城市轨道交通全自动运行自动清客技术方案探讨

城市轨道交通全自动运行自动清客技术方案探讨

曾武胜1  张辉2  董超3

卡斯柯信号有限公司 610083 成都；2.卡斯柯信号有限公司200072上海；3.卡斯柯信号有限公司430300武汉//

摘　要：城市轨道交通列车在日常运营中，列车到达终点站站后折返前、列车运营结束前的最后载客站台、列车到站后退出运营进入停车线/折返线，都需进行清客。传统的清客方式通过人工上车进行清客，并人工确认清客完成。本方案介绍了自动清客的方案，通过采集车载视频，并进行视频分析，通过视频分析结果确认是否清客完成。自动清客通过广播、乘客信息系统（PIS）提示信息、站台门灯闪烁等辅助手段对乘客进行清客提醒。

关键词：全自动驾驶　视频分析　自动清客　特殊场景  联动

Abstract: In the daily operation of urban rail transit trains, the train returns to the terminal station, the last station platform to carry passengers before the end of the train operation, exits the operation and enters the parking line/turn-back line after the train arrives at the station, and passengers need to be cleared.This program provides the function of automatic clearance.Automatic passenger clearance collects on-board video, conducts video analysis, and confirms whether the clearance is completed through the video analysis results.The automatic clearing reminds passengers of clearing passengers through auxiliary means such as broadcasting, PIS information, and the flashing of platform door lights.

Keywords:Fully automatic driving; Video Analysis; Automatic cleaning；special scene；linkage

中图分类号  （由编辑部填写）

DOI: （由编辑部填写）

First-author’s address：

四川省成都市金牛区金凤凰大道99号中铁轨道交通高科技产业园a区13栋1单元;

Unit 1, Building 13, Zone A, China Railway High tech Industrial Park, No. 99 Jinfenghuang Avenue, Jinniu District, Chengdu City, Sichuan Province

CASCO Signal Ltd., Chengdu Branch, 610083, Chengdu China;

CASCO Signal Ltd. ,200071, Shanghai China;

CASCO Signal Ltd., Wuhan Branch, 430061, Wuhan China;

全自动运行线路相比传统基于通信的列车控制（CBTC）线路，信号、车辆、站台门、综合监控、通信等系统之间的联动功能增多，接口复杂。为了确保各核心系统功能之间的完整，统一接口的设计、开发并满足全自动运行系统的运行要求，需要针对一般与特殊场景做出具体的指导规范。

清客是一种在车站站台区域让车上乘客下车，并禁止站台乘客上车的运营行为。相比传统的人工清客方式，自动清客提高了清客的效率并能保证清客准确性，提高了运营效率，自动清客联动是一个比较重要的联动场景。[1]自动清客设计方案包括结构拓扑图及相关系统组成关系，自动清客联动流程、外部接口需求、创新点等。完善的全自动运行自动清客设计方案为后期生产制造及设备安装调试阶段打好了良好的基础。[2]

1传统的人工清客

为了防止将乘客误带入折返线、停车线、段场，列车到达终点站折返、列车运营结束到达段场最后车站、列车到站后退出运营进入停车线/折返线时，需要对列车进行清客，清客完毕后才能发车。[3]

传统的列车清客方式：车站的站务人员上车并对列车乘客进行人工清客提醒乘客下车，确认乘客全部下车后，站务人员下车并按压站台的“清客确认”按钮；站台门/列车车门关门后发车。

2全自动运行自动清客

全自动运行视频自动清客方式：

列车广播自动播放清客广播，通过车载扬声器以语音的方式提醒列车乘客下车；站台广播自动播放清客广播，通过车站扬声器以语音方式提醒站台乘客不要上车。

列车PIS在列车屏自动显示清客信息,通过车载PIS屏以图文的方式提醒列车乘客下车；站台PIS在列车屏自动显示清客信息,通过站台PIS屏以图文的方式提醒站台乘客不要上车；

站台门指示灯通过闪烁的方式，提醒站台乘客不要上车。[4]

视频清客分析系统通过车地wifi传输通道采集列车车载视频，并对车载视频进行分析。通过对视频分析结果对车上的遗留的人进行计数，当检查到列车上人数为0时，认为乘客全部下车。系统自动完成清客确认，站台门/列车车门关门后发车。[5]

2.1全自动运行自动清客设备组成

自动清客涉及到的专业主要包括：信号专业、车辆专业、通信专业、站台门专业、视频清客分析系统。[5]涉及到清客的专业及主要设备组成如下：

信号专业：包括ATC、ATS子系统设备；

车辆专业：包括车辆TCMS、列车PIS、列车PA、车载CCTV子系统设备；[6]列车PIS由列车司机室PIS主机、客室PIS主机、列车PIS显示屏、司机室交换机、客室交换机组成。列车PA由列车司机室主机、列车扬声器、司机室广播盒组成。车载CCTV由视频存储设备（NVR）、列车车载摄像机组成。

通信专业：包括通信PIS、通信PA子系统设备；[7]通信PIS由中心核心交换机、轨旁AP、车载无线网桥、车站PIS屏、车站播控等组成。通信PA由控制中心广播主机、车站广播主机、车站扬声器组成。

站台门专业：站台门由站台门、指示灯设备组成；

视频清客分析系统：视频清客分析系统由视频分析服务器、视频存储设备、视频分析工作站组成。

图1: 自动清客结构示意图

2.2全自动运行自动清客联动流程

全自动运行自动清客流程如下图：

图2: 全自动运行清客流程图

全自动运行清客步骤：

101：清客触发方式：①信号系统按运行图计划在终点站、回库最后车站停稳后自动扣车并触发清客；②或行调根据运营需要手动设置临时清客，列车在车站停稳后自动扣车并触发清客。

102：车门/站台门开门

103：信号对列车扣车

104-1：信号系统向车辆TCMS发送清客信息，车辆TCMS转发清客信息给列车PA，列车PA接收清客信息；

104-2：信号系统向车辆TCMS发送清客信息，车辆TCMS转发清客信息给列车PIS，列车PIS接收清客信息；

104-3：通信PIS接收信号系统发送的清客信息；

104-4：通信PA接收信号系统发送的清客信息；

104-5：站台门接收信号系统发送的清客信息；

105-1：列车PA接收清客信息，联动清客广播，并在清客列车进行广播；

105-2：列车PIS接收清客信息，联动显示清客信息，并在清客列车PIS屏显示；

105-3：通信PIS接收清客信，联动显示清客信息，并在清客站台PIS屏显示；

105-4：通信PA接收清客信息，联动清客广播，并在清客站台进行广播；

105-5：站台门接收信号清客信息，联动对应站台站台门指示灯进行闪烁；

106：车门/站台门关门；

107：视频清客分析系统接收信号系统发送的清客分析指令，调用列车视频；

108：视频清客分析系统启动视频分析任务；

109：根据视频清客分析情况，分析遗留乘客情况，并得清客结果；

110：无遗留乘客，清客完成，并将清客完成结果发送给信号系统；有遗留乘客，将清客未完成结果发送给信号系统，返回步骤102；

111：信号系统取消扣车。

112：发车。

注意：有滞留乘客未下车，再次进行清客。如第二次清客未完成，需调度介入，进行人工清客。控制中心调度员可通过调看列车视频了解乘客情况，并下发预录乘客信息对乘客进行提示，也可进行远程列车广播安抚乘客，并对乘客进行引导。乘客也可按下列车客室乘客紧急对讲按钮，控制中心调度人员接听乘客紧急对讲，乘客和调度人员语音沟通。

2.3全自动运行自动清客设备接口

全自动运行清客涉及到信号专业、车辆专业、通信专业、站台门专业、视频清客分析系统，各专业接口示意图如下：

图3: 视频自动清客结构示意图

1）视频清客分析系统-通信PIS-车辆PIS接口

通信PIS提供车地传输通道（wifi），视频清客系统通过标准的RTSP协议获取车载CCTV的视频流;视频清客分析设备对列车视频进行分析，并通过视频分析确认清客完成情况。[8]

2）信号（ATS）-站台们（PSD）接口

信号(ATS)和站台门（PSD）接口实现清客信息传递，站台门通过清客信息触发站台门指示灯联动（如黄色闪烁），提示站台乘客不要上车。

3）信号（ATS）-通信PIS接口（既有接口/既有接口协议）

信号提供清客信息（含临时清客信息）给通信PIS，通信PIS接收清客信息（含临时清客信息）在相应车站站台PIS显示屏进行清客信息显示，提示站台乘客不要上车。

4）信号（ATS）-通信PA接口（既有接口/既有接口协议）

信号提供清客信息（含临时清客信息）给通信PIS，通信PA接收清客信息（含临时清客信息）在相应车站站台广播区进行清客广播播放，提示站台乘客不要上车。

5）信号-车辆TCMS接口（既有接口/既有接口协议）

信号提供清客信息（含临时清客信息）给车辆TCMS，车辆TCMS接收清客信息（含临时清客信息）并发送给车辆PIS/PA,车辆PIS/PA收到清客信息后进行相应的PIS信息显示和广播播放，提示列车乘客尽快下车。

2.4全自动运行自动清客创新点

一.多种方式的全自动乘客导乘服务

1）整合信号系统、列车PIS、列车PA接口，实现列车自动清客广播的播放，列车清客信息的显示。列车乘客可以通过直接且快捷的提示方式（列车广播声音提示和列车PIS显示屏文字提示）了解清客信息，从而尽快下车。

2）整合信号系统、通信PIS、通信PA、站台门接口，实现站台自动清客广播的播放，站台清客信息的显示。站台乘客可以通过直接且快捷的提示方方式（站台广播声音提示、站台PIS显示屏文字提示、站台门指示灯闪烁提示）了解清客信息，不上车。

二.全自动视频清客分析

视频清客分析系统

视频清客分析系统，接收到信号系统发送的视频分析任务后，自动调用对应列车车载CCTV视频；对车载CCTV视频进行基于深度学习的车厢内乘客检测及计数，并得出清客结果，自动将清客结果发送信号系统；信号系统根据清客结果，确认清客是否完成。整个视频清客分析均为自动化，不需要人工参与。

1）对清客失败，车厢内遗留乘客的监控画面，视频清客分析服务器主动推送给调度员确认。同时对过期的图片执行定时删除，避免过度消耗硬盘容量，容量配置可根据用户需求进行配置；视频清客分析系统可对多个同时进行清客的车辆进行同步视频分析。在控制中心信号工作站站场图界面集成清客状态按钮，用于显示清客状态和清客结果，点击后可查询详细的清客结果。[9]

2）采用视频清客分析，分析过程不大于5秒，可以快速的得出清客结果，同时视频分析采用的深度学习模型可根据现场的监控画面不断进行学习训练，提高车厢内乘客数量的判断能力。[10]

3）视频清客分析系统自动将清客完成确认信息发送给信号系统，不需要站务人员人工拍站台清客确认按钮，缩短了时间，提高了清客效率，且节约了人工成本。

3两种清客方案对比说明

全自动运行清客方案相较于传统的人工清客方案，有如下优点：

自动清客，视频清客分析系统通过视频取流，视频分析后，将清客结果自动反馈给ATS，整个过程时间不大于5秒；传统人工上车清客，并拍站台清客确认按钮，整个过程时间大于20秒。自动清客清客时间缩短，提高了清客效率。

自动清客为自动联动，不需要人工参与，传统人工清客需要人工参与。自动清客降低了运营人工成本。

全自动运行自动清客自动联动清客广播、清客PIS信息、站台门指示灯闪烁，多种方式提示乘客。传统人工清客，车站工作人员人工提示乘客。

4结语

采用上述方案可以在地铁全自动运行线路中实现自动清客，满足用户及运营的需求，并可提供运营效率、降低运营成本。在自动清客失败的情况下，需要由控制中心调度人员人工接入，在客流量较大的线路，建议以自动为主，需有站务人员辅助清客，以提供综合效率。希望借此案例抛砖引玉，以便相关专业工程师产生更多优秀的场景联动方案，在实际运用中达到运营的高效与安全。

参考文献

[1]上海市交通运输行业协会.T/SHJX0018-2020 城市轨道交通全自动运行场景规范[S].上海：上海市交通运输行业协会，2020.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部．自动导向轨道交通设计标准：ＣＪＪＴ ２７７—２０１８［Ｓ］． 北京：中国建筑工业出版社，２０１８．

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB50157-2013地铁设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2013.

[4]何霖.站台门乘客引导信息系统设计方案[J].通讯世界，2020,27（07）：71-72

[5]崔海刚. 全自动运行系统场景验证平台及其应用[J]. 铁道通信信号，2021,57(06)：71-76.

[6]李 瑛.赵 红.天津地铁1号线车站乘客向导系统的设计与实现[J].铁道通信信号,2009,45(11):25-26

[7]朱成伟.地铁广播系统整体设计方案浅析[J].铁道通信信号,2010(09):70-72

[8]乔彩凤. 数字视频监控系统的设计与实现[J].计算机与现代化，2007（12）

[9]夏云杰. 基于高清技术的地铁视频监控系统的应用分析[J]，中国新通信，2014（12）：65-66

[10]李宇杰.裴中阳.李强.刘京.王璐.于霖.智能视频分析技术在地铁站客流监测中的应用研究[J],现代城市轨道交通,2022(03)

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