轨道交通智慧车站功能需求研究

刘 帅,张继哲,王文峥

(郑州地铁集团有限公司，河南 郑州 450000)

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。郑州地铁建设规划提出，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，走富有郑州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。

1 智慧车站建设目标和优势

1.1 建设目标

智慧车站建设要顺应行业发展潮流，反映城轨建设和运营管理的水平。《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》中2025年智慧车站建设目标主要包括：建立以关键设备在线故障监测和诊断为基础的智能运维及能源系统设备健康管理标准并示范应用；建立基于大数据的线桥隧、通信信号及机电设备等多专业设备智能运维体系和行业标准；依托城轨云和大数据应用，城轨企业网络化管理体系初具规模，目标计划能力、预测预警能力、执行监督能力、决策管控能力大幅提升；建立具备自动开关站、语音问询、动态指导、环境调控等功能的乘客服务系统。

围绕车站运营管理需求和提供优质服务两大核心任务，智慧车站建设方向通常包含智慧服务、智慧运营、智慧运维、智慧安防、智慧能源等模块，其系统功能架构如图1所示。

图1 智慧车站系统功能架构示意图

1.2 优势

智慧车站可以为乘客提供更加完善的个性化服务，智慧运营和智慧运维场景不仅大幅降低工作量，还有效提升设备巡视检修、突发事件处置的正确性和及时性，并显著节约能耗，实现较大的经济效益和社会效益。

(1)更安全的运营。实现智慧化站车联动功能后，当出现站台门夹物夹人紧急情况时，站务人员可以通过综合平台的手持式终端上报异常信息、触发应急预案，自动向司机发送“站台异常、禁止动车”指令，待异常事件处理后，站务人员结束流程并同时向司机发送“站台正常、可以动车”的指令。

(2)更高效的管理。实现一键开关站后，开站时间可以从之前普遍的35分钟节约到8分钟，方便人员进出，安全员不必到现场操作，车站运营管理效率显著提高，同时也有利于车站相关岗位的融合。

(3)更优质的服务。实现列车信息的实时收集与发布，通过智慧站台候车引导将乘客提前分流到不拥挤的站台门，以无感支付、多元售票渠道及智慧客服中心为乘客提供更优质的服务。

2 智慧车站发展现状

目前，全国有超过29个城市开展智慧车站研究，京、沪、穗等城市的智慧车站建设已经起步，深圳、成都、西安、重庆、南昌、天津等多个城市已经试点应用。上海地铁选取5个不同特点的车站，针对不同课题进行智慧车站的试点研究。如：在换乘站汉中路站，主要研究使用WiFi嗅探对大客流进行监测；在10号线新江湾站，主要研究设备自动运营对无人驾驶运营场景的影响；在17号线诸光路站，主要对智慧公安、智慧消防做探索；在7号线顾村公园站，主要研究可编辑的场景预案应用；在16号线惠南站，主要研究智慧售票、智慧引导等课题。广州地铁于2019年上线智慧地铁示范站，实现多媒体综合平台、智能客服、一键开关站、一体化安检、智能化机电设备管理等。天津地铁的张贵庄、文化中心两个智慧车站示范站，主要实现智慧环境、智慧能源、智慧照明、智慧视频、一键开关站、客流监测及预警、能源管理等20项功能。

3 智慧车站实现路径

从城市轨道交通智慧车站发展现状可知，实现智慧车站主要有以下三种路径：

(1)新线建设前。新线筹备建设阶段布局规划相关智慧车站模块功能，不仅方便设计施工与设施设备的采购，同时便于系统功能的调试，实现难度低。

(2)新线建设中。已完成线路设计但未开工建设阶段，可通过修改配线与接口设计、设施设备补充采购实现，实现难度较低。

(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。

4 郑州地铁智慧车站可行性分析

目前，郑州地铁的车站智慧化已开展前期研究，根据不同实现路径已部分应用到实际工作中，如郑州地铁10号线和14号线分别属于筹备建设期和既有线路，根据第一和第三实现路径做出了具体实践探索。

10号线采用全自动运营模式，相关场景中包含智慧车站功能模块主要有：一键开关站，站台门夹人、夹物自动联动CCTV(闭路电视监控系统)调取相应摄像头；站台火灾、区间火灾接收火灾报警信息并传给ATS(列车自动监控系统)实现联动扣车，列车乘客紧急呼叫、灭火器被取出会联动相应监控画面显示在客调工作站。

14号线自动化专业通过既有线改造，进行综合监控智能运维系统构建探索，初步实现对ISCS(城市轨道交通综合监控系统)系统服务器、工作站、前置机(FEP)、交换机设备运行状态与通信环网状态的在线监测功能。

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[1]。

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。郑州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。

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[2]。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。