智慧地铁模式下专用通信系统的创新与应用

闵晶晶

（广州地铁设计研究院股份有限公司）

1 引言

2013年，工业和信息化部等八部委联合起草了《关于促进我国智慧城市健康发展的指导意见》，住房和城乡建设部公布了首批国家智慧城市试点名单，自此，智慧城市的重要组成部分—智慧交通进入快速发展期，“智慧车站”、“智慧城轨”、“智慧地铁”等概念开始出现[1]。

同期，国内轨道交通行业关于智慧地铁的研究和实践近年来进入快速发展的阶段，上海、广州、北京等一线城市先后对智慧地铁进行较为全面和深入的研究，积极开展智慧地铁的研究、规划和建设试点。智慧地铁建设提升主要体现以下两个方面：

1）乘客服务方面

智慧地铁应以人为本，通过更多人性化、智能化的服务手段，从被动、单一、迟滞的服务方式，全面转向主动、整合、及时的服务方式，实现对乘客出行的主动感知以及精准分析，围绕精准资讯、多元票务、智能客运组织等进行提升，发挥智慧地铁全方位的价值[2]。

2）运营管理方面

智慧地铁运营管理乘客出行为中心提高优质运营服务保障能力进行创新，通过物联网、云计算、大数据、人工智能等技术手段，改善传统运营模式下数据分散、信息孤单、平台封闭、响应缓慢、决策不及时等现状问题，综合增强运营管理的多态场景应用能力，满足数字化、网络化、智能化的运营品质要求，并不断适配线网发展需求，着力技术变革创新实践，与智慧乘客服务的需求相协调、与区域引领发展战略的定位相适应，全面构筑精准高效运营管理体系[3]。

2 专用通信系统现状分析

专用通信系统作为城市轨道交通运营指挥、服务乘客和传递及收集各种信息的手段，在智慧地铁模式下，针对于地铁专用通信系统各子系统建设现状，主要存在以下问题：

①乘客信息系统终端主要以站厅及站台吊挂PIS屏为主，其中站台PIS吊挂于站门候车区域。由于站台横向及纵向空间有限，吊挂PIS屏对站台监控造成遮挡，同时与站台导向牌安装位置冲突对乘客导引及信息展示造成乘客信息获取不便，无法达到乘客精准化服务需求。

②视频监视系统建设已由原模拟标清全面转入数字高清，但依然自动化及智能化程度不够高，往往需要人力全天候对着监视屏，观察地铁车站运营情况。如今人工智能等技术发展异常迅猛，各类智能视频分析应用可提高运营管理效率、降低运营人工成本，同时也为运营车站全系统感知管控提供可能[4]。

③地下车站范围内运营人员可通过移动通讯工具（专用无线手持台、手机等）进行呼叫通话，但在室内环境，无法定位运营人员具体位置（移动台只能定位到基站覆盖范围内），在突发情况下，无法根据运营人员位置及事件地点进行最有效的指挥调度，达不到高效指挥调度要求。

④通信承载网作为通信的核心，支撑着所有信息的传输，由于智慧地铁业务剧增，传统传输系统（SDH、MSTP、增强型MSTP、PTN）均无法满足现有业务（如云平台）的带宽要求，需要高带宽、高保护、更低时延承载网来满足相关业务的要求。

⑤随着工业互联网等新技术快速发展，利用物联网及新技术及设备（如移动客服、智能安检、智慧安防、智能机器人、智能客服、自助设备）等建设智慧车站，实现车站内智能感知需要，缺乏一套高带宽、低延时、多接入无线通信网络承载数据的接入[5]。

3 专用通信创新思路

根据智慧地铁需求及专用通信系统现状，并结合广州及南昌智慧车站示范站建设情况，对专用通信系统提出以下创新及应用，进一步提高专用通信系统对地铁运营工作人员及乘客服务的作用。

3.1 精准乘客导乘

为实现动态乘客信息显示及导乘，将车辆乘客密度检测与PIS系统相结合，车厢乘客密度信息通过PIS车地无线通信系统及时地发送到下一车站，并通过站台门嵌入式智能导引屏为候车乘客提供即将进站列车的车厢拥挤度信息，引导乘客提前适配车厢客流密度排队候车。

3.2 AI视频分析

依托先进的AI识别技术，对客流进出站情况采集数据进行分析，帮助车站更好地分析客流出行规律和重点关注事件，提前做好对应的管控与服务工作，改善整体乘车体验；同时通过智能分析摄像机配套设施，加强对地铁异常事件的感知和预警，进行及时处置管控[5]。

3.3 室内定位

基于室内定位系统监测车站内部工作人员的实时位置，及时掌握工作人员的位置分布、个体定位和运动轨迹，在发生应急时及时知晓车站站务及其他车站工作人员的具体位置实现有效地调度指挥，进一步提升地铁运营精细化管理水平和人员管理能力[6]。

3.4 高带宽承载网

为满足智慧地铁相关业务（如云平台等）需求，结合电信承载网发展及应用，提出了光传送网OTN在地铁传输领域的应用。

光传送网基于G.872和G.709的新型传送体系，OTN帧结构支持10G/100G/200G/400G通道融合光层DWDM技术，实现更宽管道；同时标准化程度高，业务侧支持任意速率的接入需求。

3.5 Wi-Fi6

为实现车站利用智能化设备、新型高速通信网等设施达到智慧管理的目的，在地铁车站范围内部署基于6代Wi-Fi（802.11ax）的生产管理网[7]，即在车站站厅、站台、主要设备区、出入口通道区域实现Wi-Fi覆盖，为车站智能化设备提供网络传输通道，从而丰富运营智能管理措施，提升运营工作效率和降低运营成本。

4 应用方案

4.1 智能PIS导引

在原乘客信息系统基础上，将站台吊挂PIS屏取消，替换为2180mm（86in）4K分辨率长条型LCD屏，接入既有PIS系统，并将播控器升级为4K播控器，满足更高清晰度要求。

2180mm（86in）长条形PIS屏嵌入式安装于站台屏蔽门上方，站台门顶箱结构需预留PIS屏安装接口，同时原PIS播控系统通过车辆承重或车厢客流密度分析设备，利用PIS车地无线通信网络将列车拥挤度信息上传至地面控制中心PIS系统，由中心下发至列车下一站PIS系统并显示。

出入口一体化导向门匾采用灯箱体与2180mm（86in）长条形LCD屏结合安装，替代原整条灯箱导向牌；通信专业向装修导向专业提供LCD屏尺寸信息及安装要求，电源及数据传输由通信专业负责。出入口一体化导向门匾将不可变动信息依旧用灯箱显示，如车站名称，出入口编号等；对于因季节变化及运营突发事件等情况可能变化的信息，由电子屏负责显示，包括车站开关站信息、首发末班车信息、车站疫情防控信息等，提高乘客乘车效率。

另外，通过PIS与互联网的接口，将列车到站等信息推送给地铁官方APP，乘客可直接在站外通过查看APP了解相关列车运营及到站信息，达到精准信息的推送要求。

4.2 智能视频分析

智能视频分析系统在传统视频系统设备基础上，将普通摄像机替换为各类功能摄像机、并对应增加后端智能分析服务器及算法，相应的AI分析结果推送至各需求业务系统，实现车站的智能管控。

1）客流密度检测

此类摄像机部署在出入口、安检点、站台处，通过对不同区域的人员数量进行实时统计，当区域人数超过设置的阈值时，运营人员合理地对人群进行疏导和分流，提升安全管理工作效率[7]。

2）客流计数

采用垂直双镜头客流统计摄像机，部署在出入口通道处，准确计算视频覆盖区域内乘客进入和离开总数，并且对在计数区域乘客行为分析，有效区分进与出数量，避免重复计数[6]。

3）扶梯异常检测

此类摄像机部署在自动扶梯上、下方口，当出现逆行、人员摔倒、行李滑落、电扶梯非正常停梯等事件时，避免给乘客的正常出行造成影响。

4）遗留物品检测

此类摄像机部署在客流量较大的自动售票机处，可以及时检测出划定区域异常遗留的物品，及时通知站内工作人员处理。

5）隔栏传物检测

此类摄像机部署在付费区和非付费区交界处，可以及时发现隔栏传物事件，避免违规物品进入付费区域。

6）区域入侵检测

此类摄像机部署在客流量较大的站台、疏散通道等地，可自由设置布控时间段。

7）卷帘门下人员检测

此类摄像机部署在卷帘门附近，可以及时发现卷帘门下方出现的人员逗留事件，避免卷帘门误伤人、辅助工作人员关站。

4.3 室内定位

室内定位系统主要由信标、地图引擎、佩戴终端、可采用蓝牙及UWB等技术实现，定位精度均可达到亚米级，运营人员佩戴定位终端，地图引擎集成于车站智能管控平台，调度人员可在平台上实时了解运营工作人员位置信息，满足突发事件下人员高效的调度指挥。

4.4 车站生产无线网

生产无线网主要由AP（无线接入点）、交换机、光缆、七类网线、无线控制器、服务器、网管软件及网络安全设备等构成。单个AP的覆盖半径按15m考虑，一般典型车站预计需要部署30个AP，即可实现车站站厅、站台、主要设备区、出入口通道区域的Wi-Fi全覆盖。

5 结语

通过对智慧地铁需求分析，结合地铁专用通信系统建设现状，提出了智能PIS导引、智能视频分析、室内定位、OTN承载网、802.11ax技术应用，解决智慧地铁相关业务的需求瓶颈，为智慧地铁精准化资讯服务、多元化票务服务、自适应客运组织、精准灵活的运输组织、协同高效的调度指挥车站的全景管控提供技术支撑，同时也为国内其他城市智慧地铁相关建设提供借鉴。