北京朝阳站信息化建设应用研究与展望

周朝增

（中国铁路北京局集团有限公司地下直径线工程项目管理部，北京 100045）

1 北京朝阳站信息化建设概况

高铁是铁路综合交通运输体系中的骨干，其地位和作用在我国经济社会发展中至关重要［1-2］。京哈高铁能够提高进出关铁路通道运输能力和质量，加强东北三省与华北地区以及全国各地的客货交流，满足经济社会发展需要。

北京朝阳站信息化建设系统以客站旅客服务与生产管控平台为主体，车站建筑设备监控及能源管理系统、结构健康监测系统、客车上水子系统、车站综合视频监控系统通过接口接入客站旅客服务与生产管控平台。客运广播、综合显示、视频监控、时钟、查询、求助、入侵报警、旅客携带物品安全检查设备等客运专用设备纳入旅客服务与生产管控平台。火灾自动报警系统（FAS系统）给建筑设备监控及能源管理系统提供火灾模式控制指令，为客票系统及客站旅客服务与生产管控平台提供火灾报警信息。北京朝阳站信息化建设架构见图1。

车站智能化系统中的客票系统接入铁路局集团公司级客票系统及中国国家铁路集团有限公司（简称国铁集团）级客票系统。国铁集团主数据中心为北京朝阳站旅客服务与生产管控平台分配相关资源，统一接入客票、调度、动车、客车等数据；在铁路局集团公司端设置管控平台前置平台，实现数据前置处理及外部接口服务；在车站级设置相关服务器，实现全面采集和设备集中管控，并具备应急功能。

2 客票信息系统

2.1 客票系统

图1 北京朝阳站信息化建设架构

车站客票系统为旅客提供全行程出行电子化客票服务，涵盖电子客票发售、实名制验证进站、乘车检票、车上查验、出站检票、车票变更及打印报销凭证等主要业务场景。实现客票席位管理及对车站售票设备业务的支撑和管控［3-4］。结合电子客票需求将检票服务集中，同步车站与互联网电子客票记录信息。

2.2 旅客服务与生产管控平台

客运广播、综合显示、视频监控、时钟、查询、求助、入侵报警、旅客携带物品安全检查设备等客运专用设备纳入旅客服务与生产管控平台。建筑设备监控及能源管理系统、结构健康监测系统及客车上水子系统等通过安全设备与旅客服务与生产管控平台互联。通过对车站信息全面采集和设备集中管控，实现旅客服务、客运管理与指挥、客站设备运用监控和客站应急指挥应用等功能。对车站采集到的数据进行处理及提供外部接口服务。

2.3 建筑设备监控及能源管理系统

建筑设备监控及能源管理系统通过权限管理，接受旅客服务与生产管控平台对照明、电梯等客运使用设备和应急操控设备的控制命令，并提供客运使用设备的运行状态、故障信息。

管控平台为建筑设备监控及能源管理系统提供列车到发、人流密度等信息；向管控平台发送能耗数据报表、节能策略等，并设有能源管理应用界面，主要实现浏览、展示等功能。

2.4 结构健康监测系统

结构健康监测系统通过监测主体结构状态，获取相关监测数据。通过对监测数据的分析［5-6］，对结构的使用情况、可靠性和承载能力进行评估，为站房投入运维阶段提供必要的安全运维保障。

3 客服信息系统

北京朝阳站新建车站级客票系统，接入既有中国铁路北京局集团有限公司（简称北京局集团公司）的区域客票中心及区域自动售检票中心。北京局集团公司区域中心扩容工程已纳入京沈客专河北段客服信息系统，满足北京朝阳站接入需求。

车站级客票系统包括自动售检票数据库/应用服务器、存储、客票终端设备、实名制验票设备、网络传输及安全设备等。

在车站信息机房配备自动售检票数据库/应用服务器2台、存储设备1套、负载均衡器2台。

客票终端设备包括窗口售票机、自动售票机、进出站闸机、补票机、人工实名制验证设备、自助实名制核验闸机等。北京朝阳站客票系统设备配置见表1。

表1 北京朝阳站客票系统设备配置 台

3.1 窗口售票机

窗口售票机主要包括售票微机（双屏显示）、票房制票机、窗口对讲、退票扫描枪、学生证读卡器、二代身份证读卡器、银通卡读卡器等配套设备。

根据售票厅建筑平面情况，对窗口售票机数量进行核减，为每个窗口售票机增设1台售票窗口专用凭条打印机，支持电子客票购票信息单打印和保险凭条打印。窗口售票机配置新版PSAM卡。在高架层、站台层及地下层共4处售票厅设置31个人工售票窗口（不含公安制证），高架层设置综合服务台1处。高架层、站台层及地下层共4处售票厅调整为22个人工售票窗口（不含公安制证）。

3.2 自动售票机

北京朝阳站对自动售票机进行升级改造，主要包括：（1）自动售票机为双路供纸凭条打印机。（2）全功能自动售票机。（3）自动售票机设在候车厅、地下换乘厅及地下快速进站厅内，以满足旅客座席信息凭条打印及报销凭证打印的需求。自动售票机除支持售票、取报销凭证外，还支持全证件识读的电子客票购票信息查询、打印及座席信息凭条打印。自动售票机均需配置新版PSAM卡。北京朝阳站设置在高架层、站台层及地下售票厅内的各1台自动售票机增加退票模块，采用售退一体机。

3.3 进出站检票机

检票机具备完成车票读磁、写磁、校验、热敏打印、传动等功能，具备完成非接触IC 卡作为车票的识读、信息记录和验证功能；具备识别旅客通行行为状态，阻止无票和持不符合检票规则车票人员通行的能力，具备非法通行报警功能；具有良好的人机界面及易用、可靠、可维护、电磁兼容性；提供二代身份证、中铁银通卡等识读设备。

北京朝阳站对进出站检票机进行相应升级改造，取消磁模块，增加二维码识读模块，使其支持二维码和身份证检票，每台设备相应配置新版PSAM卡。

3.4 电子客票柱式检票机和手持移动检票终端

在每组进、出站检票闸机处设置1台电子客票柱式检票机，用于人工检票口旅客半自助方式检票，每台设备需相应配置新版PSAM卡。电子客票柱式检票机支持居民身份证、港澳台居民居住证和外国人永久居留证识读，支持旅行证件（回乡证、护照）、中铁银通卡、手机二维码、购票信息单二维码识读，支持手工输入证件号码及无法识读身份证OCR 识别。每组进、出站检票闸机处配置1 台手持移动检票终端（含移动4G物联网卡），车站备用2台，用于支持电子客票的人工验票。每台设备需配置新版PSAM卡。

同时，人工实名制验证设备配置新版PSAM 卡和PSAM 读卡器，具备电子客票购票通知单快速识读功能，提高非自动识读证件核验速度；自助实名制核验闸机升级电子客票相关软件版本；窗口补票机及购票信息单自助打印机支持全证件识读的查询电子客票购票信息及座席信息凭条打印，支持列车车底变更后的席位置换信息打印等。

4 旅客服务与生产管控平台

北京朝阳站设置车站级旅服集成管理平台，接入北京局集团公司中心旅服信息系统。车站级设备主要包括数据处理应急主机、应用接口应急主机、客户端操作员工作站及网络设备等。通过构建旅客服务与生产管控平台，在车站客票系统、旅客服务系统、建筑设备监控及能源管理系统、综合视频监控系统等之间实现数据共享、业务联动，为提升客运管理能力、旅客服务质量提供技术支撑。

4.1 系统架构

旅客服务与生产管控平台采用集中部署三级应用的总体架构。在国铁集团部署国铁集团级与铁路局集团公司级管控平台，在铁路局集团公司部署必要的前置服务器，在车站配置必要的接口和边缘计算服务器。管控平台为国铁集团级用户提供全路车站运营信息查询、状态展示及辅助决策等功能，并从多维度形成分析报告，支撑车站的智能化应用；为铁路局集团公司用户提供全局所辖车站的运营信息查询、状态展示及辅助决策等功能；为车站级用户提供“作业—人员—设备”一体化协同的客运管理、调度指挥、生产作业、设备运维功能，对旅客服务设备提供后台数据和服务支撑。

旅客服务与生产管控平台从站内外各系统获取数据，对数据进行处理，形成共用数据资源池，并通过模型和算法对数据进行分析，为车站生产服务和各站内外系统提供辅助决策。旅客服务与生产管控平台系统架构见图2，主要分为数据源层、网络传输层、数据管理层、数据分析层和业务应用层，各层之间相互连接。

图2 北京朝阳站旅客服务与生产管控平台系统架构

旅客服务与生产管控平台采用集中部署三级应用模式，三级之间通过数据通信网进行数据传输，同时与客票网、综合视频网、建筑设备监控及能源管理系统等进行连通，实现数据交互及共享。

4.2 系统功能

北京朝阳站旅客服务与生产管控平台依据《客站旅客服务与生产管控平台（智能客站大脑）总体技术方案》（科信运函〔2019〕12号）进行设置，总体方案对车站客运管理、旅客服务、客运设备、应急指挥等业务进行了深度融合，能够满足智能管控服务、集成数据展示、统一数据管理、智能服务、用户管理和资源调度需要，主要功能包括旅客服务、客运管理与指挥、客站设备运用监控、客站应急指挥、智能音视频分析、环境舒适度监控、智能管控服务、集成化展示服务、用户登录及权限管理等。北京朝阳站智能客站大脑基于底层各类数据资源，建设可自主学习的旅客服务和生产协同模型，实时监控站内全生产要素的状态并及时预警自动生成辅助决策指令，实现客站的可视、可控和可学习，保障所有设备、设施、系统、人员、作业的高效运转。

4.2.1 旅服系统

旅服系统接收并解析调度系统的日计划、调度命令、压轨信号等信息，编制广播、引导、检票、生产作业等作业模板，自动生成或后台自动调整广播、引导、检票、生产作业等计划信息。

（1）通过客调命令、调度日计划等动态数据，实现系统客运模板的自动配置和自动化调图作业。

（2）接入车站CTC 压轨信号，实现列车到发计划的精确修正。

（3）实现“列车—人员—作业”计划的一体化编制与业务管控。

（4）实现基于移动作业终端的人员作业和旅服作业的实时管控。

（5）自动实现生产作业状态（如广播、引导、检票、客运员到岗等作业）、车站旅客发送情况等多种生产要素的统计与集成展示。

（6）提供中英文播报功能。

4.2.2 客运管理

以列车到发计划为基础，实现针对每趟列车和每个客运业务流程的旅客服务（包括广播、引导、检票等）、设备监控、客运员上岗作业（上水、吸污、人员作业等）、应急处置、视频监控等计划的一体化编制，并将计划执行或变更的命令下达给各功能模块及车站工作人员手持作业终端，结合列车正晚点、调度命令等接口的实时数据，进行作业执行，从而实现车站“旅服设备控制—客运员生产作业—客运设备监控—应急处置—安全防护”等业务的一体化协调联动。

通过智能派班、生产作业APP、自动监控等技术手段，对现有业务流程进行优化再造，实现对生产作业全过程的高效组织和精准管理。在生产作业过程中，采用生产作业APP 进行辅助，该APP 覆盖了客运生产作业全部业务流程，并提供准确及时的全路客运信息；采用消息智能推送机制，确保重要信息实时汇报，重点工作及时处理。主动高效，缩短整个业务流的管理链条。重点作业内容包括：客调命令的自动化解析与流转、客运作业交接的信息化、客运作业任务与重点工作的提醒预警与查询、客运员到岗情况的实时追踪和落实监督、客运员接车作业标准的卡控等。覆盖客运生产作业流程，形成移动闭环，提供准确及时的全路客运信息，为客运工作保驾护航，现场情况及时处理，缩短管理链条，消息智能推送、主动高效。

使用过程中，检票口工作人员可使用自己的移动终端根据现场实际情况调整闸机的开检时间，及时疏导旅客上车。上水、吸污员利用手持作业终端获取该车是否为上水和吸污列车，以及列车停靠股道、车次、到站离站时间、上下车人数、换乘人数、车内人数、列车长姓名和电话等信息，根据其对应的上水、吸污作业计划，开展相关作业，作业完成后提交任务，形成闭环管理。车站工作人员可通过移动作业终端在检票口、站台、出站口、巡更位置等进行打卡作业，实现闭环管理。

4.2.3 客站设备管理

北京朝阳站采用设备分类管理模式，管控平台实现对客票系统设备、旅服系统设备等客运专用设备的管控，建筑设备监控及能源管理系统实现对空调系统设备、照明系统设备、电扶梯、水泵等客运使用设备的管控。

（1）履历管理。实现客票系统设备、旅服系统设备及公共区空调系统设备、照明系统设备、电扶梯、水泵等设备动静态档案履历的信息化管理，主要包括设备类别、设备型号、设备编号、设备厂商纳税人识别号、所属站报码、所属车站等。

（2）运用管理。主要实现客票系统设备、旅服系统设备及公共区空调系统设备、照明系统设备、电扶梯、水泵等设备的全生命周期管理，主要包括巡检管理、保养管理、故障管理、备品备件管理等。

（3）状态监测。设备运行状态监测通过接口、传感器采集、谐波诊断技术等对现场客票系统设备、旅服系统设备的运行状态进行实时监测；通过与建筑设备监控及能源管理系统互联，实现对公共区的空调系统设备、照明系统设备、电扶梯、水泵等机电设备的运行状态及能耗进行监测与管理。通过与站房结构监测系统互联实现车站屋盖区域、轨道层、高架候车区域、靠接多部扶梯等车站结构重点部位的应力监测、结构温度监测、结构变形监测、室外悬挑部分风阵监测、风力风压监测及屋盖支座反力、位移等内容进行监测；通过与客车上水系统互联实现每辆车上水量、列上水量、上水压力、设备开关状态、设备运行状态的监测。

（4）智能控制。设备智能控制以客运业务为基础，根据客运生产情况，并结合现场环境监测数据，对客运专用设备和客运使用设备进行控制，满足工作人员与旅客的需求。控制方式分为自动控制和手动控制，手动控制的优先级高于自动控制。

正常工况下，旅客服务与生产管控平台对客票、显示、广播、查询等客运专用设备系统进行监控。建筑设备监控及能源管理系统对全站的空调系统设备、通风系统设备、照明系统设备、电扶梯等客运使用设备进行控制。

特殊工况下，由客运人员参与旅客服务与生产管控平台对客票、显示、广播、查询等客运专用设备系统进行监控，通过权限设置对公共区的空调系统设备、通风系统设备、照明系统设备、电扶梯等客运使用设备进行监控。

（5）能耗数据展示。建筑设备监控及能源管理系统采集不同区域、不同机电设备的能耗相关数据，对客站能耗设备的水、电、热等能耗进行统计，为能效评估分析提供数据支撑。旅客服务与生产管控平台对能耗数据进行展示，为工作人员在指挥中心大屏上显示设备的运行状态。

4.2.4 车站客运应急管理

在对突发事件的应急处置过程中，车站应急指挥系统贯穿于整个流程，涉及事前、事中和事后3 个阶段。系统提供对各类应急业务的日常管理及针对突发事件的监测监控、预测预警、决策分析、指挥调度等功能。具体包括经停列车追踪、应急值守、应急预案及资源、应急处置、模拟演练等功能组成。

（1）经停列车追踪。为车站提供各站经停列车的追踪信息，便于车站人员及时开展相关应急工作。经停列车运行信息以电子地图的形式展示，主要包括列车当前行驶位置、正晚点、值乘班组列车长联系方式、车内人数及本站上下车人数等信息。

（2）应急值守。实现突发事件的信息收集、传达、接警处警、记录和上报工作；各级应急管理处置部门通过系统进行突发事件信息的接报处理、跟踪反馈等值守应急业务管理，加强与上下级单位及有关部门突发事件的信息交流与合作。

（3）应急预案及资源。实现对预案的分类电子化管理，管理各类应急处置、紧急疏散、医疗救护等应急资源数据，为处置行动与辅助决策、应急评估提供支持；系统提供对各类应急资源查询、统计、分析及根据预案级别、突发事件类别分类维护应急预案的功能。

（4）模拟演练。实现对应急知识、应急案例的电子化管理，为应急指挥人员在应急处置过程中提供有价值的场景模拟练习，提高应对突发应急事件的能力。

（5）应急处置。以突发事件为中心，以决策分析、处置流程为主线，建立北京朝阳站应急预案与处置方案，包括大面积晚点、火灾事故、突发大客流、列车临时停运、旅客意外伤害等应急处置。辅助应急指挥人员了解突发事件发生、发展状况，通盘掌握应急处置情况，智能生成决策方案，创建并向各部门分发任务，协调任务执行过程中出现的问题，并进一步采取相应措施。以旅客列车发生故障后更换车底、甩车、旅客换乘应急预案为例，其日常处置流程见图3。

4.2.5 智能管控

（1）运营管理。运营管理模块对车站日常业务运营情况进行管理，包括基础信息管理、运营模板编制、运营状态监测及评价、运营模式管理等功能。

①基础信息管理：对站房空间结构、设备设施、广播分区、导向屏配置、列车到发配置、作业岗位配置等信息进行统一管理及维护。

②运营模板编制：对广播、导向、岗位作业模板进行统一编制及维护。

③运营状态监测及评价：主要对作业流程、人员状态、设备质量、环境舒适度等方面进行监测和评价，并通过各生产要素状态信息综合分析来评价车站整体运行状况。

④运营模式管理：对车站运营状态划分正常、应急、节假日、节能、舒适等不同运营模式，设定每个运营模式对应的详细参数和阈值，对运营模式可进行增删改查等维护管理，当车站运营状态发生模式变换时进行必要提示。

（2）协同控制。协同控制面向设备、人员、环境、列车等生产要素，通过作业人员、各集成模块及设备的一体化调度指挥，实现客运业务的协同控制，主要包括列车到发管理、协同处置方案实时生成和优化、协同联动指挥、站车信息交互、站间信息交互、执行效果监测及反馈等功能。

①列车到发管理：根据实时调度信息，将列车日到发计划自动调整为阶段到发计划，必要时可进行人工调整。

②协同处置方案实时生成和优化：根据阶段到发计划，结合运营状况评价结果，实时协同调整一体化计划，并能够依据现场各生产要素实时状态变化对一体化计划进行优化。

③协同联动指挥：根据一体化计划，将作业命令下发到广播、导向、闸机等设备，以及客管、客设等相关应用系统，联动调整相关客运作业，实现作业、人员、设备的一体化协同联动指挥。

④站车信息交互：结合客管系统的客运段管理子系统，实时掌握列车在途信息，通过站车交互通道实现站车之间客运台账、铁路电报、上水吸污需求、重点旅客、应急事件等信息的交互。

⑤站间信息交互：实时交互相邻站间的车站运营状况、应急信息等，实现站间协同处置。

⑥执行效果监测及反馈：实时监测协同作业过程，获取整体及单项任务的执行情况并分析效果，发现异常时及时报警，以支撑一体化计划的进一步优化。

4.2.6 集成化展示

（1）跨网视频接入。与综合视频监控系统接口，调取综合视频监控平台视频，对车站内不同区域的视频信息及实时监控视频画面进行展示，并提供基于客运计划的视频联动功能，通过选择客运计划，调用该计划涉及的相关车站区域的实时联动画面进行展示。

（2）BIM 融合展示。搭建车站基础结构3D 实景可视化模型，对车站基础结构、车站各区域（如站房、候车厅、自动售取票厅、站台等具体位置及毗邻区域、周边设施等）进行可视化展示，构建设备设施模型，根据设备设施实际所在位置、占地面积、数量等，在车站3D实景模型中进行可视化展示。

4.3 系统接口

北京朝阳站旅客服务与生产管控平台需要与路内信息系统进行大量信息数据交互，以支撑车站的客运业务，同时向其他系统和应用统一开放数据接口。

5 视频监控系统

为了体现智慧客站，北京朝阳站新增智能感知系统，实现智能视频分析功能。

5.1 系统功能

视频智能分析系统主要针对铁路客站应用场景，采用深度学习技术，通过对拍摄的视频序列进行智能分析，实现对视频场景中所关注目标的识别、定位和跟踪，进一步分析、判断目标行为，提高客站的管理效率和服务水平，主要包括以下内容：

（1）站台越界检测：在站台面白线上方安装枪机摄像头，通过在视频中设定检测区域，结合列车到发对无关人员进入设定区域的事件进行检测与报警。支持检测区域的自定义设置，形成高安全系数的入侵检测防范体系。

（2）站台端部入侵：在站台端部安装枪机摄像头，覆盖站台端部范围，方向朝站台外，检测端部无关人员入侵事件。

（3）扶梯逆行：在扶梯处安装摄像头，检测人员的扶梯逆行危险行为。

（4）人群密度估计：该功能主要应用于候车厅，用于估计旅客密度，并绘制候车厅热力图，在区域人数过多时进行报警。

（5）排队长度：该功能主要用于售票厅等位置，用于检测关键点位的排队旅客人数。

5.2 系统构成

视频分析系统主要包括前端摄像头及后台分析设备，在站台两侧区域新增摄像头，其他区域利用前端摄像头实现图像采集功能，在车站新设视频分析平台设备，主要包括视频接入及应用服务器、越线检测服务器、站端入侵检测服务器、人群密度分析服务器、人流逆行检测服务器、排队长度统计服务器及配套网络设备等。

5.3 系统设置

视频采集点的部署情况直接影响视频分析等功能的实现效果，智能视频分析采集点选取规则如下：

（1）站台越界检测：主要应用于监控车站站台安全黄线位置的摄像头视频，要求站台覆盖区域较全，设置于白线上方，不宜过低。向一侧照射，且行人正常经过时尽可能不遮挡站台白线以及人员的相互遮挡。

（2）站台端部入侵：端部入侵摄像头布在站台两端中央，1 个站端布置1 个，应对外照射，防止端部人员入侵。

（3）扶梯逆行：对每个单向扶梯设置1路枪机做人流逆行检测，要求摄像头尽可能覆盖电梯运行全貌。

（4）人群密度估计：候车厅摄像头均匀分布在人群候车区周围支柱上。

（5）排队长度：售票厅摄像头位于售票室侧方照射排队人群；自助售票机摄像头位于售票机侧方照射排队人群。

6 结束语

在高速铁路的快速发展中，信息化建设应用研究功不可没，新一代铁路客票系统、铁路旅客服务系统、铁路工程管理平台、动车组管理系统等，在高速铁路运营中发挥了重要作用。目前，京张高铁正在进行无感出站等试验，利用身份证、二维码作为电子票载体的基础上，增加“人脸”电子票载体，旅客在乘车和出站时仅刷脸即可完成相关信息核验，进一步提升旅客服务体验。北京朝阳站后期将结合京张高铁刷脸检票、无感出站的试验结论，深化电子客票服务，推进全程刷脸服务应用，进一步提升北京朝阳站信息化建设应用。未来，中国高速铁路将向着创新、开放、绿色、温馨、平安的方向发展，全面建成智能高铁，并为经济社会发展作出新的贡献。