视频图像分析、手机信号探测计数等；针对车辆内的客流密度检测技术有：车体称重检测、车载视频人员计数、RFID 射频识别、AFC售检票模型推断等方式；IEEE802.11 以及LTE 等车地无线通信技术也均已广泛应用。而本系统主要从AFC、CCTV、ATS 等既有系统中采集相关数据信息，对应只需增加相应接口设备，无需另外增加大量投资。因此，本子系统的建设从经济技术方面来说均是可行的。

3.2 运营状态分析子系统

本子系统具备对运营相关的实时和历史数据进行深度挖掘、详细分析的能力，可提供详细的线网运营基本状态信息、运营管理和辅助决策等功能。

本子系统相对其他系统而言比较独立，是一个典型的信息化应用开发系统，主要包括软件、数据库以及服务器、存贮和网络设备等，从技术上来说均已十分成熟。南宁轨道交通集团前期已建设ACC、PCC 及信息中心，本系统的建设可充分利用既有的软硬件资源，无需花费过多投资，因此具备经济技术可行性。

3.3 信息发布子系统

本子系统具备将实时客流数据采集、分析、处理以及相关指令和统计数据显示在各现场终端上的功能。目前南宁轨道交通集团可利用公司的官方网站、APP 应用软件、广播电台、站外司标、车站查询机、车载PIS LCD 屏、车站PIS LCD/PDP 屏和车站广播系统等终端呈现方式。因此从经济和技术层面来说都是完全可行的。

4 总体方案

4.1 实时客流分析与处理系统的功能

1）线网数据实时采集

本信息系统主要服务于乘客和管理人员，线网实时数据的采集可以及时地为乘客和管理人员提供准确的信息。与运营状态有关的实时数据信息主要包括AFC 数据、ATS 数据、视频数据和乘客智能手机终端数据。通过深度分析这些数据，可为乘客提供列车正点率、日均客流量等信息，同时还可为运营管理人员提供除列车正点率、日均客流量以外的信息，如列车或系统故障率、平均故障时间等。

目前也可利用存储下来的非实时AFC 客系统统计的客流数据与信号ATS 系统统计的车辆运行数据进行客流强度分析，模拟计算获得相对准确的客流分布模型，但是在紧急状况发生时，这样的模型就很难反映线网的客流分布。而实时的客流分布对于运营管理非常重要，线网级实时客流分布统计，一般采用“AFC 系统客流分析和预测”与“CCTV视频客流分析系统”相结合的方式，获取更精确的客流分布信息，为轨道交通线网的运营管理、信息发布和应急处置提供指导与帮助。

2）全方位线网信息准确发布

线网信息包括车站设备、设施等使用信息，以及其他动态、静态和临时信息，这些信息的快速、准确发布对提高整个轨道交通的运营和服务质量非常重要。乘客可通过查询机、电台、移动电视台、地铁官方网站、APP 等获取这些信息，为乘客出行提供大量有价值的信息，提高乘客出行的满意度。除此之外，管理人员可以通过客服系统、线网控制中心（NOCC）/控制中心（OCC）工作站等进一步了解更加详细的信息。

3）客流诱导和疏散

目前，乘客的出行路线主要是根据自己的需要和判断来进行，这样一旦发生比较严重的故障时，往往会引起站内客流的拥堵。在轨道交通管理网络化的大前提下，利用不同信息发布途径（如地铁官方网站、APP 等）发布实运营信息，提前开展客流诱导和疏散工作，或当乘客进入轨道交通网以后，也可以通过站外司标、PIS 系统发布实时地路网运营状况，避免大客流的发生。

4）智能应急指挥的支撑

所谓智能应急指挥，即信息化的应急指挥，事故发生前能够预判断，事故发生时，能计算事故的影响度，以及对于预案执行后的客流分布状况的模拟计算，事故发生后，能对事故进行总结和分析，以便运营管理者更加方便直观的对于事件进行处置。

4.2 实时客流分析与处理系统的业务流程

从业务流程角度，实时客流分析与处理系统包括数据采集、状态分析和信息发布。

总体业务流程示意如图1 所示。

图1 总体业务流程图Fig.1 Overall business flow chart

1）实时数据采集子系统

车辆及车站视频分析数据、人工录入数据通过既有传输系统通道上传至各线OCC 前置采集模块，再由OCC 上传至本系统的数据采集模块；ATS 数据通过既有传输系统通道上传至本系统的数据采集模块；AFC 数据通过既有传输系统通道可直接进入运营业务分析服务器。

2）运营状态分析子系统

实时数据通过运营业务分析服务器根据预案库、专家库进行自动数据分析，并把运营状态数据传递给综合信息发布平台。

3）信息发布子系统

由综合信息发布平台根据发布引擎和规则，对各信息载体进行运营状态的信息发布以及对发布设备的反馈信息进行监控。

4.3 总体架构

实时客流分析系统按照业务流程的环节来进行分解后，可以得出系统的总体架构，如图2 所示。

实时客流采集系统采集对象主要包括：车站关键区域、列车车厢内客流数据、人工录入设施、设备信息等，这些对象与车站的CCTV 系统及车辆的称重系统存在接口关系。车站将采集完的客流数据通过站内传输系统发送至OCC 通信前置网络交换机，再通过NOCC 通信前置网络交换机转发至运营状态分析系统进行数据处理。

运营状态分析系统由分析服务器、发布服务器、网管终端、通信前置服务器、web 服务器、预案专家库等设备组成，利用着色引擎计算并显示数据，Web Service 为其他系统提供数据接口服务。

运营状态信息发布系统将处理好的信息发布到列车、车站的PIS 系统终端、站内的信息查询终端、乘客服务终端、OCC、NOCC 调度工作站等终端上显示，同时支持各大门户网站、政府职能部门终端、运营商短信平台、广播电视台、手机、平板等载体使用需求。

5 结束语

本着统筹规划，分步实施的原则，南宁轨道交通实时客流分析与处理系统的建设应趁着地铁新线建设的时机切入，将该系统对数据采集接口、数据传输通道、数据发布通道的需求提前提出，要求乘客信息系统、AFC 系统、车地无线系统等在建系统在建设过程中满足接口预留的条件，做好接入准备，同时为实时客流分析与处理系统预留好带宽。

图2 系统的总体框架Fig.2 Overall framework of the system

本系统实施的内容应根据系统整体功能以及客观反映轨道交通网、线、站及车辆运营状态要求为依据；宜根据南宁轨道交通线路建设及运营的具体情况，逐步分层递进地实施，不宜要求一步到位，但最好能在线网骨架基本建立完成时同步投入使用。