1、科技与创新 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y&I n n o v a t i o n 6 2 2023 年 第 13 期文章编号：2095-6835（2023）13-0062-04城轨智能客流联控系统研究与应用黎志华，陆 桥（广州地铁集团有限公司，广东 广州 510145）摘 要：随着城市的高速发展，市民对日常出 行的高效便捷性需求不断提高，城市轨道交通的客运量也日益增加，给 车站客运管理提出了更大的挑战，需使 用更智能的手段提升管理能力。阐述了广州地铁基于物联网、互联网、大数据等技术的智能客流联控系统的设计与应用。通过采集实时客流，结合图像识别，
2、汇集多源客流数据与模型策略 的融合计算，深化数据分析应用，运用精准预测研 判，自动触发客控规则，将以往的经验化、被动式的车站客运组织，转变为车站各客运设备、信息系统之间智能联控的 车站客运联控模式，从而实现综合信息发布及车站设备联动控制，为 城市轨道交通客流联控提供了更高效的工作方式。关键词：城市轨道交通；客流联控；智能；大数据中图分类号：TP391 文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.13.017广 州 地 铁 自 开 通 以 来，客 运 量 不 断 攀 升，2019 年日 均 客 流 达 906.8 万 人 次，早 晚 客 流 高 峰 时 段，47 个车
3、站 需 执 行 客 流 管 控。根 据 城 市 轨 道 交 通 客 流 特 点，正 常 工 作 日 全 天 客 流 量 的 50%以 上 集 中 在 早 晚 高 峰 期4 h 内，因 此 早 晚 高 峰 期 是 运 营 压 力 最 大、运 力 与 需 求矛 盾 最 突 出 的 时 段，需 要 根 据 这 个 特 点 制 定 合 适 的 客流 联 控 方 案。结 合 智 慧 城 轨 建 设 思 路1，广 州 地 铁 研 究搭 建 符 合 新 时 代 轨 道 交 通 发 展 的 智 能 客 流 联 控 系 统，以 进 一 步 提 升 车 站 的 运 营 效 率，提 高 乘 客 的 出 行 体 验及
4、 满 意 度。1 现状分析城 市 轨 道 交 通 具 备 高 安 全 性 与 准 点 率 等 优 点，使它 成 为 了 市 民 出 行 的 首 选 方 式。随 着 城 市 的 发 展，乘客 出 行 人 次 也 日 益 增 长，原 有 车 站 的 建 筑 设 计 难 以 满足 车 站、线 路、线 网 的 乘 客 输 运 需 求。传 统 的 城 市 轨道 交 通 客 流 联 控，主 要 依 靠 对 AFC（Automatic FareCollection System，自 动 售 检 票 系 统）数 据、车 站 满 载程 度 的 监 控，以 人 的 判 断 作 为 启 动 客 流 控 制 的 驱
5、动，利 用 人 员、分 隔 栏 杆、声 光 设 备 等 实 现 客 流 分 流 管 控。这 种 方 式 存 在 及 时 性、精 准 性、联 动 性 不 足 的 缺 陷，缺 乏 对 未 来 客 流 趋 势 的 预 判 和 干 预，客 运 安 全 风 险 较大，且 人 力 投 入 成 本 过 高，对 现 场 运 营 影 响 较 大2。受 到 基 础 设 施 条 件 和 运 营 环 境 的 制 约 影 响，在 客流 人 数 超 过 地 铁 车 站 设 计 承 载 量 的 情 况 下，如 何 正 确实 施 客 流 联 控 措 施，给 地 铁 车 站 的 运 营 管 理 带 来 了 全新 的 挑 战。为
6、 提 升 客 流 联 控 措 施 的 有 效 性、合 理 性 和科 学 性，本 文 提 出 了 基 于 新 兴 信 息 技 术 的 智 能 客 流 联控 系 统 技 术 方 案，不 仅 能 缓 解 地 铁 运 营 的 压 力，也能 给 乘 客 带 来 便 利，杜 绝 因 客 流 量 过 大 造 成 的 安 全隐 患。2 技术方案智 能 客 流 联 控 系 统 主 要 由 AFC 系 统、设 备 接 入 平台、大 数 据 平 台、开 放 平 台、智 能 客 流 联 控 这 5 部 分组 成。AFC 系 统 包 含 自 动 售 票 机、闸 机、边 门 等 终 端 设备，系 统 将 终 端 设 备
7、中 的 客 流 数 据 通 过 设 备 接 入 平 台上 传 至 大 数 据 平 台，进 行 数 据 的 存 储、分 析 与 处 理，作 为 客 流 主 要 的 数 据 来 源。同 时，终 端 设 备 的 运 行 状态 具 备 监 测、预 警 等 功 能，也 将 为 客 流 联 控 系 统 提 供支 持3。设 备 接 入 平 台 是 大 数 据 平 台 的 前 置 模 块，负 责 对接 设 备 侧 统 计 数 据（不 控 制 设 备），并 对 数 据 进 行 规 范化 之 后，上 传 到 大 数 据 平 台 进 行 分 析。基 于 物 联 网、云 存 储、云 计 算 等 技 术 搭 建 的 大
8、 数据 平 台，用 于 存 储 各 系 统、各 设 备 上 传 上 来 的 数 据，并 综 合 运 用 数 据 分 析、数 据 挖 掘 等 方 法，提 炼 能 够 保障 服 务 于 指 挥 决 策 支 持 的 信 息 知 识，并 形 成 大 数 据 仓库，满 足 不 同 指 挥 层 级 应 用 便 捷、及 时 调 用，提 升 应用 行 动 的 快 速 反 应 能 力。开 放 平 台 提 供 了 可 靠 的 设 备 监 控 与 控 制 能 力，向下 连 接 海 量 设 备，采 集 设 备 状 态 数 据，通 过 对 接 设 备侧 API（Application Programming Inter
9、face，应 用 程 序 基 金 项 目 广 州 市 科 技 计 划 项 目（编 号：202011020003）S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y&I n n o v a t i o n科技与创新 2023 年 第 13 期 6 3 接 口）实 现 设 备 控 制；向 上 提 供 平 台 统 一 API，应 用程 序 通 过 调 用 平 台 API 将 指 令 下 发 至 设 备 端，实 现 应用 与 设 备 的 互 动 与 控 制。开 放 平 台 也 提 供 了 其 他 增 值能 力，如 设 备 管 理、规 则 引 擎 等。智 能 客 流 联 控
10、打 通 AFC、视 频 监 控 等 系 统，基 于多 源 异 构 的 客 流 信 息 和 人 工 智 能 模 型 策 略，实 现 系 统自 动 判 定 应 启 动 的 客 流 联 控 模 式，通 过 多 终 端 提 供 客流 联 控 提 醒，可 灵 活 配 置 及 远 程 兼 自 动 控 制 设 备 设 施，一 键 化 执 行 相 关 客 流 联 控 任 务，并 移 动 化 支 持 站 务 人员 根 据 实 际 情 况 手 动 生 效 客 控 模 式，实 现 综 合 信 息 发布 及 车 站 设 备 联 动 控 制4。3 系统工作流程本 系 统 主 要 包 含 以 下 4 个 工 作 步 骤。
11、数 据 收 集。收 集 AFC 系 统 产 生 或 统 计 后 的 客 流 数据5（包 含 断 面 客 流、换 乘 客 流 和 进、出 站 客 流 等），通 过 设 备 接 入 平 台 发 送 给 大 数 据 平 台，具 体 如 下：通 过 站 内 智 能 监 控 摄 像 头，实 时 关 注 车 站 环 境 中 的人 员 拥 挤 程 度，结 合 人 员 聚 集 分 析 算 法，判 断 站 内 人流 情 况，超 过 阈 值 时 发 出 预 警 信 号；通 过 站 内 客 流统 计 摄 像 机，可 以 对 视 频 图 像 中 静 止 或 行 走 的 不 同 姿态 的 行 人 进 行 检 测 和 跟
12、 踪，获 得 指 定 时 段 和 指 定 区 域内 的 人 群 流 动 量；将 客 流 统 计 摄 像 机 安 装 在 车 站 出入 口 上 方，即 可 通 过 客 流 分 析 算 法 计 算 出 特 定 时 间 段内 进 入 及 离 开 的 人 员 数 量；收 集 每 2 min 接 入 地 铁AFC 系 统 的 断 面 客 流 数 据。系 统 汇 总 各 方 采 集 的 客 流数 据 后，采 取 了 ETL（Extract-Transform-Load，抽 取转 换 加 载）的 方 式 将 数 据 送 到 大 平 台 进 行 处 理。数 据 计 算。使 用 回 归 分 析 算 法，根 据
13、过 去 的 变 化趋 势 总 结 客 流 数 据 的 发 展 规 律6，预 测 未 来 客 流 特 点。大 数 据 平 台 对 数 据 进 行 清 洗 和 归 类 后，根 据 历 史 数 据进 行 分 析 统 计，形 成 了 实 时 客 流、预 测 客 流、地 铁App-LBS（Location Based Services，基 于 位 置 服 务）信息 等 数 据，通 过 进 一 步 的 计 算 预 测 出 接 下 来 15 min 的客 流 数 据 量，并 存 储 到 数 据 库，可 供 各 种 应 用 调 用。这 种 相 对 客 观 的 基 于 实 际 客 流 统 计 数 据 的 预 测
14、 方 法，保 证 了 数 据 的 准 确 性 和 有 效 性。输 出 模 式 建 议。客 流 联 控 应 用 从 数 据 库 获 取 包 括实 时 及 未 来 预 测 的 客 流 数 据，根 据 预 设 好 的 阈 值 及 规则 判 断 当 前 客 流 数 据 所 适 合 的 客 流 联 控 模 式。联 控 模式 包 括 客 流 管 控、行 车 组 织、人 员 支 援、客 流 预 警 等。通 过 系 统 自 动 推 送 或 者 人 工 推 送 的 方 式 联 动 车 站 广播、闸 机、导 向、门 匾 及 站 厅 大 屏 等 设 备，指 引 乘 客有 序 进 出 车 站。客 流 联 控 模 式
15、执 行。当 客 流 数 量 达 到 某 一 程 度（可通 过 系 统 设 定 阈 值），系 统 将 结 合 互 联 网 应 用，可 通过 线 下 人 员 联 控、硬 件 动 作、APP 常 规 客 流 预 联 控 等方 式，将 客 流 指 引 信 息 及 时 准 确 地 发 送 给 站 台 内 或 站台 附 近 的 乘 客，方 便 乘 客 根 据 客 流 联 控 信 息 选 择 更 加合 适 的 出 行 路 线 及 出 行 时 间。系 统 整 体 工 作 流 示 意 图如 图 1 所 示（数 字 标 识 为 上 述 的 工 作 步 骤）。图 1 系统工作流示意图4 大数据应用大 数 据 平 台
16、 每 2 min 会 通 过 设 备 接 入 平 台 从 摄 像机、AFC 系 统 获 取 数 据，送 入 Kafka 消 息 队 列，便 于临 时 存 储 及 消 费；然 后 通 过 Spark Streaming（构 建 在Spark 上 的 实 时 计 算 框 架）对 数 据 进 行 去 重、清 洗 及 分类 统 计，得 出 清 洁 有 效 的 数 据，避 免 数 据 存 在 多 个 干扰 项 导 致 错 误 出 现7。大 数 据 平 台 在 分 类 统 计 数 据 的 基 础 上，结 合 客 流预 测 算 法，演 算 出 累 计 客 流、实 时 客 流、预 测 客 流 等多 维 客 流
17、 数 据，其 中 最 为 关 键 的 是 预 测 15 min 后 客 流数 据，这 将 作 为 判 断 合 适 的 客 控 模 式 的 主 要 依 据。大 数 据 平 台 分 析 和 预 测 的 结 果 会 同 时 写 入 HDFS（Hadoop Distributed File System，Hadoop 分 布 式 文 件系 统）和 MySQL 数 据 库，用 于 存 档 及 调 取。同 时，平台 通 过 数 据 接 口 对 外 提 供 服 务。大 数 据 平 台 架 构 设 计 如 图 2 所 示。图 2 大数据平台架构图科技与创新 S c i e n c e a n d T e c
18、h n o l o g y&I n n o v a t i o n 6 4 2023 年 第 13 期5 系统运用客 流 联 控 系 统 可 根 据 实 时 客 流 数 据 及 预 测 客 流 数据 2 个 方 面 划 分 为 不 同 的 联 控 策 略，例 如 站 控、线 控、网 控 等，各 种 策 略 可 通 过 改 变 扶 梯 方 向、闸 机 方 向，配 合 电 子 联 控、车 站 广 播 等 手 段，实 现 灵 活 配 置，以满 足 各 种 情 况 的 客 流 联 控 需 求8-9。线 网 客 控 监 控 界 面如 图 3 所 示。当 客 流 联 控 系 统 从 数 据 库 获 取 到
19、 客 流 相 关 数 据后，根 据 客 流 的 特 点（将 从 进 站 客 流、出 站 客 流、站内 拥 挤 程 度 等 多 个 维 度 综 合 考 虑）和 站 点 各 业 务 系 统，包 括 闸 机、门 匾、车 站 广 播 等 设 施 设 备 的 现 有 状 况，生 成 相 应 的 客 控 模 式，并 判 断 新 的 客 控 模 式 与 当 前 的客 控 模 式 是 否 一 致，若 两 者 不 一 致，则 将 新 的 客 控 模式 信 息 推 送 给 车 站 工 作 人 员。工 作 人 员 根 据 车 站 客 流 实 时 监 控 情 况 和 运 作 管 理的 实 际 需 要，可 自 动 或
20、针 对 性 手 动 调 整 适 应 客 流 的 联控 策 略，防 止 因 客 流 联 控 策 略 不 适 用，导 致 车 站 承 载超 标 或 带 来 安 全 隐 患。客 流 实 时 监 控 界 面 如 图 4 所 示。图 3 线网客控监控界面图 4 客流实时监控界面1 2001 000800600400200005：40 06：40 07：30 08：20 09：10时 间06：05 07：00 07：40 08：20 09：00 09：40时 间250200150100500预 测 客 流 历 史 客 流 滞 留 客 流密 度 系 数 出 站 客 流8：30滞 留 客 流 76S c i
21、e n c e a n d T e c h n o l o g y&I n n o v a t i o n科技与创新 2023 年 第 13 期 6 5 客 控 实 施 申 请 指 令 下 发 后，系 统 采 取 的 措 施 包 括以 下 4 个 方 面10：改 变 闸 机 的 进 出 方 向，可 预 防 因到 站 乘 客 过 多，乘 客 疏 导 不 及 时 的 问 题；联 动 门 匾、车 站 广 播、PIDS（Passenger Information Display System，乘 客 信 息 显 示 系 统）等 系 统 及 设 备，发 布 相 关 的 客 流联 控 消 息，及 时 联
22、控 乘 客 选 择 正 确、快 捷 的 进 出 站 路线；结 合 大 数 据 技 术、用 户 画 像 技 术，对 地 铁 APP用 户 进 行 精 准 信 息 推 送，联 控 乘 客 提 前 安 排 出 行 计 划；车 站 管 理 人 员 也 可 根 据 系 统 给 出 的 多 维 客 流 信 息 制定 相 应 的 客 流 联 控 模 式，以 提 高 响 应 措 施 实 施 的 及 时性 和 管 理 有 效 性。从 车 站 现 场 应 用 效 果 来 看，可 显 著 节 省 站 务 人 力成 本。从 现 场 获 知 客 流 达 到 阈 值 需 启 动 客 控 模 式，到最 终 完 成 客 控
23、信 息 发 布、相 关 设 备 状 态 调 整 的 整 个 流程 中，原 来 传 统 人 工 操 作 需 25 min，通 过 本 系 统 智 能控 制 后 只 需 12 min，工 作 效 率 提 升 了 1 倍 以 上。目 前每 天 早 晚 高 峰 各 执 行 一 次 客 控 模 式，工 时 按 每 人 8 h计 算，单 站 每 年 可 节 约 人 力 13 2 36 5/6 0/8=19.8 人/d，应 用 至 全 线 网 将 产 生 更 大 的 效 益。同 时 每 次调 控 及 时，更 便 捷 地 服 务 乘 客 出 行，也 大 幅 度 提 升 了车 站 服 务 水 平。6 结论智 能
24、 客 流 联 控 系 统 运 用 物 联 网、互 联 网 的 通 讯 机制，联 动 了 多 个 子 系 统，打 破 了 现 有 业 务 系 统 之 间 的屏 障，让 系 统 的 运 行 不 再 局 限 于 某 个 系 统 或 者 设 备，使 之 不 再 完 全 依 靠 人 工 进 行 操 作 的 方 式；同 时 结 合 大数 据 和 人 工 智 能 等 技 术，对 客 流 数 据 进 行 深 度 挖 掘 分析，提 供 高 效 的 决 策 支 持，实 现 了 整 体 应 用 的 智 能 升级，有 效 地 提 升 了 地 铁 车 站 现 有 的 运 营 效 率，降 低 了运 营 成 本。智 能 客
25、 流 联 控 系 统 的 应 用，减 少 了 在 高 峰期 出 行 容 易 导 致 长 时 间 的 排 队、滞 留 等 状 况 的 发 生，提 升 了 乘 客 的 出 行 体 验，创 新 了 客 流 控 制 的 智 能 手 段，在 未 来 的 新 线 车 站 中 具 有 重 要 的 推 广 应 用 价 值。参考文献：1 中 国 城市 轨 道 交 通协 会.中 国 城市 轨 道 交 通智 慧 城 轨 发展纲要J 城市轨道交通，2020（4）：8-23 2 李 佳 芸.广 州 地 铁 大 客 流 现 状 分 析 与 策 略 研 究J.中 国 高新技术企业，2016（31）：92-94.3 王兴川，
26、姚恩建，刘莎莎.基于 AFC 数据的大型活动期间城 市轨 道 交通 客 流预 测J.北 京交 通 大学 学 报，2018，42（1）：87-93.4 高 鹏，邹 晓 磊，徐瑞 华.城 市 轨道 交 通 车 站客 流 分 布 仿真方法研究C/第三届中国 同舟交通论坛：公共交通与城市 发 展 学 术 研 讨 会，上 海：中 国 土 木 工 程 学 会、同 济 大学，2006.5 胡 林.视 频 监 视 系 统 在 城 市 轨 道 交 通 中 的 运 用J.华 东 科技（学术版），2018（1）：6.6 李 凤 阳.大 数 据 轨 道 交 通 网 络 化 及 客 流 预 测 的 思 考J.山西建筑，
27、2016，42（5）：29-30.7 王 天 华.北 京 轨道 交 通 自 动售 检 票 清 分系 统 数 据 仓库 系 统的设计与实现D.北京：北京交通大学，2013.8 曹 启 滨.地 铁 客 流 引 导 信 息 系 统 设 计 方 案J.甘 肃 科 技，2011，27（20）：38-40.9 张 荣 新，刘 子 轶，郭 景 武.物 联 网技 术 在 铁 路交 通 中 的 应用研究J.铁道工程学报，2011，28（10）：115-118.10 王欣瑞，章继.自动控制系统在城市轨道交通中的应用J.科技创新与应用，2020（30）：175-176.通 信 作 者：黎 志 华（1986），男，广
28、 东 汕 尾 人，本科，工 程 师，研 究 方 向 为 城 轨 交 通 自 动 化。（编 辑：丁 琳）（上 接 第 61 页）商业故事，2019（7）：169-170.16 ZHANG X Y，MING X G，YIN D.Reference architecture ofcommon service platform for Industrial Big Data（I-BD）based on multi-party co-constructionJ.The internationaljournal of advanced manufacturing technology，2019，105（5/6）：1949-1965.作 者 简 介：张 连 超（1987），男，河 北 唐 山 人，在读 研 究 生，高 级 工 程 师，研 究 方 向 为 区 块 链 技 术、人工 智 能。苏 丽 亭（1987），女，河 北 石 家 庄 人，在读 博 士，高 级 工 程 师，研 究 方 向 为 信 息 管 理、数 据 分 析。（编 辑：丁 琳）
