地铁无人值守智慧车站建设研究.pdf

25 现代城市轨道交通3/2024 MODERN URBAN TRANSIT智慧城轨智慧城轨闫学祥（济南轨道交通集团有限公司，山东济南 250014）第一作者：闫学祥,男,高级工程师引用格式：闫学祥.地铁无人值守智慧车站建设研究J.现代城市轨道交通,2024(03):25-30.YAN Xuexiang.Research on the construction of unattended metro smart stationsJ.Modern Urban Transit,2024(03):25-30.DOI:10.20151/ki.1672-7533.2024.03.0051 引言随着各城市地铁规模不断扩大，地铁公司面临的经营压力持续增大，降本增效成为当前地铁运营面临的新课题，也是地铁行业亟待解决的问题。相关统计显示，地铁企业职工薪酬通常占运营成本的 50%左右，其中站务人员占比在 1/3 以上，因此，建设无人值守智慧车站，将成为地铁行业的重要研究方向。摘 要：面对智慧技术快速发展和地铁运营降本增效压力，众多城市开始推进建设地铁智慧车站，但因智慧技术成熟度和完整性不足、支持性规范缺失、全寿命周期价值不明确等因素，距离实现全线全时段无人值守的全智慧型车站仍有较大差距。文章结合智慧技术发展趋势，根据智慧车站服务人员职责变化情况，提出智慧车站等级划分方案，将智慧车站分为人工服务车站、半自助服务车站、自助服务车站、集中值守车站、无人值守车站 5 个等级。并通过分析地铁车站各类工作场景，给出地铁无人值守智慧车站建设路径和分步有序建设步骤，为地铁智慧车站建设提供理论和实践参考。关键词：地铁；无人值守；智慧车站等级；建设步骤；运营成本 中图分类号：U231.62 智慧车站概况2020 年 3 月，中国城市轨道交通协会（以下简称“中城协”）发布中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要，为智慧地铁的建设、运营制定“顶层设计指导”，并明确提出地铁车站“区域站点集中值守和远郊车站无人值守”的发展方向。随后，上海市、中城协又分别发布城市轨道交通智慧车站技术规范（征求意见稿），细化明确智慧车站的具体技术要求，并各自给出智慧车站的定义。随着众多城市陆续推进智慧车站的研究和技术应用，有研究者指出，无人值守指的是车站管理人员在一定数量上的减少，而应急处理人员、安全保障人员则需要有一定数量的保证。由于地铁客流量大，需要技术替代人工的工作范围广，实现车站无人值守仍有大量实际问题亟待解决。通过对车站客流特征的分析得出，对于高峰时段客流量较小的车站，可采用无人值守智慧车站建设模式，以满足岗位复合和降本增效的管理要求。若为进一步降低人力成本，在全线全时段实现无人值守，没有成熟的技术支持，不仅服务质量无法保证，而且非正常运营和应急场景下的安全风险不可控。因此，若要实现全线全时段无人值守，需要进一步分析无人值守智慧车站建设存在的问题，明确建设路径和步骤。3 智慧车站建设存在的问题无人值守智慧车站需依靠相关设备系统保障地铁运地铁无人值守智慧车站建设研究26MODERN URBAN TRANSIT 3/2024 现代城市轨道交通智慧城轨智慧城轨地铁无人值守智慧车站建设研究营安全和效率，设备系统整体的可靠性、可用性、可维修性、安全性（RAMS）指标和全寿命周期投资收益应明确，需有建设、运营相关规范、标准的支持。3.1 技术成熟度目前运营管理模式下，尽管智慧技术可应用的范围很广，如半自动人工售票、乘客咨询和事务处理（票卡问题，免票、半价票证件核对等）、客流引导、清客、消控室值守、扑救初起火灾、组织应急疏散等，但多数地铁车站在正常、非正常、应急场景中需人工介入的工作仍普遍存在。因车站设备系统涉及的专业和厂家众多，虽然很多厂家已在研发、推广智慧车站相关技术，但业已成熟应用的较少，且尚未形成统一的产品标准，难以在新建地铁项目的初步设计阶段被系统纳入应用。虽然部分应用能在一定程度上减少车站工作量，或提高安全保障能力，但专业间配合不足、联动功能不完善，对车站无人值守场景分析有待进一步完善。在未来智慧地铁无人值守车站，各类场景服务和乘客安全将由各设备系统负责，因此，个别关键设备或部分设备的经常性故障均会引起系统功能失效，且一旦故障发生，极易引发乘客投诉或恐慌。为推进智慧技术逐步成熟，亟需建立智慧车站设备系统 RAMS指标和无人值守评价体系。3.2 相关规范现行地铁设计、运营管理规范中多提到中心级、站级管理和控制，对车站无人值守或区域集中值守的相关要求并无明确规定。地铁建设、运营单位在管理工作中仍倾向于按现行规范的明确条文执行。比如，消防控制室（与车站综合控制室结合设置）仍需遵守双岗 24 h 值守的规定，运营单位在尝试降低车站人员配置时，只能适度增加值守人员的其他职责。3.3 全寿命周期价值在常规车站设计方案基础上，通过站区协同，可以在一定程度上减少车站值守人员数量，降低运营成本。部分智慧技术的应用可使岗位协同更易实现，如自动开关站、自动巡站、环境智能调控、自助客服中心、安检联网集中智能判图、音视频智能分析、智能场景联动、设备设施故障预测与健康管理（PHM）、检修（施工）远程登销记及材料工具智能清点等。部分智慧技术还可提升安全性或乘客体验，如车站及线路周边环境感知、客流预测、智能卫生间、无感支付（含人脸识别支付）、无感安检、可视化建模智能导航等。运营管理类智慧技术有利于减少调度和维护管理工作量，如智能调度与辅助决策、智能运维相关技术等。云计算、大数据、物联网、人工智能、5G 等则是上述智慧技术应用的支持保障。上述各类智慧技术与无人值守间的关系紧密度各不相同，且迭代更新较快，但地铁项目从初步设计到开通通常需 4 6 年甚至更长时间，即便以设备系统招标到开通的 1 2 年计算，开通即落后的潜在风险仍然存在，而未成熟应用的新技术又存在未知风险。目前，各类智慧技术应用成熟度各不相同，且不同厂家同类技术的 RAMS 指标、采购费用、维护管理要求及其他费用通常存在差异，全寿命周期投资收益需综合计算建设投资（含融资成本）、维护管理成本增加和运营人力成本节约，并充分考虑社会效益。在系统集成应用效果得到验证前，其全寿命周期投资收益存在较大的不确定性。4 无人值守智慧车站建设过程面对降低运营期人力成本的明确需求和实现无人值守存在的问题，应划分智慧车站等级，并分析运营场景、智慧技术适配性，明确建设路径和步骤。4.1 智慧车站等级划分按照车站工作人员现场服务（含乘客服务和管理、配合等）工作量和工作职责，将智慧车站分为 5 级。第 1 级：人工服务车站，无自动售检票服务，车站各设备系统独立控制。第 2 级：半自助服务车站，有自动售检票服务，为乘客提供服务的设备系统具备一定程度的联动功能，可为“常旅客”（指经常乘坐的乘客）提供自助服务，特需乘客服务和其他工作仍以人工为主。第 3 级：自助服务车站，在正常工况下，所有乘客服务和日常工作由设备系统自动完成；人工主要负责监控并根据需要介入，重点负责非正常和应急场景的管控。第 4 级：集中值守车站，设备系统全面感知车站信息且 RAMS 指标明显提升，经评价能在各种场景下自主联动实现所有控制、管理和服务；集中值守人员负责远程监控或根据需要介入。第 5 级：无人值守车站，设备系统自主应对各种工况下所有正常、非正常、应急场景。27 现代城市轨道交通3/2024 MODERN URBAN TRANSIT智慧城轨智慧城轨地铁无人值守智慧车站建设研究无人值守智慧车站技术的开发、试用、推广、改进、成熟是一个循序渐进的过程，是车站服务责任主体从人向设备逐渐转移的过程，也是运营管理工作流程、人员岗位职责动态调整的过程，根据智慧车站等级划分，各等级对比如表 1 所示。车站无人值守是将重复性、程序性的简单劳动交由设备完成，将分散的复杂工作集中处理并逐渐程序化后再交由设备负责。建设无人值守智慧车站，需深度挖掘、分析车站运营管理工作场景。4.2 车站运营场景分类分析“常旅客”在上下班时段占到客流的 97%以上，此类乘客对进出站路线十分熟悉，甚至对运行时刻表、车厢拥挤度等情况非常了解。因此，在现有设计方案下，除特殊情况和应急场景外，“常旅客”乘车流程为进站、安检、自动售检票、乘车、出站，且通常不购买单程票。其他客流中，商旅探亲等异地乘客、首乘乘客、免票和半价乘客、老弱病残孕等特需乘客的需求则各不相同，其数量在不同站点不同时间段存在较大差异。对车站日常工作、特需乘客服务、非正常和应急场景的简要分类分析如图 1 所示。目前，大部分地铁车站在图 1 主要场景中仍需要人工值守，但智慧技术已在尝试解决对人工依赖度过高问题。结合已经或正在研发、应用的智慧技术，大多数日常工作已经能够通过智慧技术独立完成或依靠全线集中远程人工服务完成。虽然特需乘客通常离不开现场服务，但可以通过预约式（网络或电话）或召唤式（出入表 1 智慧车站等级划分及对比表等级名称设备系统整体车站工作人员数量责任主体智慧水平感知能力RAMS 指标复杂度1人工服务车站无无无低多人2半自助服务车站较低较低较低较低较多人为主，设备为辅3自助服务车站中中中中较少正常场景为设备，非正常、应急场景为人4集中值守车站较高较高较高较高少设备为主，人为辅5无人值守车站高高高高无设备图 1 地铁车站场景简要分类分析示意图 开站相关工作：设备自检测试、开站前巡视、环境调节（温湿度、光线、空气质量等）、开站等 老弱病残孕及母婴乘客（含轮椅乘客、盲人乘客等）服务 其他：（1）突发大客流超过服务能力；（2）因故晚点超时或紧急停运；（3）轨行区或沿线及车站周边出现紧急情况需协同应急响应；（4）多种应急场景同时出现 夜间检修（施工）：登销记、巡视巡检、管理及配合等首次乘车引导 关站相关工作：清站、关站、设备休眠等 运营期间工作：消控室值守、行车等设备监控、各类巡视巡检、票务咨询及问题处理、人工售票、进出站及乘车引导、交通接驳咨询、站台接车及折返站清客等 自然环境突然变化：风雨雪、高温、低温、阴天、雷电 设备设施异常但暂不影响服务或采取措施后可继续服务：无法监视或故障（电扶梯、通风、给排水、照明等设备）其他服务：醉酒乘客、儿童单独乘车、票卡异常、紧急寻人、乘客丢失物品报备及领回等 公共安全：（1）乘客异常行为：扶梯逆行、故意破坏、打闹、争吵、摔倒、逃票、越线、不正常集聚、触发警报装置等；（2）出现异常物品：易燃物、爆炸物、渗漏水、地面湿滑等影响乘客安全或服务的异物 其他：（1）突发大客流预警；（2）运行图变化：早点、晚点、越站、临时清客、反向运行等；（3）全自动运行故障或应急场景所需车站服务：站台门故障，清客，区间火灾、救援、疏散，雨雪模式等；（4）多种非正常场景同时出现 乘客安全：（1）人身伤害（含打架斗殴、故意伤害、踩踏、站台门夹人夹物等）；（2）乘客突发疾病或受伤；（3）暴力、毒气、爆炸等恐怖袭击；（4）火灾（含设备区、轨行区）设备设施停用影响正常服务：网络攻击、网络瘫痪、异常断电，信号、电扶梯、通风、给排水、照明等设备重大故障，建筑物、构筑物变形或监测数据突变等 自然灾害：暴雨（引发水灾）、台风、强雷电等极端天气和地震等重大自然灾害（含引发的次生灾害）免票及半价乘客证件查验：军、警、消防救援、60岁以上老人、学生等日常工作特需乘客服务应急场景非正常场景28MODERN URBAN TRANSIT 3/2024 现代城市轨道交通智慧城轨智慧城轨图 2 无人值守智慧车站建设路径地铁无人值守智慧车站建设研究口、客服中心、站台等位置安装可视对讲装置）服务，以及在视频分析中增加特需乘客识别自动推送或呼叫功能，逐步减少现场等待式服务人员。智慧技术的识别、分析、预测、联动能力也将让非正常和应急处置工作更高效。4.3 智慧车站建设路径建设无人值守智慧车站，应在技术进步推动需求逐步清晰的基础上，深度分析车站运营场景，反向驱动技术改进并逐步成熟应用。争取地方政府管理部门的支持，应用智慧技术全面感知、综合分析车站信息，逐步提升车站设备系统 RAMS 指标并建立相关评价体系，修订或建立相关规范、标准。建立远程集中智慧客服和综合职能支持团队，充分利用乘客自助（含互助服务和城市志愿者服务，下同）服务能力，在企业和行业管理配合推动下逐步实现。无人值守智慧车站建设路径如图 2 所示。4.4 智慧车站建设步骤由于服务的多样性、复杂性，大部分地铁智慧车站目前仍属于半自助服务车站。“远郊车站无人值守”实现基础是高峰客流较小且通勤客流比例较高，该情况虽有助于本文所述无人值守智慧车站的实现，但车站客流会随周围办公、居住等环境变化而变化。根据场景和问题分析，在目前的技术条件和管理规定下，难以一步建成无人值守智慧车站。为充分发挥已成熟智慧技术的作用以降低运营人力成本，进而推动技术发展，分步建设相对更为可行。结合前述无人值守智慧车站等级划分，智慧车站建设步骤可分为以下 4 步。4.4.1 优化配置的半自助服务车站通过最小范围的成熟智慧技术应用和管理方案优化，降低车站人员数量。深圳地铁甚至考虑仅在客服中心增加召援直通电话，以支撑“在小客流站或大客流站平峰期客服中心服务岗位人员离开并兼顾其他运作业务”模式。在目前车站服务设备设施配置基础上，可采用自助客服中心（或远程集中客服中心）、预约和召唤服务、音视频智能分析（含预警、推送）、自动开关站、自动巡视巡检等智慧技术，适度增加摄像机（含拾音器）、广播分区（关键区域冗余设置）、照明分区、乘客信息系统（PIS）屏、乘客求助电话、检票机等设备设施数量，优化调整设备设施位置，降低车站人员现场工作量，以实现通过岗位协同和乘客自助服务减少车站人员配置的目的，建成优化配置的半自助服务车站。新线建设和既有线技术改造应预留岗位协同和乘客自助服务条件，并在运营管理中有意培养乘客逐步适应自助服务模式。4.4.2 自助服务车站根据运营单位管理需求和应急预案，进行场景分析，并将其流程模块化、程序化。应用全面感知（含音频、视频、客流、设备设施状态、检修数据、行车和施工计划等）、数据分析、自助服务、非正常场景处置及应急联动（含多模式引导、救援、疏散等）相关的智慧技术，建成第 3 级的自助服务车站。自助服务车站是实现远郊车站无人值守的基础，也是大部分地铁智慧车站建设的目标。建议在车站建设期同步建立综合职能巡视巡检、岗位协同和乘客自助服务体系，根据技术发展和管理需求推动设计、运营管理相关规范修订，建立设备系统整体 RAMS 指标评价体系，并采取措施逐步提升其指标。全面感知系统联动数据分析技术应用运营需求政府支持场景分析需求驱动RAMS指标规范修订评价体系管理配合研发试用完善成熟推广改进技术进步无人值守远程集中智慧客服综合职能支持团队乘客自助服务29 现代城市轨道交通3/2024 MODERN URBAN TRANSIT智慧城轨智慧城轨地铁无人值守智慧车站建设研究4.4.3 区域集中值守在自助服务车站的基础上，随着各设备系统整体RAMS 指标提高，全面感知、智能分析和设备设施监测技术成熟，运营场景联动功能和综合职能巡视巡检、岗位协同和乘客自助服务体系完善，建立无人值守评价体系并定期开展评价工作，系统应用智慧技术，进一步修订规范，实现第 4 级的区域集中值守。部分城市现有的站区管理模式在管理上有利于集中值守的实现，但减少管辖站值守人员数量需要相关设备系统支持。建议优先选择大型枢纽站作为集中值守站，非集中值守车站可按小客流站、一般车站、一般枢纽站的顺序，随智慧技术成熟度逐步提高，有序减少或撤离人员。4.4.4 无人值守车站感知、分析、预警、联动等智慧技术成熟应用后，在区域集中值守的基础上，持续完善无人值守车站评价体系，在确保各设备系统 RAMS 指标满足条件的基础上实现第 5 级的无人值守车站。由综合职能小组全线巡视巡检，保证智能化设备系统正常工作，并持续优化、提升设备系统智慧水平。无人值守车站对设备系统的智慧化水平和 RAMS指标要求最高，从区域集中值守到无人值守，应综合对比实际可节约人力成本、设备系统增加的投资和维护管理等全寿命周期成本后有序建设，实现可持续发展。智慧车站建设，既要应用成熟的技术，也要为新技术留出试用、改进的环境。分步建设的每一步都是在智慧技术成熟应用的基础上进行的，但前期对各类智慧技术的研究和试用是不可或缺的，且需要根据运营单位的实际需求调整建设内容。同时，运营管理模式和应急预案也将随着以无人化为目的的智慧车站建设而优化。5 结语智慧车站建设，保证安全和效率是基础，降低全寿命周期成本是主要动力。以无人值守为方向的智慧车站建设，是智慧技术发展成熟后的系统集成应用，是设备系统智慧化水平的整体提高，需行业内相关各方协同推进，逐步完善相关规范、标准，为智慧技术应用提供支持。首先应用已成熟的智慧技术，建成优化配置的半自助服务车站，降低运营成本，进而推动智慧技术的研发、推广、成熟。随着人工智能（AI）技术的发展，众多智慧技术正在蜕变，车站管理和服务中的简单、重复的可程序化作业，必将由设备替代，零散的现场服务可通过远程集中服务方式替代。在此基础上，建立智慧车站设备系统的 RAMS 指标和无人值守的评价体系，逐步培养并充分发挥乘客自助服务能力，有序分步建设地铁智慧车站，全时段全线无人值守方可有望实现。参考文献1 罗昌权.城市轨道交通站区协同管理模式及技术应用J.数字技术与应用,2022,40(12):74-76.LUO Changquan.Collaborative management model and technical application of urban rail transit station areaJ.Digital Technology&Application,2022,40(12):74-76.2 刘丽琴,邢燕婷,李明阳,等.城市轨道交通运营收支特点研究J.都市快轨交通,2022,35(01):140-146.LIU Liqin,XING Yanting,LI Mingyang,et al.Revenue and expenditure characteristics of urban rail transit operationJ.Urban Rapid Rail Transit,2022,35(01):140-146.3 骆泳吉,张守帅,赖晴鹰,等.城市轨道交通区域车站集中值守管理模式研究J.铁道运输与经济,2022,44(07):96-102.LUO Yongji,ZHANG Shoushuai,LAI Qingying,et al.Research on regional centralized management mode for urban rail transit transitstationsJ.Railway Transport and Economy,2022,44(07):96-102.4 中国城市轨道交通协会.中城轨 2020 10 号 中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要Z.2020.5 中国城市轨道交通协会.城市轨道交通智慧车站技术规范(征求意见稿)EB/OL.(2021-12-15)2023-03-03.https:/ 上海市住房和城乡建设管理委员会.城市轨道交通智慧车站技术规范(征求意见稿)EB/OL.(2020-09-17)2023-03-03.https:/ URBAN TRANSIT 3/2024 现代城市轨道交通智慧城轨智慧城轨地铁无人值守智慧车站建设研究7 邢智明.浅谈城轨交通智慧车站的现状及发展J.城市轨道交通,2022(02):10-11.XING Zhiming.Brief talk on the current situation and development of smart stations in urban rail transitJ.China Metro,2022(02):10-11.8 陆海亭,付保明,张宁,等.城市轨道交通车站智慧运营管理模式研究J.现代城市轨道交通,2023(05):18-22.LU Haiting,FU Baoming,ZHANG Ning,et al.Research on intelligent operation and management mode of urban rail transitstationsJ.Modern Urban Transit,2023(05):18-22.9 唐亚琳.城市轨道交通车站发展方向的一些思考J.中国工程咨询,2019(08):51-56.TANG Yalin.Some thoughts on development direction of urban rail transit stationJ.Chinese Engineering Consulting,2019(08):51-56.10 姜臻祺,韩玉雄.基于客流特征的地铁智慧车站建设模式研究J.电气自动化,2022,44(02):113-115+118.JIANG Zhenqi,HAN Yuxiong.Research on construction mode of smart metro station based on passenger flow chara-teristicsJ.Industry Application,2022,44(02):113-115+118.11 GB 50157-2013 地铁设计规范 S.2014.12 GB/T 30012-2013 城市轨道交通运营管理规范S.2013.13 陈秋燕,农财兴.南宁市轨道交通5号线智慧车站建设实践与研究J.现代城市轨道交通,2023(05):23-27.CHEN Qiuyan,NONG Caixing.Research on the smart station construction practice of Nanning rail transit line 5J.Modern Urban Transit,2023(05):23-27.14 刘帅,张继哲,王文峥.轨道交通智慧车站功能需求研究J.郑州铁路职业技术学院学报,2022,34(04):27-29.LIU Shuai,ZHANG Jizhe,WANG Wenzheng.Research on functional requirements of urban rail transit smart stationJ.Journal of Zhengzhou Railway Vocational and Technical College,2022,34(04):27-29.15 张立麟.轨道交通车站智能化运营管理研究J.隧道与轨道交通,2021(S1):166-169.16 吴敏杰.城市轨道交通智慧车站功能探讨J.现代城市轨道交通,2021(07):15-21.WU Minjie.Discussion on function of smart stationalong urban rail transit J.Modern Urban Transit,2021(07):15-21.17 周超,张铭,赵俊华,等.城市轨道交通车站智慧能耗管理系统研究J.现代城市轨道交通,2022(08):69-74.ZHOU Chao,ZHANG Ming,ZHAO Junhua,et al.Research on intelligent energy consumption management system of urbanrail transit stationJ.Modern Urban Transit,2022(08):69-74.收稿日期 2023-07-03责任编辑 安小璟Research on the construction of unattended metro smart stationsYAN Xuexiang(Jinan Metro Group Co.,Ltd.,Jinan Shandong 250014,China)Abstract:In response to the rapid development of smart technology and the imperative for cost reductions and operational efficiency improvements,many cities have begun to promote the construction of metro smart stations.However,challenges such as the immaturity and integrity of smart technology,the absence of supporting standards,and the unclear value of the entire life cycle have hindered the realization of fully-automated smart stations operating seamlessly across entire lines and around the clock.To address these challenges,this article proposes a smart station-level classification scheme based on the development trends of smart technologies and the changes in the responsibilities of smart station service personnel.The proposed scheme categorizes smart stations into five levels:manual service stations,semi-self-service stations,self-service stations,centralized monitoring stations,and unattended stations.Additionally,this article outlines a construction roadmap and a systematic approach for the step-by-step implementation of unattended smart metro stations,drawing from various operational scenarios of metro stations.These insights offer both theoretical guidance and practical references for the construction of smart metro stations.Keywords:metro,unattended,smart station level,construction steps,operating costs