人脸识别支付系统对于地铁车站空间环境提升初探

王新艳

中国铁路设计集团有限公司，天津，300000

0 引言

面对2008年国际金融危机的冲击，我国政府投入4万亿加大基础设施建设，自此国内城市轨道交通进入迅猛发展的十年。由于城轨运输具有准时、安全、高效、环保的特点，逐步成为城市公共交通的骨干。截至2022年9月30日，我国大陆地区开通轨道交通的城市共52个，投运城轨交通线路共9788.64公里，开通运营城市轨道交通线路277条，其中地铁7655.32公里，占比78.21%。如图1所示。

图1 全国前10 城市轨道交通运营里程情况统计（截至2022 年9 月30 日）

当城轨建设日渐普及、为人们生活带来极大便捷的同时，也产生相应的问题和烦恼。为了最大限度保证乘客安全、避免安全隐患，目前国内已通车城轨线路均采用严格的安防系统，安检流程复杂；车站AFC系统大多采用传统卡票形式，只有部分城市开通了移动支付，运营方式还处于传统管理阶段。在早晚高峰客流压力巨大的情况下，必然会影响乘客出行体验。

1 地铁车站站厅公共区现状

以笔者所在深圳地区深大地铁站为例，深大站地处南山科技园和深圳大学交汇地带，所处位置是深圳市乃至全国科技、信息、人才资源最密集的区域之一，为标准地下二层岛式车站形式，地下一层为站厅层、地下二层为站台层。车站自2009年投入运营，主要服务周边深圳大学、科技园就业人口及周边居住人口，日均客流量超十万人次，其中早晚高峰进出站客流占全天总客流的65%以上，乘客对于通行效率及空间体验的要求较高。

通过对深大地铁站工作日早高峰时段（8:00AM-9:00AM）乘客流线进行调研。乘客由地面经出入口通道进入地下一层站厅公共区平均用时2min。站厅总面积约1550m2，分为付费区及非付费区，通过进出站闸机相连，共设置进站检票机16个、出站检票机25个。进、出站闸机是所有乘客都必须经过的设施，高峰时段人均通过闸机时长为36s。

非付费区面积约800m2，共设有1处人工服务窗口、2台安检机、9台自助售票机、4台自助充值机，承担了过街、安检、问询、售票、检票功能。其中，人工服务窗口主要服务进站乘客，使用概率为2%，平均服务时长为48s；安检机是所有进站乘客都必须经过的设施，高峰时段人均通过闸机时长为4.5min，在车站所有设施中最长，其原因与携带行李乘客比例较高（高峰时段70%）、安检机通过能力较低及设置数量较少均有关，高峰时段等候通过安检机的队伍通常排至出入口通道内，甚至需在地面出入口处限流才能保证车站内部不至于因客流拥堵影响使用功能；自助售票机主要服务进站乘客，使用概率为4%，平均购票时长为86s；自助充值机主要服务进站乘客，使用概率为2%，平均使用时长为62s[1]。

付费区面积约750m2，设有3组楼扶梯及1组无障碍电梯通向地下二层站台候车区，是所有乘客都必须使用的设施，平均通过时长为37s，其中扶梯的使用频率最高，由扶梯至站台平均用时28s，由楼梯至站台平均用时32s。

图2 深大站站厅层空间布局示意图

图3 深大站进站流程及早高峰时段用时统计

综上，早高峰时段乘客进站最少耗时7.5min，进站流线复杂、客流拥堵现象严重。安检机、售票机、进出站闸机为乘客拥堵较为严重的设施，其布置情况不但影响了站厅空间环境、站厅及车站的规模，也决定了乘客的乘车流线、车站在高峰时段的客运效率，更直接关系到乘客的出行体验。

针对高峰时段乘客出行情况，目前普遍采取的解决方式主要有两种，第一种为增加进出站闸机数量，通过提升进出站闸机通过能力，减少乘客通过进出站闸机的等候时间，缓解客流拥堵情况；另一种为推广扫描二维码进站模式，减少乘客购票充值的时间。但从使用效果来看，这两种方式虽然在一定程度上减少了乘客进出站时间，但并未从根本上解决流线复杂及排队的问题，客流量增加时依然产生拥堵现象。

2 人脸识别支付系统在城轨项目的应用前景

2.1 人脸识别支付系统的优势

人脸识别支付系统是基于人脸识别技术的支付平台。目前，人脸识别技术已相对成熟，并广泛应用于安防系统、考勤系统中。人脸识别支付系统是人脸识别技术的延伸，用户通过将个人脸部数据信息与第三方支付平台相关联，在快速认证用户身份的同时实现无感支付。

2.2 人脸识别支付系统在城轨项目的应用

人脸识别支付系统的安全性、便捷性极大的契合了城轨运营的需求，能够有效应对现状高峰时段由安检程序及售检票程序带来的客流囤积情况，降低乘客出行时间成本。

乘客需预先注册脸部数据信息，并与第三方支付平台互相关联。在乘客进入地铁车站时，通过人脸信息识别设备对乘客面部数据进行采集并快速比对后台数据库，验证乘客身份并启动计费；在乘客离开地铁车站时，同样通过人脸信息采集确认身份并根据乘客进出站点于后台自动进行结算。既简化乘车流程，又保护乘客隐私[2]。

车站运营管理方需与公安部门人脸信息数据库进行关联，在乘客通过人脸采集设备室后，可自动并快速的向工作人员提供有效信息反馈。当出现可疑人员时，同时对车站工作人员及相关警务人员进行预警，保证对紧急情况进行及时处理，确保大多数乘客能够畅行无阻，并保证所有乘客的安全等级不会下降。

2.3 人脸识别支付系统设备组成

人脸识别支付系统由前端人脸信息采集设备、后端智能分析及存储设备和云支付平台组成。

前端人脸信息采集设备为在乘车流线上部署的高清智能摄像机，对经过该机位的动态人流进行智能抓拍、对面部信息进行提取，全面记录进出地铁站的人员情况，并将数据传送至后端大数据平台；后端智能分析及存储设备对采集的人脸信息进行分析，识别用户进出站信息，进行数据处理和保存，并传送至云支付平台进行扣费。在快速认证乘客身份的同时实现无感支付。

3 人脸识别支付系统对车站设备布置的影响

3.1 人脸信息采集设备设置原则

前端人脸信息采集设备应设置在乘客进出站的重点部位，其选取原则应满足既便于捕捉乘客面部信息，又确保无任何遗漏。如出入口通道、进出站闸机等位置。针对不同设置位置的优缺点进行分析如表1。

表1 人脸数据智能采集设备位置分析

综合考虑，当技术成熟时，将人脸信息采集设备设置于出入口通道内的方案能够更好地保证车站安全性、满足乘客出行需求。

3.2 人脸识别支付系统对车站设备的影响

通过在车站出入口通道内设置人脸信息采集设备，可实现对乘客身份的有效验证；设置于控制中心的大数据分析平台、云支付平台可有效识别乘客身份并实现扣费。与目前站厅内安检机、自助售票充值机、进出站闸机等设施功能相同，能够替代目前车站公共区内的设备，并可有效避免乘客尾随逃票行为，降低未刷卡的概率，节省对现有售、检票机的维修运营成本[3]。

3.3 对于特殊情况的解决方案

①对于身份信息验证有误或无法识别面部信息的乘客应在其进站时及时向车站相关工作人员提供反馈，并准确定位追踪乘客位置，使工作人员能够及时对其进行人工信息验证；

②对于支付系统内无费用等支付失败的乘客应在其出站时及时根据进出站信息由工作人员进行人工校验及扣费。

4 人脸识别支付系统对车站公共区的影响

4.1 对于乘客流线的优化

基于以上分析，人脸识别支付系统可以取代现有站厅内的安检机、自助售票充值机等设施，现有进出站闸机也可取消。站厅内设备的优化、付费区和非付费区界限的打破，导致乘客乘车流线大大缩短，中途不需停留，不但极大地简化了乘车流线、提升出行效率，更对原有车站标准形式产生了颠覆。

4.2 对于车站公共区布局的优化

以深大站为例，采用人脸识别支付系统后，乘客经过出入口通道内脸信息采集设备后，身份验证、计费已经后台设备自动完成，可直接抵达候车区域等候乘车，原站厅公共区承担的安检、问询、售票、检票功能已被替代，车站出入口通道可直接与站台公共区相连，站厅公共区可取消，站台公共区可由地下二层调整至地下一层直接与出入口通道相连，事故工况下的乘客疏散距离计算更为有利，也可大幅减小车站面积，实现对车站规模的优化[4]。

综上，原地下车站普遍采用的标准站形式-地下二层岛式车站，无法体现人脸识别支付系统的优势，已不适用于新的技术形式。

结合人脸识别支付系统引入后出入口与站台候车区的关系，以及地铁车站为服务各个方向的客流通常设于十字路口下方的站位形式，地下一层站即可满足车站服务功能及进出站流线需求。车站公共区不再划分为站台公共区与站厅公共区，流线更加顺畅、空间更加开敞；但需满足公共内任意一点至疏散通道口的最大距离≤50m的疏散要求。

图4 地下一层侧式车站空间布局示意图

图5 地下一层岛式车站空间布局示意图

地下一层站也存在一定问题，由于乘客进站后即到达候车区，需乘客在进站前即对乘车方向进行确认并选择对应方向的出入口进站，且无法承担市政过街功能。针对以上问题，采取的解决措施为设置过轨通道。根据车站所处位置及功能定位不同，过轨通道设置形式分为两类[5]。

①针对站址所处规划道路宽度较小、且客流量较小的车站，由于乘客由地面过街的条件较好，因此将过轨通道设置于轨面以下，尽量控制车站规模，部分乘车方向选择错误的乘客经过轨通道到达另一侧站台。此方案较地下二层岛式标准站，可在现有地下二层站的基础上减小车站公共区及设备区总面积约2500m2，减小车站埋深约5.5m，从而减少车站投资约4500万元。

②针对站址所处规划道路宽度较大、且客流量大的车站，乘客经由地面过街的条件较差，因此考虑在地下一层站的基础上适当增加埋深，车站出入口分段设置，将过轨通道设于轨面上方，乘客由地面进入车站时，首先到达过轨通道标高，供乘客进行乘车方向选择，由楼扶梯直接到达本侧公共区候车或由过轨通道标高到达对面公共区进行候车。此方案可在现有地下二层站的基础上减小车站公共区及设备区总面积约2000m2，减小车站埋深约2.0m，从而减少车站投资约3000万元。

5 结语

本文基于我国地铁运营现状，讨论了在轨道交通运营管理中引入人脸识别支付系统的可行性及必要性。随着我国城市轨道交通建设的发展以及数字化技术的发展，在新建车站中，通过人脸识别支付系统的普及，车站公共区布局可实现大幅优化，乘客出行效率及站内空间环境将得到极大提升。与此同时，车站规模也得到优化，从而节约轨道交通建设的投资，使乘客出行体验、数字化技术发展、轨道交通建设实现共赢。