广州城际铁路智慧运管系统架构研究与设计

蔡昌俊，朱小山，邱启盛，王艺达，白 丽，张凌云

（1. 广州地铁集团有限公司，广东广州 510380；2. 中国铁道科学研究院集团有限公司，北京 100081）

在粤港澳大湾区“城际+地铁”线网一体化运营背景下，城际铁路以快速、便捷、高密度优势互联都市圈，承担相邻城市之间的日常通勤、购物、休闲等出行需求[1]。广州都市圈经济联系紧密，客流强度高，乘客以当日跨城往返为主，早晚高峰明显；车站串联交通枢纽节点，具有典型的“高密度、小编组、公交化”的特点。广州已开通和在建城际铁路线路基于传统模式，车站运管的智慧化手段不足，随着竣工线路的陆续开通，海量设备投入运营以及客流规模化增长，对用工投入形成巨大压力，亟需通过数字化、自动化、智能化手段统筹全局提升运管效能，降低人工成本[2]。

1 城际铁路公交化运管新特征分析

（1）线路特点。不同于高铁长里程跨省出行和地铁市内通行，公交化城际铁路以满足都市圈毗邻城市间1 h通达为核心[3]，兼顾市内跨区、日常通勤、短途商务、旅游出行需求，线路区间长度和运行速度高于地铁，低于高铁，客流具有明显早晚高峰特点，联程换乘接近地铁公交化方式，行车灵活编组、车厢以立席为主，可大运量承载。

（2）车站特点。广州城际铁路车站分布以串联地铁换乘车站为主，密度低于地铁，强调出入口或与地铁换乘通道的客流快速流转，逐渐淡化高铁车站行包、候车等功能[4]。城际铁路车站的站内导航、站台候车、安检进站、多元票务支付等功能需支撑高峰客流快速换乘和进出站的压力。

（3）岗位特点。广州城际铁路车站密度较高，车站人员要具备一岗多能，支持灵活调配，国铁模式下，调度、中控、安全员职责垂直划分多级管理，按照传统人力投入规模，难以支持车站多、大客流需求，必须转变定员定岗方式，适应公交化运营场景[5]。运维方面，需借助智慧化平台提升“工、电、供”等专业人员综合技能，实现城际铁路和地铁无差别化运维。

2 “城际 + 地铁”一体化需求

广州地铁集团有限公司（以下简称“广州地铁”）接手珠三角城际铁路后同时运营地铁和城际铁路，广州地铁已具备较完善的云平台基础设施，在公交化运营的技术运用和信息化架构治理方面积累了丰富的经验和技术实力。因此，广州城际铁路车站智慧化提升以“城际 +城轨”一体化融合为方向，主要需求如下。

（1）乘客服务管理一体化融合。随着城际铁路线网规模化，跨城市通勤趋向为主体客流，乘客的城际属性和地铁属性逐渐重合，城际铁路即地铁，随走随乘的习惯将逐渐归一化，需对乘客便捷购票、移动端应用程序（APP）全路径规划、安检互认、无感通行等服务进行一体化管理。

（2）运营管理一体化融合。广州城际铁路客流规模将接近地铁，早晚高峰明显，客流快速流转和应急管理上要求“人-机-环”灵敏协同，行车调度要求“城际+城轨”线网运力一盘棋精准投放，云端设备要求屏蔽底层差异实现统一管理，站务及站管模式上需要集约化和灵活调配，城际铁路运管各场景要充分利用地铁既有运营经验和数字化管控能力，提升运作效率[6]。

（3）运维管理一体化融合。广州城际铁路既有线车站部署了环境与设备监测、视频监控、防火报警、电扶梯、站台门等设备和系统，运维信息碎片化，但从设备规格与系统功能上与地铁相似度较高，需要通过数字化、智能化运维平台统一管理，整合运维策略和运维流程，促进城际铁路、地铁2套运维体系向一体化运维转变，计划修向状态修转变，降低人工作业，减少重复岗位[7]。

（4）数据管理一体化融合。数据成为生产要素和价值体现，目前广州城际铁路与地铁的数据相互独立，一体化聚合的乘客数据、业务数据不仅能够有效支撑全网运力投放、改善运营服务、节能降耗，还可向周边产业赋能，扩大资源经营衍生经济，创造新利润空间[8]。

3 城际铁路智慧运管系统技术架构

城际铁路智慧运管系统技术体系主要依托广州地铁云数据中心，基于广州地铁“穗腾OS”物联平台、策略引擎平台、大数据平台、算法平台等工具化组件，进行“地铁+城际”的既有线改造和新线标准化接入，支撑城际铁路运管业务智慧化应用的快速开发和迭代，实现全域数字化融合、业务通达以及全生命周期运营的一体化管理。总体技术架构由物联层、平台层、功能组件层、业务层组成，如图1所示。

图1 广州城际铁路智慧运管系统技术架构

（1）物联层。基于物联平台设备链接单元，在标准化的基础上，借助即插即用的能力统一接入各类车站设备终端，利用“穗腾OS”既有物模型为导向，进一步继承和创建城际铁路特有的分类模型，实现设备识别、解析、数字转化与共享。

（2）平台层。基于大数据平台计算服务和数据治理能力，通过数据标准和规范处理流程，聚合城际铁路全业务数据，构建全业务指标体系，利用算法平台深度学习框架和算法库工具，搭建图像识别、视频分析类业务的模型训练、模型评估和模型发布的体系框架，通过数据共享服务和权限控制策略提供城际铁路主题模型的数据集成和调用服务。

（3）功能组件层。通过平台层数据分析和人工智能（AI）算法库沉淀出智慧运管场景业务模型，遵循广州地铁统一的开发标准与管理规范，利用“穗腾OS”流程嵌入、接口发布等通用工具，对业务功能进行服务组件封装，形成城际铁路智慧运管功能组件池，提供上层业务敏捷构建能力。

（4）业务层。按照面向乘客服务、运营管理、智能运维、资源经营4类业务需求，从组件池中筛选功能，通过策略引擎平台组装功能编排流程，按需构建各业务人员智慧运营工作台和数据可视化页面，实现全场景的数字化运营管理。

4 城际铁路智慧运管系统功能设计

广州城际铁路智慧运管系统以公交化、一体化、智能化为主导原则，设计乘客服务、运营管理、智能运维、资源经营4大业务功能，如图2所示。

图2 广州城际铁路智慧运管系统功能设计

4.1 乘客服务功能设计

围绕乘客便捷出行，为乘客进出车站乘车提供线上线下的智慧出行全景服务，扩大乘客服务的智慧化应用，为乘客营造便捷、舒适的数字化出行体验，乘客服务功能如下。

（1）客流监测。提供针对车站区域的客流监控、客流统计、客流预测、客流预警、客流共享功能，通过采集相关区域的视频图像，实时分析闸机口、售票区、换乘通道、站台、楼梯扶梯、站厅的客流密度，感知车站客流的分布和发展态势[9]。

（2）掌上城际。基于广州地铁APP，扩展城际频道页面，包含路径规划、实时信息、统一票务、统一支付、动态行程管理等子功能，提供出行方案推荐、列车定位、到发时间、车站和车厢拥挤度、综合交通等信息服务[10]。

（3）智能向导。基于第5代移动通信（5G）、无线局域网（WIFI）、超宽带（UWB）等多种定位技术，以APP和站内触摸屏方式，提供3D导航示意，引导乘客前往换乘通道、洗手间、问询台、出入口、自动体外除颤器（AED）等位置，当出现应急事件时，电子导引、电子导向等终端联动发布应急处理信息，显示疏散路线、消防通道、AED急救步骤等应急指导提示[11]。

（4）智能客服。采用柜台式机器人提供语音和触屏交互，对话场景支持车站名称、换乘信息等关键词识别和模糊搜索，提供生物识别注册服务、人工远程视频求助服务、公共宣传及综合资讯信息服务。

（5）无感通行。借助一体化智能安检设备、信用安检、智能闸机实现安检一体通过，提供预约进站、智能判图功能，提高通过能力，实现乘客进站无停留[12]。

4.2 运营管理功能设计

运营管理以车站为重点，构建场景化控制、精准运力投放、风险感知预判、应急迅速处置、低碳节能、安全高效的管控能力，在数据、业务、服务标准方面与地铁衔接，实现城际铁路与地铁的优势互补，一体化管理，具体功能如下。

（1）设备物联全息管控。利用“穗腾OS”物联平台物模型接入工具，结合建筑信息模型（BIM）与站内导航等3D可视化技术，将车站设施设备从物理形态映射为数字可视化状态，既能一张图总览全貌，也支持逐级下探到车站点、端、面的微观状态和操作控制。

（2）一键开关站。通过设备物联全息管控功能，实现对照明系统、环控系统、闸机、防盗卷帘、电扶梯等设备控制，开关站操作前后，配合远程视频交叉检验设备状态，功能页面可集成在移动站务终端和桌面控制台。

（3）移动站务。包括可视化、应急联控、站务管理、设备联动控制功能，通过移动终端WIFI或5G连接，对车站各专业数据进行监控，感知站内客流分布、掌握设备设施状态，辅助站务安全高效管理[13]。

（4）智能行车调度。以“城际+地铁”融合乘客画像模型和域内域外客流监测数据为基础，结合线路设计条件，利用智能算法平台，训练挖掘乘客出行规律，精准预测时点、时空客流，通过调度仿真推演智能生成运行图，可灵活制定交路策略，提升客流匹配的运力投放精度。

（5）安全应急管理。主要由隧道区间应急处置、车站客流应急处置功能组成，与应急指挥中心上下联动，运用设备监测、视频监控、异常预警、风险评估及态势分析等集成交互能力，增加在隧道区间和换乘站乘客叠加客流应急的仿真推演模型，对外延站台区域人员滞留重点监控、防止客伤、提高综合应急处置能力。

（6）能源管理。基于设备物联全息管控功能，获取车站机电设备的用电数据，实现能源数据统计、能耗展示、节能诊断、能源绩效等分析挖掘，持续优化节能控制算法和用电设备的控制策略，降低用电成本。

4.3 智能运维功能设计

智能运维以设备为对象，建立设备设施感知和故障预警的全生命周期监测管理体系，具体功能如下。

（1）视觉成像监测。提供视频监控终端、多功能雷达、智能综合分析功能。通过视频图像识别、红外、激光等先进雷达探测和成像技术的综合运用，划分重点监测区域，对区域中的事件进行预警和场景分析；异常事件识别包括站台门异物、越线、入侵、进入/离开、遗留物/搬移、遮挡、烟火、自动跟踪、乘客异常行为、客流超限、区域目标密度持续增加等。

（2）机器智能巡检。由机器人控制系统、采集系统、检测系统、巡检管理系统组成，支持自定义专业设备巡检，并对巡检结果进行归纳、统计和对比。提供固定路线巡检，可对车站公共区关键设备，如售检票、电扶梯、屏蔽门、车站壁面湿渍、铁轨几何形位等进行自动巡检[14]。

（3）设备运维管理。包括自我传感、自我告警、智能分析、自主诊断、自主学习、自我状态分析、健康状态评估以及自我保护功能。设备管理模式基于车站设备对自身的智能感知、状态分析与健康管理，具备自主思维，实现对设备的高效全生命周期感知[15]。

（4）施工资产联动。建立数据资产管理、设备库存管理、全专业智能运维、维修管理、施工管理等平台的联动适配接口，提供车站资产管理、设备信息查询、施工计划管理、施工任务管理、故障处理、资产故障分析、施工维修看板等功能，实现车站设备资产数字化与业务接入调用的无缝集成。

4.4 资源经营功能设计

根据建设“都市圈综合服务运营商”战略，依托“城际+城轨”数字化行业经验，为生态伙伴提供一站式经营管理的数字化支撑平台。业务上以客流为核心，向物业、商圈消费、媒体广告、线上线下等各资源板块导流，持续营造周边新业态，带动“城际+城轨”围绕用户生活化提供服务延伸，促进城际铁路及生态体系高质量可持续发展，如图3所示，资源经营功能体系主要功能设计如下。

图3 城际铁路智慧经营板块应用场景

（1）物业经营。利用城际铁路智慧化安防、设备监测、智慧运维等技术优势和成熟经验，结合广州地铁公有云能力，对商圈办公楼、商场、酒店等提供社区安防、大屏监控、语音电梯、物业管理等一站式智慧物业解决方案。

（2）消费经营。围绕跨城际铁路出行特点，落实大湾区宜游的特征定位，充分利用大湾区良好的旅游资源，围绕景点、酒店等车站周边特色，培育城际铁路旅游文化，为都市圈乘客提供个性化出游向导、票务联动、酒店景点引导等服务，提升乘客出游一站式体验；增加APP 旅游、休闲、餐饮等频道，以客流出行时间规律为导向，为乘客提供城际铁路车站周边餐饮、健身、娱乐等资讯，持续引导车站周边门店推出符合城际铁路乘客出行特色的消费产品或服务。

（3）媒介经营。基于电子屏幕、车站空间广告位的挖掘利用，打通与电商、媒体等多渠道合作，建立资源跨屏联动生态，实现车站大屏、视频终端等广告精准投放，实现产品与用户的多维度结合，提升媒介资源收益。

5 结束语

广州城际铁路智慧运管系统设计采用“穗腾OS”框架新模式，借助其标准化接入、组件化配置、低代码开发、流程化编排等工具，能够在建设中减少重复开发、缩短交付周期、降低成本。功能设计充分覆盖运管公交化场景需求，在运用大数据、人工智能技术上以实用性为主，为全面提升城际铁路一体化运管能力、改善乘客出行体验、转变车站管理模式、推动“城际+城轨”衍生经济提供清晰顶层架构和功能规划。