车站是城市轨道交通运营管理的基本元素，是智慧城轨实施和承载的主体，也是展现城市轨道交通集成创新能力与应用成果的示范窗口^[1]。

建设智慧车站旨在提升车站运营管理效率和乘客服务水平。随着我国城市轨道交通建设的快速推进和网络化运营的不断深入，大型换乘站越来越多，客流增长迅速、车站时空特征复杂多变、运营环境复杂（大客流、突发事件等）等因素导致车站管理越来越困难。随着智能设备、监测手段、建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）技术、支付手段（刷脸支付等）在轨道交通行业蓬勃发展^[2-3]，车站迫切需要向智慧车站转变，提高智慧化水平以实现节能和减员增效，提升管理和服务水平，为乘客提供更为舒适、安全、可靠、一体化和人性化的服务，提升乘客出行体验^[4-6]。

本文针对城市轨道交通车站业务系统和设备部署分散、信息资源共享程度低、业务流程融合协调效能不足、智能综合管控效率较低等问题，借助BIM、人工智能等现代信息技术，以数据应用为核心，基于跨类型数据计算及共享，打通业务系统数据流转全过程，设计了智慧车站运行与综合管理平台，提高了车站综合业务、复杂专业系统集成的运营管理效率，促进车站全面实现数字可视化、业务协同化和综合管控智慧化。

1   平台需求分析

1.1   安全提升需求

在车站日常管理中，无法预测瞬时客流，在突发大客流时，车站需及时进行客流疏导，以保证运营韧性。在面对乘客扶梯逆行、摔倒等异常行为时，迫切需要以可视化形式进行语言和图片告警，以便及时应对，保障乘客出行安全。面对突发事件时，车站依托于线路线网级指令的上传下达，尚没有一套应急处置管理系统能快速应对紧急情况，实现视频分析、综合应用和应急场景联动。

1.2   服务提升需求

在车站日常服务中，运营人员需提供乘客问询、票务异常处理等多种服务，为减少客服中心人工票务处理的工作量和人工办理排队等候时间，需构建面向不同乘客类型的个性化服务体系，提供自助化、差异化服务，提升服务效率和乘客出行体验。

1.3   效率提升需求

传统车站的工作人员每天需接发列车、维持站台秩序、监视列车运行状态、处理在接发车过程中的突发事件、巡视站厅设备运行状态、统计能源消耗和人工开关站等情况，工作强度大、耗时长、效率低。因此，需借助智慧化手段简化设备操作，实现漫游巡检、一键触发多系统联动、随时掌握能源消耗状况等，提升车站管理效率。

2   平台架构与功能设计

2.1   平台架构

城市轨道交通智慧车站运行与综合管理平台架构包括平台应用层、大数据处理层和感知数据层。平台架构如图1所示。

图  1  平台架构

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2.1.1   平台应用层

利用支撑应用的各种服务组件工具，构建智能客服中心、智能视觉分析、智能站务、能源管理、应急处置和一键开关站6个场景化业务应用，推动实时分析、科学决策与精准执行的业务与技术共融共生。

2.1.2   大数据处理层

大数据处理层对数据资源进行整合、分析和管理，通过数据共享打通各专业领域间的数据孤岛，对平台应用层的业务场景提供支撑。

2.1.3   感知数据层

该层利用传感器设备、智能设备、控制装置等对视频监控（CCTV，Closed-Circuit Television ）、自动售检票（AFC，Automatic Fare Collection）、照明、电扶梯等系统及设备的运行状态、视频图像、温湿度数据等信息进行监测，实现各类感知设备数据的汇集，为大数据处理层提供数据源。

运行与综合管理平台是智慧车站的核心，是资源共用、数据共享、业务联动、协同指挥的基础。基于多专业系统的融合，该平台实现了底层软硬件资源统一调配、数据统一采集共享、数据接口统一规划、内外服务统一终端、人员设备统一指挥等。

2.2   功能设计

2.2.1   智能客服中心

智能客服中心功能模块可显示车站的运营信息、换乘信息、周边信息、媒体播放内容和重要通知等。同时，可对各种异常车票进行分析、更新、交易查询等。该模块可增设智能客服终端，用于实现站内导航、票务处理、信息查询等功能，可为乘客提供多元化、个性化的服务。

2.2.2   智能视觉分析

该功能模块可对大型换乘站的站台、通道和其他重点区域的人员排队及客流情况进行预警管理。可对人员排队及客流情况进行统计，生成人群动态热力图，形成态势分析，有效提升车站客流感知水平和安全管理效率，减少事故的发生。

2.2.3   智能站务

该功能模块应用室内定位技术，进行基于位置的车站人员管理，实现任务动态派发和信息主动上传，为车站人员绩效考核管理提供科学、定量的评价依据。

2.2.4   能源管理

该功能模块可分析能源使用情况，其远程数据的传输可采用综合监控专业的通信传输通道。通过采集现场监测装置的数据，对车站内能源使用参数进行监测分析，实现节能管理。

2.2.5   应急处置

该功能模块利用智能传感、视频分析、BIM仿真可视化等技术，通过对各类运营场景下的车站运行大数据进行深度分析与挖掘，实现对应急事件的快速感知、智能判断，应急指令的主动推送、应急处置的高效联动和评估优化，为车站运行管理与应急处置提供智能化辅助决策。

2.2.6   一键开/关站

智慧车站运行与综合管理平台中的一键开/关站功能包括车站状态监测、视频巡查、设备智能控制、告警通知等子功能，可实现对车站环境控制系统、乘客信息系统（PIS，Passenger Information System）、AFC系统、照明系统、电扶梯、防盗卷帘等设备的自动控制，提升车站设备自动化、智能化水平，有效降低站务人员工作强度^[7-8]。

3   关键技术

3.1   基于BIM的车站多元生产要素融合技术

建立车站多元生产要素的数字模型，利用物联网感知车站的设备设施。以BIM技术为基础，通过融合空间模型、设备对象模型、人员模型等，充分还原场景对象，协同任务数据库、规则数据库、流程库及物联网实时数据，将物理空间数据量化为数字孪生空间场景，建立多元生产要素下的异构系统协同控制模型。

3.2   车站数字可视化联动控制技术

通过对“人员—设备设施—环境”在时域空间的预测与推演, 基于车站数字可视化联动控制技术，实现照明、CCTV、PIS、AFC等专业间数据的实时交互，以及数据和设备的协同联动控制，实现车站作业自动化、管理信息化、乘客服务自主化、信息发布多样化及设备管理精细化。

4   一键开关站场景应用

4.1   开/关站流程

通过平台对开站及关站过程中涉及的系统和设备的自动联动，将传统的设备监控转变为场景联动，利用远程操作完成一键开/关站。平台人机界面可融合展示车站各专业情况、关键设施运营状况，车站运营人员可了解所需的各类关键信息，并结合视频监控系统，远程确认开站、关站动作，从而有效保障开、关站过程的安全。

智慧车站运行与综合管理平台一键开/关站功能的开站具体流程如图2所示。

图  2  平台一键开/关站功能的开站流程

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4.2   控制策略

一键开/关站功能的控制策略主要涉及上位机、端口服务器和可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）模组。上位机负责接受站务人员控制指令、通过CCTV调取各个设备的监视画面并显示、连接照明系统、AFC系统等，可向其下发指令，并采集记录反馈状态信息；端口服务器负责与各个系统进行通信数据传输； PLC模组用于控制RS485接口设备或不具备通信接口的设备。

车站站务人员通过操作上位机向PIS、AFC系统等下发指令，上位机通过CCTV为站务人员调取对应的设备监视界面，实时监控设备运行状态，每个系统启动或关闭完成后，上位机均调取其状态并记录。开/关站过程中，如被控设备出现故障可立即停止操作，站务通知相关人员处理，或确认安全后，跳过当前故障设备进行下一步控制；平台通过调取CCTV远程监控与设备运行状态参数，双重判断设备是否正常启动或关闭，确保了系统的安全、可靠。控制策略如图3所示。

图  3  一键开/关站功能控制策略

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CCTV、照明系统、PIS、通风系统、AFC系统通过接口服务器与上位机连接，上位机通过以太网向所连接设备下发模式切换指令、状态自检指令等，并采集所连接设备的状态信息，生成报表数据；电扶梯、卷帘门通过MODBUS RTU总线连接PLC模组，PLC模组通过MODBUS TCP连接上位机。

该功能采用自动化的方式取代目前人工操作方式，根据车站不同机电设备的控制流程，设定自动控制流程，集中控制，将原开/关站时间由40 min缩短为5 min，显著提高车站运营管理效率。

5   结束语

城市轨道交通智慧车站运行与综合管理平台是为车站的客运管理、设备管理和人员管理提供高度集成、融合自动化与智能化技术的全新车站业务管理平台。本文分析了当前车站中的痛点问题，基于车站安全、服务、效率提升的迫切需求，提出平台的总体架构、网络架构及功能设计，并以一键开/关站功能为例进行详细阐述。该平台的建设提升了车站运营管理效率、提高了车站应急处置能力，有效促进了车站的智能化发展。