人工智能技術(shù)在地鐵運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景中的典型應(yīng)用

1、目錄 HYPERLINK l _bookmark0 版權(quán)聲明 1 HYPERLINK l _bookmark1 一、人工智能賦能地鐵的新浪潮 3 HYPERLINK l _bookmark2 （一）智慧地鐵建設(shè)正當(dāng)其時(shí) 3 HYPERLINK l _bookmark3 智慧地鐵是“新基建”重要內(nèi)容 3 HYPERLINK l _bookmark4 智能化是地鐵發(fā)展的必然趨勢(shì) 3 HYPERLINK l _bookmark5 （二）人工智能持續(xù)快速發(fā)展 4 HYPERLINK l _bookmark6 人工智能技術(shù)概述 4 HYPERLINK l _bookmark7 人工智能發(fā)展趨勢(shì) 5 HY

2、PERLINK l _bookmark8 （三）人工智能對(duì)于地鐵意義重大 6 HYPERLINK l _bookmark9 提高地鐵安全等級(jí) 6 HYPERLINK l _bookmark10 改善地鐵運(yùn)營(yíng)效率 6 HYPERLINK l _bookmark11 提升地鐵服務(wù)質(zhì)量 7 HYPERLINK l _bookmark12 增強(qiáng)地鐵應(yīng)急能力 7 HYPERLINK l _bookmark13 二、人工智能在地鐵運(yùn)營(yíng)中典型應(yīng)用場(chǎng)景 7 HYPERLINK l _bookmark14 (一) 人工智能在地鐵服務(wù)中的應(yīng)用 9 HYPERLINK l _bookmark15 出行即服務(wù)的理念成

3、為趨勢(shì) 9 HYPERLINK l _bookmark16 智能視覺(jué)是安檢環(huán)節(jié)的基礎(chǔ) 10 HYPERLINK l _bookmark17 語(yǔ)音語(yǔ)義技術(shù)提供智能服務(wù) 13 HYPERLINK l _bookmark18 (二) 人工智能在地鐵運(yùn)行中的應(yīng)用 14 HYPERLINK l _bookmark19 視覺(jué)技術(shù)是車(chē)站監(jiān)控重要支撐 14 HYPERLINK l _bookmark20 自動(dòng)駕駛是地鐵列車(chē)發(fā)展目標(biāo) 16 HYPERLINK l _bookmark21 智能調(diào)度是智慧地鐵大腦核心 17 HYPERLINK l _bookmark22 (三) 人工智能在地鐵維護(hù)中的應(yīng)用 18 H

4、YPERLINK l _bookmark23 智能檢測(cè)為運(yùn)行安全保駕護(hù)航 18 HYPERLINK l _bookmark24 智能維修是未來(lái)不可或缺手段 21 HYPERLINK l _bookmark25 三、發(fā)展建議 22 HYPERLINK l _bookmark26 （一）加強(qiáng)頂層制度統(tǒng)籌設(shè)計(jì) 22 HYPERLINK l _bookmark27 （二）健全智慧地鐵標(biāo)準(zhǔn)體系 22 HYPERLINK l _bookmark28 （三）探索數(shù)據(jù)開(kāi)放試點(diǎn)線路 23一、人工智能賦能地鐵的新浪潮（一）智慧地鐵建設(shè)正當(dāng)其時(shí)智慧地鐵是“新基建”重要內(nèi)容加快智慧地鐵建設(shè)正當(dāng)其時(shí)，是落實(shí)國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展

5、需要的重要抓手。2020 年 3 月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開(kāi)會(huì)議，研究決定要推動(dòng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，其中城市軌道交通和人工智能是新基建的重要方向。2020 年 4 月，發(fā)改委進(jìn)一步明確“新基建”概念內(nèi)涵，將新型基礎(chǔ)設(shè)施劃分為創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施、信息基礎(chǔ)設(shè)施和融合基礎(chǔ)設(shè)施三個(gè)方面，人工智能賦能地鐵是融合基礎(chǔ)設(shè)施中的重要內(nèi)容。北京等地在新基建行動(dòng)方案中也強(qiáng)調(diào)要進(jìn)一步推動(dòng)人工智能等新興技術(shù)加快與傳統(tǒng)基建跨界融合，推動(dòng)軌道交通等領(lǐng)域數(shù)字化改造和升級(jí)。智能化是地鐵發(fā)展的必然趨勢(shì)地鐵已經(jīng)成為城市交通出行不可或缺的方式，隨著地鐵規(guī)模增大，安全保障、運(yùn)營(yíng)效率、服務(wù)質(zhì)量等多方面需求相互交織，都迫切需要打造智慧地鐵

6、大腦，為地鐵賦能實(shí)現(xiàn)智能化管理。截至 2019 年 12 月 31 日，我國(guó)內(nèi)地累計(jì) 40 個(gè)城市開(kāi)通了城市軌道交通系統(tǒng)，運(yùn)營(yíng)線路 185 條，國(guó)內(nèi)仍有 53 個(gè)城市線路 258 條（段）在建，地鐵里程達(dá)到 5000多公里。各地龐大的地鐵網(wǎng)絡(luò)迫切需要智能化改造升級(jí)以適應(yīng)精細(xì)化管理需求，與此同時(shí)，人們對(duì)于地鐵出行時(shí)的智能化服務(wù)需求同樣日益增長(zhǎng)。（二）人工智能持續(xù)快速發(fā)展人工智能技術(shù)概述人工智能是有關(guān)“智能主體研究與設(shè)計(jì)”的學(xué)問(wèn)，其中智能主體是指一個(gè)可以感知周遭環(huán)境并做出行動(dòng)以達(dá)到目標(biāo)的系統(tǒng)。當(dāng)前，人工智能技術(shù)體系可以分為基礎(chǔ)層、技術(shù)層、應(yīng)用層等，如圖 1 所示。圖 1 人工智能技術(shù)體系示意圖基礎(chǔ)

7、層主要包含智能芯片、深度學(xué)習(xí)軟件框架等。技術(shù)層包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)、智能語(yǔ)音語(yǔ)義、智能推薦，以及知識(shí)圖譜等技術(shù)，即賦予機(jī)器“看、聽(tīng)、說(shuō)、理解”等智能能力，是人工智能的核心。應(yīng)用層則包括上述技術(shù)與具體行業(yè)場(chǎng)景結(jié)合所衍生出各種技術(shù)、產(chǎn)品及服務(wù)等。人工智能發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)層面，當(dāng)前仍以深度學(xué)習(xí)技術(shù)體系為主，計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音語(yǔ)義等技術(shù)持續(xù)發(fā)展，逐步從“看見(jiàn)、聽(tīng)見(jiàn)”向“看懂和聽(tīng)懂”邁進(jìn)。同時(shí)，機(jī)器應(yīng)用知識(shí)能力、邏輯推理能力、自主學(xué)習(xí)能力等備受關(guān)注，感知智能開(kāi)始向認(rèn)知智能演進(jìn)。知識(shí)驅(qū)動(dòng)的理論體系將在人工智能系統(tǒng)里扮演著越來(lái)越重要的作用，與現(xiàn)有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的理論體系融合發(fā)展。不同學(xué)派開(kāi)始融合，兼具感知能力和推理能力的圖神

8、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法成為研究熱點(diǎn)。元學(xué)習(xí)等框架在賦予機(jī)器自主學(xué)習(xí)能力方面進(jìn)行了探索，引起了廣泛關(guān)注。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，基礎(chǔ)技術(shù)賦能應(yīng)用將不斷泛化。以計(jì)算機(jī)視覺(jué)、智能語(yǔ)音語(yǔ)義及知識(shí)圖譜為代表的技術(shù)正在與不同垂直行業(yè)深入融合，呈現(xiàn)泛化的應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢(shì)。人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通、金融、安防、教育等領(lǐng)域。當(dāng)前，人工智能賦能融合仍主要停留在基于語(yǔ)音和圖像的單維度感知層面，未來(lái)多維度綜合感知和認(rèn)知賦能將成為主要趨勢(shì)，能夠應(yīng)用的場(chǎng)景進(jìn)一步增多。人工智能作為一種賦能型技術(shù)，可加快推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的智能化轉(zhuǎn)變，打造全新產(chǎn)業(yè)生態(tài)。當(dāng)前，人工智能技術(shù)持續(xù)演進(jìn)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步脫虛向?qū)?，成熟技術(shù)開(kāi)始落地形成產(chǎn)業(yè)，垂直行業(yè)

9、應(yīng)用賦能不斷深入泛化，這些都為人工智能深入賦能地鐵打下了良好基礎(chǔ)。（三）人工智能對(duì)于地鐵意義重大提高地鐵安全等級(jí)安全是地鐵運(yùn)營(yíng)的重中之重，但隨著地鐵線路以及客流量的持續(xù)增加，使得地鐵面臨著諸多安全挑戰(zhàn)。首先，乘客快速通行需求與當(dāng)前安檢效率較低存不匹配的情況，對(duì)站內(nèi)突發(fā)情況的檢測(cè)和預(yù)警僅依靠人工已然不切實(shí)際。其次，列車(chē)運(yùn)營(yíng)時(shí)間增多、發(fā)車(chē)間隔縮短，一方面增加駕駛員、調(diào)度員等壓力，另一方面也壓縮了列車(chē)及相關(guān)設(shè)備維修檢測(cè)的時(shí)間，存在一定安全隱患。人工智能等技術(shù)正好能夠幫助應(yīng)對(duì)上述安全挑戰(zhàn)，在地鐵安全運(yùn)營(yíng)上發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，包括對(duì)人和物的自動(dòng)安檢、場(chǎng)景危險(xiǎn)監(jiān)視，相應(yīng)設(shè)備、設(shè)施的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)及維修，

10、列車(chē)自動(dòng)駕駛等方面。改善地鐵運(yùn)營(yíng)效率地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，投入的人力物力與日俱增，迫切需要提高地鐵運(yùn)營(yíng)效率。一方面，在安檢、購(gòu)票、引導(dǎo)、運(yùn)維等環(huán)節(jié)通過(guò)引入智能化輔助設(shè)備，能夠減少人力成本開(kāi)銷(xiāo)；另一方面，對(duì)車(chē)站客流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)各線路列車(chē)智能化調(diào)度能夠進(jìn)一步提升運(yùn)營(yíng)效率。此外，在列車(chē)、車(chē)站能耗方面，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行溫度等調(diào)節(jié)，有助于打造綠色、節(jié)能的地鐵。提升地鐵服務(wù)質(zhì)量地鐵是人們通行的重要工具，排隊(duì)效率、列車(chē)準(zhǔn)點(diǎn)率、智能化服務(wù)等是增強(qiáng)人們感受的重要方面。特別是在上下班及節(jié)假日高峰時(shí)期，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行安檢、列車(chē)調(diào)度、車(chē)站管理等，可幫助縮短等待時(shí)間，并提高列車(chē)準(zhǔn)點(diǎn)率等。此外，購(gòu)票、問(wèn)

11、詢(xún)、導(dǎo)航等一系列智能化服務(wù)，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚牟糠??？偠灾?，利用人工智能技術(shù)提升服務(wù)質(zhì)量未來(lái)的重要趨勢(shì)。增強(qiáng)地鐵應(yīng)急能力地鐵不僅是交通工具，更是一種特殊的城市公共場(chǎng)所。在當(dāng)前城市管理數(shù)字化的背景下，對(duì)于地鐵的數(shù)字化能力提出了更高的要求，特別是在重大活動(dòng)以及突發(fā)事件時(shí)的應(yīng)急能力。通過(guò)對(duì)“人-車(chē)-站”的智能賦能，能夠顯著提升地鐵處理應(yīng)急事件的能力。未來(lái)，隨著人工智能在多維度認(rèn)知智能方面的發(fā)展，在提升地鐵應(yīng)急能力上具有十分廣闊的應(yīng)用前景。二、人工智能在地鐵運(yùn)營(yíng)中典型應(yīng)用場(chǎng)景人工智能技術(shù)可在地鐵建設(shè)、調(diào)度、運(yùn)營(yíng)、維修、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。智慧地鐵終極目標(biāo)在于構(gòu)建一個(gè)智慧大腦，具備綜合

12、處理分析外部事件和各子系統(tǒng)信息并進(jìn)行決策的能力。外界信息包括公安、消防等政府部門(mén)信息，天氣情況、交通狀態(tài)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及其他的應(yīng)急性事件信息。當(dāng)前地鐵智能化多停留在單點(diǎn)智能或信息數(shù)字化集成展示，距離具備無(wú)人化運(yùn)營(yíng)管理、自主化運(yùn)維控制、場(chǎng)景化應(yīng)用服務(wù)等能力的“智慧大腦”仍有較遠(yuǎn)距離。由于各個(gè)時(shí)期的技術(shù)發(fā)展和建設(shè)重點(diǎn)各不相同，導(dǎo)致目前不同系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，存在信息采集存儲(chǔ)共享率低、信息綜合分析應(yīng)用程度不高、信息系統(tǒng)功能的前瞻性和拓展性不夠等問(wèn)題。同時(shí)，地鐵信息系統(tǒng)正面臨文字、語(yǔ)音、圖像、視頻等多源信息爆炸的挑戰(zhàn)。圖 2 智慧地鐵框架示意圖本報(bào)告主要探討了人工智能賦能地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)的落地場(chǎng)景和當(dāng)前面臨的問(wèn)題

13、。下文從服務(wù)、運(yùn)行和維護(hù)三個(gè)方面展開(kāi)，智能維護(hù)是基礎(chǔ)保障，智能運(yùn)行是決策核心，提供智能服務(wù)是宗旨。其中，智能服務(wù)包括智能查詢(xún)、智能安檢、智能客服等；智能運(yùn)行包括智能車(chē)站、智能車(chē)輛、智能軌道以及智能調(diào)度等；智能維護(hù)包括智能檢測(cè)和智能檢修等。(一) 人工智能在地鐵服務(wù)中的應(yīng)用智能服務(wù)是以乘客出行需求為核心，建立新型服務(wù)模式，并依托各類(lèi)智能終端，打造以人為本、創(chuàng)新靈活的服務(wù)體系。其實(shí)質(zhì)上是利用視覺(jué)技術(shù)、語(yǔ)音技術(shù)等搭建一體化的服務(wù)平臺(tái)，在信息獲取、安全檢查、購(gòu)票導(dǎo)航等方面提供便捷服務(wù)的同時(shí)，更好的保障地鐵安全運(yùn)營(yíng)。出行即服務(wù)的理念成為趨勢(shì)出行即服務(wù)（Mobility as a Service，MaaS

14、）公共交通理念成為重要發(fā)展趨勢(shì)。MaaS 是基于現(xiàn)有交通方式及交通數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，利用人工智能技術(shù)綜合匹配乘客出行要素，為乘客提供一體化交通出行和一站式服務(wù)。芬蘭Whim是全球第一家出行即服務(wù)的平臺(tái)，負(fù)責(zé)出行計(jì)劃、路線規(guī)劃到預(yù)定購(gòu)票和支付的所有事務(wù)，涵蓋地鐵、公交、火車(chē)（主要是市域鐵路）、渡輪、共享汽車(chē)、出租車(chē)等多種出行方式。國(guó)內(nèi)各大導(dǎo)航平臺(tái)已經(jīng)初具規(guī)模，地鐵數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步開(kāi)放。以高德地圖、百度地圖、騰訊地圖為代表的導(dǎo)航服務(wù)商近年來(lái)不斷發(fā)展，為乘客提供了一站式導(dǎo)航服務(wù)，逐漸具備地鐵擁擠度指示、公交車(chē)實(shí)時(shí)位置、步行導(dǎo)航、換乘指引等多樣化服務(wù)，已經(jīng)初步具備了 MaaS 的形態(tài)。在地鐵方面，當(dāng)前主

15、要是以地鐵公布的運(yùn)行時(shí)間表為依據(jù)提供指引。未來(lái)隨著地鐵等數(shù)據(jù)的進(jìn)一步開(kāi)放，有望為用戶(hù)提供完整的無(wú)縫出行引導(dǎo)服務(wù)。智能視覺(jué)是安檢環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)近年來(lái)，地鐵安檢效率已經(jīng)成為乘客服務(wù)獲得感的重要影響因素。利用視覺(jué)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行篩查是當(dāng)前地鐵安檢的主要手段。一方面，針對(duì)乘客攜帶的物品進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)違禁物品圖像的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，可實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)違禁物品自動(dòng)識(shí)別與檢測(cè)。隨著相關(guān)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷豐富，識(shí)別精度可進(jìn)一步提高。另一方面，隨著人臉識(shí)別等技術(shù)的成熟，根據(jù)乘客身份識(shí)別進(jìn)行快速安檢也成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。危險(xiǎn)物品檢測(cè)基于多視角成像技術(shù)的物件設(shè)備是物品檢測(cè)的主要方式。當(dāng)前 X 射線的物檢設(shè)備主要可以分為：數(shù)字?jǐn)z像照相術(shù)（Dig

16、ital Radiography，DR）、計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)（Computed Tomograph ， CT ） 和先進(jìn)的多視角成像技術(shù)（ Advanced Technology，AT）等。CT 技術(shù)檢查速度慢且設(shè)備昂貴，在地鐵中應(yīng)用較少。多視角 AT 系統(tǒng)基于雙能 DR 技術(shù)，利用兩個(gè)或多個(gè)射線源照射被檢物體，從而獲取多個(gè)方位下的透視圖像，可在一定程度上彌補(bǔ) DR 成像不足的缺點(diǎn)，有效解決當(dāng)前安檢 X 光機(jī)單源單視角存在的成像缺陷問(wèn)題，是地鐵安檢領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展方向。基于毫米波、太赫茲的安檢設(shè)備成為安檢門(mén)的重要發(fā)展方向。隨著毫米波芯片的商業(yè)化，芯片成本大幅下降，使得 毫米波、太赫茲用于地鐵安檢

17、成像成為可能。相關(guān)安檢設(shè)備 可分為主動(dòng)成像和被動(dòng)成像，其中主動(dòng)成像設(shè)備向人體輻射 毫米波，而后通過(guò)接收器檢測(cè)和人體進(jìn)行相互作用后的毫米 波電磁場(chǎng)，從而對(duì)人體進(jìn)行成像；被動(dòng)成像設(shè)備通過(guò)檢測(cè)目 標(biāo)自身的毫米波輻射實(shí)現(xiàn)成像，無(wú)主動(dòng)輻射。使用5G技術(shù)后，可實(shí)時(shí)回傳高清掃描照片，利用高性能服務(wù)器進(jìn)行智能識(shí)別，完成對(duì)危險(xiǎn)違禁品的“智能識(shí)別、實(shí)時(shí)報(bào)警”，最終達(dá)到“不停 留”快速安檢的目標(biāo)?；谌四樀纳矸菡J(rèn)證隨著人臉識(shí)別技術(shù)準(zhǔn)確率的進(jìn)一步提高，開(kāi)始在地鐵安檢中發(fā)揮作用。北京阜成門(mén)針對(duì)“通勤乘客”進(jìn)行認(rèn)證，在其攜帶非大件行李時(shí)可以無(wú)需排隊(duì)快速安檢，保證上下班高峰期有序可控的地鐵秩序。上海地鐵試點(diǎn)“安檢快捷通道”

18、，通過(guò)實(shí)名認(rèn)證的乘客可無(wú)需安檢直接進(jìn)站。廣州推出了基于人臉識(shí)別技術(shù)等多種創(chuàng)新技術(shù)的安檢門(mén)，通過(guò)實(shí)名認(rèn)證、地鐵大數(shù)據(jù)等對(duì)乘客進(jìn)行精準(zhǔn)分類(lèi)。貴陽(yáng) “臉行貴陽(yáng)”也支持地鐵中刷臉通行。濟(jì)南軌道交通1號(hào)線創(chuàng)新研發(fā)軌道交通人臉識(shí)別支付系統(tǒng)并投入商用，成為國(guó)內(nèi)首條全線采用3D人臉識(shí)別閘機(jī)的地鐵線路。人臉識(shí)別僅是快速安檢的第一步，其背后涉及的安全性是當(dāng)前關(guān)注焦點(diǎn)。人臉識(shí)別技術(shù)通常分為1:1和1：N兩種模式，1：1模式主要進(jìn)行人證核驗(yàn)，利用拍攝的人臉照片與身份證件等進(jìn)行核對(duì)，常用于火車(chē)、飛機(jī)等檢票環(huán)節(jié)。1：N模式進(jìn)行人臉?biāo)阉髌ヅ?，將拍攝到的人臉照片與系統(tǒng)存儲(chǔ)人臉庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，是地鐵場(chǎng)景應(yīng)用的主要模式。一方面

19、，人臉識(shí)別本身存在對(duì)抗攻擊、活體攻擊等問(wèn)題，安全問(wèn)題突出。另一方面，在地鐵安檢中，人臉識(shí)別僅僅解決了身份的認(rèn)證，還需要結(jié)合乘客其他方面的信息進(jìn)行綜合評(píng)判。自主人體體溫篩查基于雙光攝像進(jìn)行人體體溫快速檢測(cè)是地鐵等大人流量場(chǎng)所疫情防控的重要措施。當(dāng)前人體體溫自動(dòng)篩查設(shè)備按照應(yīng)用可分為，地鐵場(chǎng)景下，人流量大且對(duì)通行效率具有較高的要求，同時(shí)需要保證較高的測(cè)溫精度。當(dāng)前人體體溫自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備集成了可見(jiàn)光和紅外兩種成像方式，利用可見(jiàn)光圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)并進(jìn)一步定位額頭，然后根據(jù)紅外成像測(cè)算人體額頭溫度。高分辨率的成像方式使得同時(shí)檢測(cè)多人成為可能，檢測(cè)效率主要取決于人臉檢測(cè)等智能算法的效率。測(cè)溫精度主要依賴(lài)于紅

20、外焦平面的性能，當(dāng)前價(jià)格更有優(yōu)勢(shì)的基于非制冷型紅外焦平面測(cè)溫方式是主流選擇，部分產(chǎn)品通過(guò)引入黑體標(biāo)定環(huán)境溫度進(jìn)一步提升測(cè)溫精度。疫情發(fā)生以來(lái)，人工智能相關(guān)企業(yè)快速推出了高人流量人體體溫自動(dòng)篩查系統(tǒng)，并在地鐵場(chǎng)景中進(jìn)行了應(yīng)用。曠視科技在北京牡丹園站部署了“明驥智能體溫篩查比對(duì)系統(tǒng)”，商湯在上海申通地鐵嘉善路站部署了“星云智能測(cè)溫篩查系統(tǒng)”。通過(guò)非接觸式測(cè)溫方式，能夠準(zhǔn)確快速地進(jìn)行無(wú)感體溫檢測(cè)，幫助工作人員第一時(shí)間篩查超過(guò)37.3C體溫的人員并提醒，同時(shí)還支持未佩戴口罩旅客識(shí)別等功能。語(yǔ)音語(yǔ)義技術(shù)提供智能服務(wù)智能語(yǔ)音語(yǔ)義加速地鐵站內(nèi)人機(jī)交互發(fā)展，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)智 能購(gòu)票、智能問(wèn)詢(xún)等。主要包括語(yǔ)音識(shí)別與合

21、成、自然語(yǔ)言 理解等，是人機(jī)交互的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)話(huà)理解乘客意圖，提供 便捷的購(gòu)票及咨詢(xún)等服務(wù)。車(chē)站內(nèi)自助機(jī)、機(jī)器人等與日常 生活中的智能音箱類(lèi)似，可通過(guò)乘客手動(dòng)選擇語(yǔ)音功能喚醒，通過(guò)特定語(yǔ)音關(guān)鍵詞喚醒。地鐵場(chǎng)景下環(huán)境復(fù)雜，存在大量 的語(yǔ)音交疊、噪聲干擾等情形，并且還需要應(yīng)對(duì)不同口音的 挑戰(zhàn)。地鐵站內(nèi)通常人流量較大，環(huán)境嘈雜，要求語(yǔ)音設(shè)備 具備除噪功能，正確識(shí)別乘客語(yǔ)音信息。多信息技術(shù)融合成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。搭載視覺(jué)攝像頭 的機(jī)器還可以通過(guò)感知乘客靠近進(jìn)行自動(dòng)喚醒，并提供肢體 語(yǔ)言識(shí)別、表情識(shí)別等能力，從而更精準(zhǔn)的理解乘客意圖。上海地鐵采用了阿里巴巴達(dá)摩院擁有的麥克風(fēng)陣列加攝像 頭這種“語(yǔ)音+視覺(jué)

22、”多模態(tài)融合技術(shù)，提供自動(dòng)語(yǔ)音喚醒功能，除了可以識(shí)別上海地鐵全網(wǎng) 317 個(gè)車(chē)站名，還可識(shí)別上海景 點(diǎn)、地標(biāo)、商業(yè)中心等語(yǔ)音信息，在地鐵站等公共場(chǎng)所嘈雜 環(huán)境下使用，已經(jīng)達(dá)到大規(guī)模商用水平。(二) 人工智能在地鐵運(yùn)行中的應(yīng)用地鐵智能運(yùn)行涉及到車(chē)站智能監(jiān)控、車(chē)輛智能駕駛、軌道線路智能監(jiān)測(cè)以及地鐵網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)度。對(duì)乘客流量監(jiān)測(cè)、異常事件的監(jiān)測(cè)，是保障地鐵安全運(yùn)營(yíng)的重要手段。實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自動(dòng)駕駛，并結(jié)合乘客、車(chē)站、車(chē)輛、軌道以及外部信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度地鐵網(wǎng)絡(luò)，是提升地鐵運(yùn)行效率的關(guān)鍵。視覺(jué)技術(shù)是車(chē)站監(jiān)控重要支撐客流監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)客流檢測(cè)方案具有實(shí)時(shí)性弱、不確定高等缺陷。通過(guò)進(jìn)入地鐵站閘機(jī)的計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性較低、時(shí)效性較

23、弱，地鐵站閘機(jī)能判斷進(jìn)入每個(gè)地鐵站人數(shù)，不能確定車(chē)站內(nèi)各區(qū)域及換乘人流量。而利用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行建模預(yù)測(cè)的方法則無(wú)法應(yīng)對(duì)交通管制、重大活動(dòng)等突發(fā)事件影響，建模復(fù)雜且不確定性高。智能視頻分析技術(shù)自動(dòng)識(shí)別場(chǎng)景中乘客數(shù)量可提高客流監(jiān)測(cè)效率。隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)在視頻中的應(yīng)用，可以完成站內(nèi)乘客實(shí)時(shí)檢測(cè)和跟蹤，進(jìn)一步得到不同區(qū)域內(nèi)的客流密度、乘客行走速度和斷面客流量等關(guān)鍵信息，具有實(shí)時(shí)性高、布設(shè)靈活等優(yōu)勢(shì)。但值得注意的是，由于基于視頻分析技術(shù)會(huì)受到燈光、人群遮擋、監(jiān)控角度等因素影響，基于視頻的客流監(jiān)測(cè)技術(shù)有待進(jìn)一步提升。目前北京地鐵已經(jīng)具備粗粒度擁擠度查詢(xún)功能，分為比較舒適、比較擁擠、擁擠和極擁擠四個(gè)級(jí)別?；轄?/p>

24、森科技負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試了北京地鐵客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)視頻圖像中運(yùn)動(dòng)物體的檢測(cè)和計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)客流的統(tǒng)計(jì)與輸出。北京新聯(lián)鐵集團(tuán)開(kāi)發(fā)了地鐵客流分析預(yù)測(cè)輔助決策系統(tǒng)，提供可視化、可量化的綜合交通運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與決策支持平臺(tái)，進(jìn)行客流的分析、預(yù)測(cè)和綜合評(píng)估，為軌道交通運(yùn)營(yíng)提供管理優(yōu)化和輔助決策。此外，客流量數(shù)據(jù)以及溫度傳感器數(shù)據(jù)是地鐵站內(nèi)和列 車(chē)內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)的重要因素，既可以提升乘客舒適度體驗(yàn)， 同時(shí)還有助于減少運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。當(dāng)前我國(guó)地鐵站中通風(fēng)和空調(diào) 系統(tǒng)的年用電量已經(jīng)突破百萬(wàn)大關(guān)，在整個(gè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)中占三 分之一以上，各地鐵公司都紛紛加入研究節(jié)能技術(shù)的隊(duì)伍中。北京地鐵燕房線可根據(jù)車(chē)廂內(nèi)部的感應(yīng)器及客流量

25、，會(huì)將采 集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂剖?，控制室?duì)列車(chē)發(fā)布指令，降低 空調(diào)溫度，直到令人舒適。異常監(jiān)測(cè)智能視頻異常監(jiān)測(cè)技術(shù)是當(dāng)前發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)不可或缺的手段。依靠人工觀察視頻監(jiān)測(cè)異常事件存在較多風(fēng)險(xiǎn)，監(jiān)控人員長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，容易產(chǎn)生疲勞和注意力不集中等情況，并產(chǎn)生異常事件漏檢。借助視頻分析算法，能夠全天候持續(xù)進(jìn)行電扶梯運(yùn)行狀態(tài)、入侵及危險(xiǎn)行為、遺留物、車(chē)站屏蔽門(mén)與車(chē)門(mén)間隙等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常事件時(shí)，可及時(shí)進(jìn)行預(yù)警并采取應(yīng)對(duì)措施。近年來(lái)，隨著視頻技術(shù)的發(fā)展，?？低?、大華、研究單位等紛紛布局異常監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。北京地鐵十三號(hào)線應(yīng)用了中科院自動(dòng)化研究所團(tuán)隊(duì)的智能視頻監(jiān)控技術(shù)方案，多次幫助警方抓獲盜割電纜團(tuán)伙。天津地

26、鐵二號(hào)線采用了以色列 NiceSystem 視頻分析安防解決方案，對(duì)軌道、車(chē)站和乘客進(jìn)行不間斷式監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生異常事件時(shí)將實(shí)時(shí)警報(bào)，提高監(jiān)管人員對(duì)異常事件的感知能力。自動(dòng)駕駛是地鐵列車(chē)發(fā)展目標(biāo)列車(chē)無(wú)人駕駛可通過(guò)更高密度的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)效率的提升。自動(dòng)駕駛技術(shù)是交通領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向，在軌道交通系統(tǒng)中僅依靠通信信號(hào)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)閉環(huán)，需要視覺(jué)圖像和激光雷達(dá)等多傳感器融合對(duì)車(chē)輛和線路周邊進(jìn)行感知和計(jì)算，輔助信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行決策。新一代無(wú)人駕駛智慧列車(chē)在安全性、可用性、乘坐舒適性等方面進(jìn)行升級(jí)，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛列車(chē)的運(yùn)營(yíng)管理。多傳感器融合+AI 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)列車(chē)環(huán)境感知的核心技術(shù)手段。基于高動(dòng)態(tài)范

27、圍/低照度成像技術(shù)和激光雷達(dá)技術(shù)構(gòu)造的車(chē)前障礙物智能感知系統(tǒng)，可自動(dòng)識(shí)別軌道方向、信號(hào)燈狀態(tài)并實(shí)時(shí)反饋給調(diào)度中心，并對(duì)障礙物進(jìn)行感知和危險(xiǎn)等級(jí)判斷，反饋給車(chē)載控制系統(tǒng)。采用高速/高分辨率圖像采集、高速紅外探測(cè)和嵌入式數(shù)據(jù)高速處理等技術(shù)的輪軌關(guān)系智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)測(cè)量車(chē)輪的軸偏距、軌道接觸面、軸溫度、振動(dòng)幅度等輪軌接觸狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，反饋給車(chē)載控制系統(tǒng)。由交控科技主導(dǎo)的北京燕房線、中車(chē)浦鎮(zhèn)公司研發(fā)的上海 14 號(hào)線等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人駕駛。中國(guó)通號(hào)自主研發(fā)的地鐵CBTC 列車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)，具備全時(shí)、全程無(wú)人值守駕駛功能，正在重慶地鐵 5 號(hào)線實(shí)施全球首個(gè)互聯(lián)互通示范項(xiàng)目，推動(dòng)地鐵建設(shè)運(yùn)營(yíng)

28、模式的變革。全自動(dòng)駕駛信號(hào)系統(tǒng)的上海地鐵 10 號(hào)線是國(guó)內(nèi)首條最高等級(jí)的全自動(dòng)駕駛線路，運(yùn)營(yíng)正點(diǎn)率高達(dá) 99.97%。智能調(diào)度是智慧地鐵大腦核心智能調(diào)度是地鐵智慧大腦的核心功能之一，根據(jù)地鐵實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，利用人工智能等技術(shù)，自動(dòng)對(duì)人、車(chē)、站等多方面的進(jìn)行調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)資源有效配置、運(yùn)營(yíng)秩序安全高效。這是地鐵對(duì)外提供服務(wù)的基本保障，是科學(xué)運(yùn)行最為關(guān)鍵的一環(huán)。特別在應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)，科學(xué)、智能的調(diào)度和管理尤為必要。影響客流量因素的復(fù)雜多變性和隨機(jī)性都是運(yùn)力調(diào)度的難點(diǎn)。地鐵運(yùn)行是充滿(mǎn)著變化性的過(guò)程，因此地鐵的行車(chē)組織是動(dòng)態(tài)變化的，在地鐵運(yùn)行的實(shí)際過(guò)程中。每個(gè)環(huán)節(jié)的變化，都是有一定的隨機(jī)性。但是復(fù)雜多變

29、的影響因素，需要借助強(qiáng)大的算力尋求最優(yōu)的運(yùn)力調(diào)度方案，這是人腦所無(wú)法企及的，也是傳統(tǒng)運(yùn)力調(diào)度中存在的問(wèn)題。借助人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，利用云端算力平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化求解，設(shè)計(jì)可靠高效的調(diào)度方案。城市地鐵系統(tǒng)涉及龐大的數(shù)據(jù)群，借助機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，建立運(yùn)力調(diào)度模型，對(duì)客流量進(jìn)行預(yù)測(cè)并對(duì)運(yùn)力調(diào)度方案的模擬效果預(yù)估，擇優(yōu)執(zhí)行，從而保證執(zhí)行的運(yùn)力調(diào)度方案科學(xué)有效。結(jié)合 WIFI嗅探、閘門(mén)進(jìn)出數(shù)據(jù)，以及基于視頻檢測(cè)的站臺(tái)、站廳、電梯、出入口、通行廊道的客流集散態(tài)勢(shì)，甄別乘客關(guān)鍵行進(jìn)路徑、點(diǎn)位，自主形成出入口客流管控、站廳柵欄布設(shè)、人員調(diào)度方案，同時(shí)向地鐵運(yùn)營(yíng)指揮中心發(fā)送客流數(shù)據(jù)，支撐線網(wǎng)運(yùn)力按需動(dòng)態(tài)調(diào)配。(

30、三) 人工智能在地鐵維護(hù)中的應(yīng)用智能運(yùn)維是地鐵安全運(yùn)行的重要保障，利用智能化診斷等技術(shù)手段，優(yōu)化改善既有的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作，最終搭建成一個(gè)覆蓋了設(shè)備狀態(tài)感知、設(shè)備資產(chǎn)管理、維保業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的綜合平臺(tái)，為地鐵大腦決策提供支撐，實(shí)現(xiàn)設(shè)施設(shè)備管理由被動(dòng)管理向主動(dòng)管理、由人工驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化方向轉(zhuǎn)變。智能檢測(cè)為運(yùn)行安全保駕護(hù)航針對(duì)軌道交通環(huán)境的特殊性，智能檢測(cè)系統(tǒng)能準(zhǔn)確地檢測(cè)出各種交通運(yùn)行參數(shù)和交通事件，為軌道交通安全提供了有力保障。檢測(cè)技術(shù)經(jīng)歷了從人工檢測(cè)到智能檢測(cè)的技術(shù)革新，綜合了機(jī)器人、計(jì)算攝影學(xué)、多維多尺度多傳感器融合、深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)技術(shù)，提高了檢測(cè)效率和檢測(cè)精度，降低了人工成本

31、，還能給出維修建議，從“計(jì)劃修”、“故障修”、“狀態(tài)修”到“智能修”，徹底克服了人工檢測(cè)時(shí)代的成本高、效率低、一致性差、安全性差、不可追溯等諸多缺點(diǎn)。目前，智能檢測(cè)主要分為軌道線路巡檢及車(chē)底巡檢兩大方向。軌道線路巡檢機(jī)器人對(duì)軌道及隧道基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行圖像采集和智能識(shí)別，實(shí)現(xiàn)整條線路的智能巡檢。采用快速、非接觸、高精度的方式獲取復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及空間目標(biāo)的三維立體信息，快速重構(gòu)隧道的三維姿態(tài)信息以及軌道基本狀態(tài)指標(biāo)，同時(shí)通過(guò)建立隧道病害特征影像數(shù)據(jù)庫(kù)，采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)隧道表面裂縫、軌道表形、隧道火災(zāi)等隧道病害進(jìn)行自動(dòng)化識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁隧道形變、病害特征的智能檢測(cè)，保障日常運(yùn)行安全穩(wěn)定。車(chē)底巡

32、檢機(jī)器人系統(tǒng)采用機(jī)電一體化、多傳感器融合、導(dǎo)航及行為規(guī)劃、安防、無(wú)線傳輸、智能分析定位和列車(chē)仿真模擬技術(shù)等，以人工模擬作業(yè)方式對(duì)列車(chē)底部、轉(zhuǎn)向架等可視零部件進(jìn)行靈活多角度的自動(dòng)檢測(cè)。同時(shí)能夠發(fā)揮圖像測(cè)量和三維測(cè)量技術(shù)各自在物體表面紋理檢測(cè)和外形結(jié)構(gòu)檢測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)，采用“數(shù)據(jù)比對(duì)+模板匹配+機(jī)器學(xué)習(xí)”三重嵌套的智能檢測(cè)算法，且系統(tǒng)具有持續(xù)學(xué)習(xí)能力，能夠“越學(xué)越聰明，越用越成熟”。車(chē)輛 360檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)車(chē)輛輪對(duì)、走行部、車(chē)身側(cè)部、車(chē)頂及受電弓進(jìn)行 360全方位的動(dòng)態(tài)圖像采集，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件的智能檢測(cè)及異常報(bào)警，提高檢修維護(hù)安全性和效率。該系統(tǒng)采用創(chuàng)新的2D 圖像與3D 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高精度智能配準(zhǔn)技術(shù)

33、+基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)定技術(shù)，極大的降低傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)由于水漬、污漬、粉筆標(biāo)識(shí)、灰塵等異常報(bào)警導(dǎo)致的誤報(bào)情況。該系統(tǒng)包含輪對(duì)尺寸檢測(cè)裝置、輪對(duì)踏面檢測(cè)裝置、車(chē)體 360可視外觀檢測(cè)裝置、受電弓狀態(tài)及碳滑板磨耗檢測(cè)裝置，系統(tǒng)安裝在車(chē)輛段入庫(kù)咽喉處，對(duì)駛?cè)胲?chē)輛段車(chē)輛自動(dòng)匹配車(chē)速進(jìn)行全方位檢測(cè)。凌云光集團(tuán)研制的巡檢機(jī)器系統(tǒng)具備軌道、道床、扣件三個(gè)系統(tǒng)共 31 項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容，包含三臺(tái)視覺(jué)模塊并列放置組成的前端采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道平面的完整數(shù)據(jù)采集，以及一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)設(shè)備和一個(gè)后臺(tái)處理設(shè)備。成都軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院與成都精工華耀科技公司聯(lián)合研發(fā)的全球首臺(tái)城市軌道智能巡檢機(jī)器人能對(duì)軌道線路道床、扣件和鋼軌常見(jiàn)巡道

34、這三大系統(tǒng)的 30 余項(xiàng)可視化病害進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)送。另外，團(tuán)隊(duì)將人工智能應(yīng)用到系統(tǒng)當(dāng)中，賦予機(jī)器人強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力。隨著采集數(shù)量不斷增加、檢測(cè)案例不斷豐富，檢測(cè)準(zhǔn)確率也會(huì)越來(lái)越高。由青島地鐵和中車(chē)四方所共同研發(fā)的軌道車(chē)輛智能檢修機(jī)器人 24 小時(shí)全天候待命對(duì)青島地鐵遼陽(yáng)東路車(chē)輛段進(jìn)行批量測(cè)試，列車(chē)進(jìn)入檢修股道后，機(jī)器人開(kāi)始對(duì)車(chē)底進(jìn)行檢查，4K 高清 3D 相機(jī)獲取車(chē)底影像，與標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，找出車(chē)底的異常情況并報(bào)警，在工作中不斷建立參數(shù)、更新校正，有望讓檢修效率提高一倍。智能維修是未來(lái)不可或缺手段面向長(zhǎng)期運(yùn)維的智慧維修系統(tǒng)是全自動(dòng)駕駛線路長(zhǎng)期安全、可靠運(yùn)行的堅(jiān)強(qiáng)后盾。傳統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)，一般都是按照一