王云姣，李海鹰，许心越，赖晴鹰，于 超

(1.北京交通大学 交通运输学院，北京 100044；2.北京交通大学 轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京 100044)

随着城市轨道交通线网运营规模的不断扩张和客流的不断攀升，车站的站务管理工作日趋繁重[1]。当前的站务管理高度依赖人工，由此导致的高成本的人力投入、不可避免的人为失误均制约了城市轨道交通车站运作效率的进一步提升。近年来大数据、物联网及人工智能等先进技术的蓬勃发展为人们的工作和生活提供了新方式(如智慧小区、智慧医疗等)，也为站务管理提供了新思路。如何在保障安全运营的前提下，利用这些新技术来实现城市轨道交通的创新发展，建设智慧地铁，提升服务，降本增效，已成为行业探索和实践的热点[2-4]。许多研究[5-8]认为智慧站务管理系统相较于当前系统，在安全、成本、效率以及乘客服务上有着巨大优势，正逐步被市场认可。

1 站务管理系统现状

既有站务管理系统功能全面，但多是按照传统车站业务对功能进行垂直划分，各子系统独立运行，难以实现数据共享[4,8]，而且各专业系统的管理界面集中设在车站控制室内，但车站控制室外的站务人员无法及时了解车站情况，导致信息传递具有一定的滞后性[4]。另外，由于线网客流具有严重的时空不均衡性，每个车站的繁忙时段差异较大，车站在高峰时段面对巨大的客流组织压力，因此需要配置大量站务人员，由此势必导致了非繁忙时段的人员冗余。由此可见，固定岗位的配置方案对人力利用不够充分。因此，要将传统的站务管理系统智慧升级，关键在于打破各专业间的壁垒，实现站务的一体化和移动化管理。

近几年国内外新兴的智慧站务管理系统在一定程度上提升了站务管理的智慧化程度，但这些系统未能系统地、全面地考虑当前站务运作发展需求，列举部分智慧站务管理系统及功能如表1 所示。这些智慧站务系统只聚焦部分重要业务，功能不够全面，无法完全取代既有系统，未考虑与既有系统的融合，造成系统上线后站内系统的冗余问题；此外，这些系统的一些功能未能十分契合实际工作需求，系统的友好性、交互性有待加强，例如，一些系统提供的一键关站功能，仅能完成关站前对相关设备检查，不能对站内滞留乘客情况进行确认，无法实现真正的一键关站；另外，一些系统未采用移动化手段或程度不够，仍需人员固定岗位值守，未能考虑线网一体化、车站协同运营等长远目标。

表1 部分智慧站务管理系统及功能Tab.1 Selected smart station service management systems and their functions

本研究提出搭建的智慧站务移动运作系统(Smart Station Mobile Operation System，SSM OS)，是建立在将既有系统整合的基础上，采用“一体化数据平台+6 个应用模块+移动化管理”的系统架构，以站务员便捷操作和快速响应为导向，对功能模块进行设计，契合工作人员便捷操作和乘客及时服务的需求；从线网运营一体化的目标出发，将业务集中到移动端处理，把人员从固定地点固定岗位中解放出来，有效节约人力成本，力求在车站运营安全、成本节约和乘客服务上做出全方位的提升。

2 功能需求

通过对车站所有业务进行梳理，按照作业流程的特点将原本垂直管理的业务进行拆分、重组，并分析重组后新业务智慧化升级的可行性。

2.1 旧业务重组

站务管理的传统核心业务包括6 项：开关站、客流管控、乘客服务、设备与环境管理、行车作业和施工管理。按照每项业务处理流程的作业步骤进行拆解后，发现原本垂直办理的各项业务可以统一为“车站监测→信息传递→系统控制→现场处理”的处理流程，城市轨道交通车站核心业务具体作业步骤如图1 所示。如客流管控业务的处理流程为：对车站客流情况进行实时监测(车站监测)，将异常客流信息传递给站务员(信息传递)，站务员根据客流情况采取相应的措施，如进行广播、更改电子导引等(系统控制)，如遇以上措施都难以控制的突发大客流，则需要站务员采取更进一步的措施，如在进出口处摆放铁马，组织旅客有序进出站(现场处理)。

图1 城市轨道交通车站核心业务具体作业步骤Fig.1 Core business operation of urban rail transit stations

业务重组后，将形成4 项新业务：车站监测、信息传递、系统控制和现场处理。每类业务作业内容类似，便于统一智能化升级和模块化管理，进而提升站务员的业务处理效率和车站运营效率。

2.2 新业务优化

（1）车站监测是站务管理的基础。其主要内容是监测客流分布情况、乘客行为、设备及环境状态、客流拥挤程度，以完成对车站动态情况的掌握。当前，这项工作主要由2 种作业方式配合完成：①客运值班员在监视器前监控车站内客流情况和乘客行为，行车值班员通过综合监控系统监测设备及环境的异常；②值班站长高频次在站内多区域进行巡检，检查设备设施状态以及车站消防安全情况。这2 种工作方式均需站务人员固定值守，重复劳动，不仅强度大，而且人为出错率高。实时AI视频识别技术可自动逐帧检查视频流，并且可以在检测视频流中的异常信息时主动告警，提供稳定、可靠的结果[16]。AR 技术可提供真实和虚拟世界融合的沉浸式体验和交互[17]，使得站务人员可以在手机/平板电脑上完成车站巡视工作。通过应用这2项技术代替传统的作业方式可以显著提高车站感知力，降低员工劳动强度，优化岗位设置，降低人力成本。

（2）信息传递是站务运作的关键。从紧急事件发生到站务员发现并赶来处理，以及需要请求援助等业务处理过程中，信息传递在每个环节中都起着非常重要的作用。现有的单站管理模式和逐级负责制，难以保障信息在层层上传及决策层层下达过程中的可靠性和高效性。亟需建立一个信息联控发布平台，根据不同的业务场景智能生成信息发布方案，有效缩短业务处理时间，防止因信息传递不及时或错误而导致事态更加严重。

（3）系统控制是站务运作智能化升级亟需优化的重点。现在的站务管理系统是半自动控制，即站务员在获取车站异常运作的信息时，需要对情况进行判断后，再对系统进行相应的操作完成对相关设备的控制。如遇大客流突发时，客运值班员需要在判断客流等级后，再按照相应客流预案进行广播和导引。随着物联网技术的成熟，可以建立一体化平台实现所有设备联控，并利用智能算法增加系统的辅助决策能力，省去非必要的人为判断与手动控制的环节，实现系统的自主运行。

（4）现场处理是站务工作的核心。一些站务工作无法完全通过系统控制来完成，需要站务员到现场处理，如乘客急病需要救助等。现场处理的情况较为复杂，根据业务处理要求的紧急程度，将其分为2 个类别：远程服务和应急处理。远程服务如乘客咨询和投诉等，可以通过远程视讯代替站务员现场服务，减少巡视人员；应急处理主要包括客伤、抢险救灾、设备故障等，必须专业人员到现场作业。紧急业务需要具备相关经验和专业知识，因此可借助5G 通信，打通前后端可视，共享信息，使得专家可以远程辅助站务员更好地处理。

城市轨道交通车站业务需求分析如图2所示。

图2 城市轨道交通车站业务需求分析Fig.2 Business demand analysis for urban rail transit stations

经过业务重组及优化之后，传统的6 项车站核心业务可形成新的处理方式，业务优化结果如表2所示。

表2 业务优化结果Tab.2 Business optimization results

另外，车站的日常办公，如文件的收发、记录和登记等，此前并未包含在任何新兴智慧站务管理系统中，但却是站务管理的一项不可或缺的内容。数据增值服务及辅助决策是智慧站务系统体现自主学习和自主决策的重要方面，因此也是智慧站务管理系统需要具备的功能。

综上，一个可以处理覆盖车站全面业务的站务管理系统应该涵盖的功能如下：车站监测、信息发布、系统联控、应急处理、办公管理、辅助决策和数据增值服务。本系统建立的目标是在车站正常运营情况下，实现安全运营、服务提升和降本增效的目的。所以，一些特殊情况下的业务如降级运营下的列车运行组织，以及当前已经可以实现乘客自助办理的业务，如售票、乘客进出站刷卡异常等，不在讨论范围内。

3 系统设计

区别于既有系统，本系统采用“一体化数据平台+6 个应用模块+移动化管理”的架构。一体化数据平台可以高效地建立起设备与应用的连接与控制，实现站务的统一管理。而移动化管理则可以让站务员不受区域限制，远程完成站务管理工作。

3.1 一体化平台建设

基于车站既有系统，本系统采用分层设计的原则，分为设备层、数据层、服务层、应用层和表现层，智慧站务移动运作系统(SSM OS)架构如图3所示。

图3 智慧站务移动运作系统(SSM OS)架构Fig.3 SSM OS architecture

（1）设备层。包含各类基础设施设备，如服务器、网络设备和监控设备等，为平台的建设提供基础硬件支撑。

（2）数据层。由基础设备层产生的各类数据资源，如实时监控信息、客流信息等，为平台的业务应用提供数据支撑。

（3）服务层。将数据层的多元异构数据进行融合和分析，为应用层的功能提供相关技术组件支撑和应用服务接口。

（4）应用层。在各层的支撑下，最终实现移动智能监测、信息联控发布、移动远程服务、应急可视指挥、数据增值应用和综合办公管理六大业务功能。

（5）表现层。在智能移动端、Web端及其他业务系统上显示相关图形界面，并可进行相应操作。

3.2 应用模块

智慧站务移动运作系统功能逻辑框架如图4 所示，包含如下6个应用模块。

图4 智慧站务移动运作系统功能逻辑框架Fig.4 Functional logic framework of SSM OS

（1）移动智能监测。移动智能监测模块是对传统车站监测工作的全面升级。首先在监测内容上，对比既有智慧站务系统仅对车站的拥堵情况或设备进行智能监测，本系统的智能监测功能涵盖车站环境、设备、乘客异常和拥堵情况，对车站进行全方位的智能监测，为车站的自主运营提供全面可靠的信息来源。其次在监测手段上，本系统在智能监测的基础上，增加全息巡检功能，在最大程度上还原车站运营场景(包括设备、设施和乘客状态)的基础上，为站务员提供AR眼镜和移动设备远程对车站定时巡检的功能，并支持个性化设置巡检路线和定时提醒，具有良好的“人-机-环境”交互性。

（2）信息联控发布。本系统将所有涉及信息传递及发布的业务集成于信息联控发布应用模块，基于系统获取的多源信息，根据信息发布的目的、内容(报警信息、应急预案等)、信息显示终端及接收对象等，实时生成一套匹配的信息发布方案。

（3）移动远程控制。由于模块化客流诱导、远程乘客服务、行车组织及施工管理等业务的底层操作都是基于对设备的控制，如客流诱导需要启动特定内容的广播，开放或关闭闸机口等。基于设备互联和信息共享，本系统将以上业务集成于移动远程控制应用模块，站务员可使用手机或电脑端的应用模块，对相关业务的设备进行操作，如根据需要控制扶梯的上下行方向或开放边门等。

（4）应急可视指挥。该模块根据站务员携带的移动终端进行实时位置监测，并获取业务占用进程等信息，指定站务员到事故发生现场处理。当站务员需要寻求专业帮助时，移动端可以与指挥端实时共享现场画面、声音等，与专家共享知识、技巧及信息。该应用模块的另外一项重要功能为AR 应急演练培训。系统使用AR 技术模拟火灾、大客流等紧急事件，为站务员提供可视化的演练场景和沉浸式体验，配合文字与动画等形式，指导站务员在突发事件中采取规范操作，并指引乘客正确使用车站设备安全逃生。

（5）数据增值应用模块。该模块对系统收集和产生的多元异构数据，进行统一存储、融合和提供增值应用，为系统提供简单、高效、开放的一站式大数据服务，根据需求生成相关统计报表，如车站营收分析、设备统计与寿命分析、能耗分析及排名等，为移动智能监测等子系统提供数据支撑。

（6）综合办公管理模块。该模块包括文件管理、工作日志等日常办公功能，以及用户和权限等后台管理功能，将日常办公数字化，提升车站自动化办公水平。

3.3 移动化管理

依托平台架构及功能设计，移动端(手机)将集通信、站务管理功能于一体。通过与平台的连接，移动端除了实现以上6 个应用模块的站务管理操作外，还承担着重要的平台与站务员之间的信息互通功能，包括内部通信、决策请求、险情报警、突发事件(如大客流、乘客伤病、火灾等)的信息上报与决策指令的接收等。同时，移动端也是站务管理的重要终端，如专家远程可视、AR 应急演练和辅助决策方案的操作终端。智慧站务移动运作系统(SSM OS)移动管理过程如图5所示。

4 结束语

智慧移动站务运作系统(SSM OS)以自主运营为主，人工为辅，力求在保障车站安全运营的前提下，助力全网级别的车站区域化管理和部分车站的无人化管理，实现车站的服务提升、低成本和高效运营，为城市轨道交通智慧站务系统设计提供借鉴和参考，并提供了一种高效适用的移动站务运作模式，助力轨道交通迈入智慧新时代。