吳健 林全峰

摘要： 本文深入探討了智慧城市背景下智慧地鐵建設(shè)的優(yōu)勢(shì)， 分析了智慧地鐵建設(shè)中存在的問(wèn)題， 并結(jié)合實(shí)際提出了地鐵建設(shè)的要點(diǎn)， 旨在為相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士和決策者提供參考和指導(dǎo)， 推動(dòng)智慧地鐵建設(shè)向更高的水平邁進(jìn)， 為城市居民提供更加便捷、 舒適的出行體驗(yàn)， 同時(shí)促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 智慧城市; 智慧地鐵; 建設(shè)要點(diǎn)

DOI：10.12433/zgkjtz.20240845

隨著我國(guó)軌道交通行業(yè)的發(fā)展， 地鐵在運(yùn)營(yíng)管理方面也遇到了許多問(wèn)題。在智慧城市背景下， 傳統(tǒng)的管理方式已經(jīng)不能滿足地鐵行業(yè)的發(fā)展需求， 應(yīng)引入大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)地鐵行業(yè)進(jìn)行全方位的分析， 進(jìn)而為其提供一個(gè)有效的管理平臺(tái)。在這樣的情況下， 地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)將大數(shù)據(jù)技術(shù)與智能運(yùn)維相結(jié)合， 通過(guò)對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘， 對(duì)地鐵的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行有效預(yù)測(cè)， 能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決地鐵運(yùn)營(yíng)中存在的問(wèn)題， 從而提高地鐵的運(yùn)營(yíng)效率。

一、 智慧城市背景下智慧地鐵建設(shè)的優(yōu)勢(shì)

（一）全面感知， 保障城市運(yùn)行安全

在傳統(tǒng)的地鐵管理中， 地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)主要采用人工的方式對(duì)地鐵設(shè)施設(shè)備進(jìn)行日常的檢查、 維護(hù)和保養(yǎng)， 工作人員通過(guò)肉眼觀察、 測(cè)量或用儀器設(shè)備測(cè)量等方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查和監(jiān)測(cè)。由于檢測(cè)手段有限， 無(wú)法準(zhǔn)確掌握地鐵運(yùn)營(yíng)設(shè)施的健康狀況， 難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決其中的安全隱患。同時(shí)， 由于地鐵運(yùn)營(yíng)管理人員數(shù)量較少， 不能對(duì)地鐵設(shè)施進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)， 以至于不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或隱患。在智慧城市背景下， 智慧地鐵可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵設(shè)施設(shè)備的監(jiān)測(cè)和管理， 能夠全面、 及時(shí)、 準(zhǔn)確地掌握地鐵運(yùn)營(yíng)設(shè)施的運(yùn)行狀況。在智慧地鐵的建設(shè)過(guò)程中， 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)地鐵設(shè)施設(shè)備進(jìn)行全面感知和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全面監(jiān)測(cè)， 并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到平臺(tái)系統(tǒng)中進(jìn)行處理， 可有效提高對(duì)地鐵設(shè)施設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)水平。

（二）智能運(yùn)維， 提高地鐵管理效率

地鐵是一種公共交通工具， 其運(yùn)營(yíng)狀態(tài)對(duì)城市交通及人們的出行具有非常重要的影響。對(duì)于城市地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)來(lái)說(shuō)， 只有不斷提高管理效率， 才能保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行， 實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。智慧地鐵建設(shè)可以充分利用先進(jìn)的信息化技術(shù)對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 對(duì)地鐵運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的記錄和分析， 在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程的智能化管理。另外， 智慧地鐵還能在車(chē)站內(nèi)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)、 車(chē)站設(shè)備以及列車(chē)內(nèi)部設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理， 將所有設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至云平臺(tái)， 并對(duì)其進(jìn)行智能化的分析和處理， 以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除潛在的安全隱患， 有效提高地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)的管理效率， 為地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

（三）輔助決策， 提升地鐵運(yùn)營(yíng)水平

地鐵運(yùn)營(yíng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程， 不同站點(diǎn)、 不同時(shí)段的客流分布不一樣， 客流的流向也不一樣。通過(guò)應(yīng)用信息化技術(shù)， 可實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的客流分析， 幫助地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)了解城市內(nèi)客流量的分布情況， 為地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)合理安排和調(diào)配線路、 站點(diǎn)等提供參考依據(jù)。在智慧地鐵建設(shè)中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)， 通過(guò)大數(shù)據(jù)分析， 能為地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供科學(xué)、 合理的客流分析報(bào)告， 幫助地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)制定科學(xué)有效的客流疏散方案。同時(shí)， 在智慧地鐵建設(shè)中引入人工智能技術(shù)， 可以對(duì)客流進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和預(yù)測(cè)， 幫助地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)合理安排線路、 站點(diǎn)等方面的規(guī)劃， 從而實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)水平提升。

二、 智慧城市背景下智慧地鐵建設(shè)中存在的問(wèn)題

在智慧城市背景下， 通過(guò)對(duì)乘客的需求進(jìn)行分析， 智慧地鐵建設(shè)必須要考慮如何提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。而目前， 我國(guó)大多數(shù)城市的地鐵系統(tǒng)還缺乏對(duì)乘客需求的綜合分析， 進(jìn)而缺乏對(duì)乘客服務(wù)的關(guān)注， 也就無(wú)法根據(jù)乘客需求調(diào)整智慧地鐵系統(tǒng)， 也無(wú)法根據(jù)乘客需求提供相應(yīng)的服務(wù)。

三、 智慧城市背景下智慧地鐵建設(shè)要點(diǎn)

（一）案例概況

截至2023年7月， 深圳地鐵已經(jīng)開(kāi)通的運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度超過(guò)400km， 涵蓋深圳市內(nèi)大部分主要區(qū)域和城市中心。深圳地鐵目前擁有多種型號(hào)的地鐵列車(chē)， 包括6節(jié)編組、 8節(jié)編組、 10節(jié)編組等不同長(zhǎng)度。根據(jù)需求， 不同線路配置不同型號(hào)的列車(chē)。同時(shí)， 深圳地鐵還引入了智能化運(yùn)維系統(tǒng)， 采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和預(yù)警技術(shù)， 可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷線路故障， 并快速響應(yīng)和修復(fù)。此外， 智能調(diào)度與優(yōu)化技術(shù)也被應(yīng)用于深圳地鐵， 以提高列車(chē)運(yùn)行的準(zhǔn)點(diǎn)性和乘客出行的便捷性。綜合而言， 深圳地鐵的智慧建設(shè)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

一是技術(shù)創(chuàng)新。深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)借助先進(jìn)的信息技術(shù)， 包括大數(shù)據(jù)、 人工智能、 物聯(lián)網(wǎng)等， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)地鐵線路運(yùn)營(yíng)的全面監(jiān)控和管理。這種技術(shù)創(chuàng)新是推動(dòng)智慧地鐵建設(shè)的關(guān)鍵因素之一。

二是智能預(yù)警與故障診斷。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地鐵線路的各項(xiàng)指標(biāo)， 并利用數(shù)據(jù)分析和算法模型， 可提前發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障。當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)， 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成預(yù)警并發(fā)送給維修人員， 以便及時(shí)采取措施修復(fù)， 從而最大程度地減少列車(chē)遲到或停運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)。

三是實(shí)時(shí)調(diào)度與優(yōu)化。系統(tǒng)能夠根據(jù)不同時(shí)間段的客流量、 列車(chē)間隔等信息， 實(shí)時(shí)進(jìn)行列車(chē)的調(diào)度與優(yōu)化， 確保列車(chē)按照合理的時(shí)刻表運(yùn)行， 并有效緩解高峰時(shí)段的交通壓力。

四是乘客服務(wù)智能化。通過(guò)智能化的票務(wù)系統(tǒng)、 安全監(jiān)控設(shè)備、 信息顯示屏等， 地鐵乘客可以享受更便捷、 舒適和安全的出行體驗(yàn)。例如， 乘客可以使用手機(jī)掃碼進(jìn)出站、 查詢(xún)列車(chē)到達(dá)時(shí)間、 獲取最新的線路信息等。

深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)展示出了技術(shù)創(chuàng)新、 智能預(yù)警與故障診斷、 實(shí)時(shí)調(diào)度與優(yōu)化、 乘客服務(wù)智能化等多方面的建設(shè)策略。這些策略的有效應(yīng)用推動(dòng)了深圳地鐵的高效運(yùn)營(yíng)和乘客滿意度的提升， 同時(shí)也為其他城市的智慧地鐵建設(shè)提供了有益的借鑒和參考。

（二）技術(shù)創(chuàng)新

深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)的成功在于其技術(shù)創(chuàng)新， 該系統(tǒng)利用先進(jìn)的信息技術(shù)為地鐵線路運(yùn)營(yíng)提供了全面的監(jiān)控和管理。其中， 大數(shù)據(jù)、 人工智能、 物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)揮了重要作用。

首先， 大數(shù)據(jù)技術(shù)使得深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)能夠收集、 存儲(chǔ)和處理海量的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 可以獲取有關(guān)乘客流量、 列車(chē)運(yùn)行速度、 信號(hào)狀態(tài)、 設(shè)備健康狀況等方面的寶貴信息。這些數(shù)據(jù)的綜合分析可以幫助地鐵運(yùn)營(yíng)方更好地了解線路的運(yùn)行情況， 并有針對(duì)性地制定改進(jìn)措施。

其次， 人工智能技術(shù)在深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)中扮演著重要角色。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和模型訓(xùn)練， 系統(tǒng)能夠識(shí)別并預(yù)測(cè)潛在問(wèn)題， 如信號(hào)故障、 設(shè)備損壞、 交通擁堵等?；谶@些預(yù)測(cè)結(jié)果， 系統(tǒng)可生成相應(yīng)的預(yù)警， 并及時(shí)通知維修人員采取必要的行動(dòng)。此外， 人工智能還可用于優(yōu)化列車(chē)調(diào)度和運(yùn)力分配， 實(shí)現(xiàn)更高效的線路運(yùn)營(yíng)。

最后， 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得各個(gè)地鐵系統(tǒng)能夠互相連接并進(jìn)行信息交換。例如， 監(jiān)控?cái)z像頭、 傳感器和設(shè)備可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)接入智能運(yùn)維系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵系統(tǒng)狀態(tài)和性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。這種連接不僅提供了更全面的數(shù)據(jù)來(lái)源， 還促進(jìn)了各子系統(tǒng)間的協(xié)同工作， 提高了整體運(yùn)營(yíng)效率。

在深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)的建設(shè)中， 技術(shù)創(chuàng)新起到了至關(guān)重要的推動(dòng)作用。大數(shù)據(jù)、 人工智能、 物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用， 為地鐵線路運(yùn)營(yíng)提供了更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持、 智能化的預(yù)警與故障診斷， 并優(yōu)化了列車(chē)調(diào)度管理， 極大提高了整體的安全性、 可靠性和效率。

（三）智能預(yù)警與故障診斷

在深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)中， 智能預(yù)警與故障診斷是一個(gè)核心部分。該系統(tǒng)利用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析， 可及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題， 并預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障情況。

首先， 系統(tǒng)通過(guò)各種傳感器和監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)收集地鐵線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括列車(chē)運(yùn)行速度、 信號(hào)狀態(tài)、 能耗信息、 設(shè)備的工作狀況等。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 系統(tǒng)可以檢測(cè)到異常情況， 并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)， 判斷是否存在潛在問(wèn)題。

其次， 系統(tǒng)利用機(jī)器學(xué)習(xí)和模型訓(xùn)練， 可根據(jù)已有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障或突發(fā)事件。例如， 通過(guò)分析列車(chē)運(yùn)行速度和能耗之間的關(guān)系， 系統(tǒng)可以識(shí)別出可能存在的故障， 如輪胎磨損過(guò)快、 能源消耗異常等。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生這樣的情況時(shí)， 會(huì)自動(dòng)生成預(yù)警， 并將其發(fā)送給維修人員。

最后， 智能運(yùn)維系統(tǒng)還具備故障準(zhǔn)確診斷的功能。當(dāng)系統(tǒng)接收到一條預(yù)警時(shí)， 系統(tǒng)會(huì)進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)， 明確導(dǎo)致該預(yù)警的具體原因。例如， 在發(fā)生信號(hào)中斷的情況時(shí)， 系統(tǒng)可以追蹤信號(hào)鏈路的完整性并排除硬件故障的可能性。基于這樣的故障診斷， 維修人員可以更加精準(zhǔn)、 快速地定位問(wèn)題， 并采取相應(yīng)的修復(fù)措施。

智能預(yù)警與故障診斷是深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)中至關(guān)重要的功能。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、 數(shù)據(jù)分析和模型訓(xùn)練， 系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況， 并進(jìn)行準(zhǔn)確的故障診斷， 從而為地鐵線路運(yùn)營(yíng)提供了更高效、 更可靠的運(yùn)維管理。

（四）實(shí)時(shí)調(diào)度與優(yōu)化

在深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)中， 實(shí)時(shí)調(diào)度與優(yōu)化是提升線路運(yùn)營(yíng)效率的重要手段。根據(jù)不同時(shí)間段的客流量、 列車(chē)間隔等信息， 系統(tǒng)可以對(duì)列車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度， 以確保其按照合理的時(shí)刻表運(yùn)行。

首先， 系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)收集和存儲(chǔ)乘客流量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)票務(wù)系統(tǒng)、 安全監(jiān)控設(shè)備、 人工智能圖像識(shí)別等方式獲取。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 系統(tǒng)可以獲得各個(gè)站點(diǎn)和時(shí)間段的客流預(yù)測(cè)?；谶@些預(yù)測(cè)結(jié)果， 系統(tǒng)可以生成詳細(xì)的列車(chē)調(diào)度計(jì)劃， 并根據(jù)需要增加或減少列車(chē)數(shù)量， 以滿足乘客需求。

其次， 系統(tǒng)利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新列車(chē)位置和到達(dá)時(shí)間信息。通過(guò)與列車(chē)上的傳感器和監(jiān)控設(shè)備連接， 系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取列車(chē)的位置、 速度、 行駛狀態(tài)等信息， 并將其顯示在服務(wù)屏幕上， 乘客可以隨時(shí)了解列車(chē)的到達(dá)時(shí)間， 從而更好地安排自己的出行計(jì)劃。

最后， 智能運(yùn)維系統(tǒng)還具備智能預(yù)測(cè)功能。通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 系統(tǒng)可以識(shí)別出可能引起延誤或擁堵的因素， 并提前調(diào)整列車(chē)間隔或路線， 以避免潛在問(wèn)題。例如， 在高峰時(shí)段， 如果系統(tǒng)檢測(cè)到某一站點(diǎn)的乘客流量異常大， 便可以相應(yīng)地增加該站點(diǎn)的列車(chē)發(fā)車(chē)頻次， 以確保運(yùn)營(yíng)順暢。

實(shí)時(shí)調(diào)度與優(yōu)化是深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)中關(guān)鍵的功能之一。通過(guò)準(zhǔn)確的客流預(yù)測(cè)、 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新和智能預(yù)測(cè)， 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的精確調(diào)度， 最大程度地緩解交通壓力并提高乘客滿意度。

（五）乘客服務(wù)智能化

首先， 智能運(yùn)維系統(tǒng)利用手機(jī)支付、 二維碼掃描等技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)票務(wù)系統(tǒng)無(wú)紙化。乘客可使用手機(jī)掃碼進(jìn)出站， 避免排隊(duì)購(gòu)票， 提高了通行效率。同時(shí)， 系統(tǒng)還可通過(guò)與電子錢(qián)包或公交卡系統(tǒng)的連接， 實(shí)現(xiàn)多模式支付和一卡通服務(wù)， 為乘客提供更靈活、 便捷的付費(fèi)方式。

其次， 智能運(yùn)維系統(tǒng)在地鐵車(chē)廂和站臺(tái)上安裝了監(jiān)控?cái)z像頭和安全設(shè)備， 可實(shí)時(shí)檢測(cè)并報(bào)警可能出現(xiàn)的安全隱患。這些設(shè)備可以識(shí)別異常行為、 擁堵情況、 火災(zāi)煙霧等風(fēng)險(xiǎn)， 并自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警機(jī)制， 保障乘客的人身安全。

最后， 系統(tǒng)在各個(gè)車(chē)站和列車(chē)中設(shè)置了信息顯示屏， 可提供最新的線路信息、 列車(chē)到達(dá)時(shí)間、 換乘指引等信息。乘客可以通過(guò)屏幕輕松獲取所需信息， 減少了溝通問(wèn)題和迷路的可能性。此外， 智能運(yùn)維系統(tǒng)還支持語(yǔ)音播報(bào)功能， 為視力有障礙或不方便閱讀的乘客提供幫助。

深圳地鐵智能運(yùn)維系統(tǒng)通過(guò)智能化的乘客服務(wù)， 提供了多種便捷、 舒適和安全的出行體驗(yàn)。無(wú)紙化票務(wù)、 安全監(jiān)控設(shè)備、 信息顯示屏等功能為乘客提供了更高效、 可靠和個(gè)性化的服務(wù)， 提升了乘客滿意度， 進(jìn)一步促進(jìn)了城市軌道交通發(fā)展。

四、 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 智慧地鐵建設(shè)不僅提升了城市交通的效率和質(zhì)量， 也對(duì)城市的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了積極影響。智慧地鐵減少了交通擁堵和尾氣排放， 提高了環(huán)境質(zhì)量; 提供了便捷的公共交通選擇， 鼓勵(lì)居民減少私家車(chē)的使用， 促進(jìn)了城市綠色出行; 為城市規(guī)劃和交通管理部門(mén)提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持， 有助于更科學(xué)、 精細(xì)地進(jìn)行交通規(guī)劃和決策。此外， 在該系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中， 還應(yīng)注重與其他行業(yè)的融合， 以提高智慧城市整體的運(yùn)行效率和安全性。

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