面向乘客全出行链的智慧乘客服务体系及其关键技术研究

文：于增，梁樑，梁材，林飞，乔磊丨北京轨道交通路网管理有限公司

为深入贯彻国家“交通强国”的发展战略，落实《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》要求，加强技术创新引领，提升轨道交通行业服务管理水平，实现城市轨道交通高质量发展，推进智慧轨道交通产业布局，打造——倚“脸”出行、依“人”运营、以“云”支撑、一“脑”决策的智慧轨道交通，本项目聚焦智慧轨道交通产业布局中面向乘客全出行链的智慧乘客服务体系及其关键技术，从乘客信息服务和乘客交互服务两方面进行研究。

基于智慧乘客服务理念，本项目创新研究面向乘客全出行链的乘客信息感知技术、信息融合发布技术、一体化召援技术、智能路径推荐技术、智慧票检和智慧安检一体化技术、智慧列车技术，搭建智慧乘客服务中心平台以及乘客信息服务和交互服务的多个专业系统，为乘客提供出行规划、无感快速进站、舒适乘车、出行求助、服务评价等服务内容，形成乘客服务的管理闭环，进一步提升乘客出行的便捷性和舒适性，提高城市轨道交通的服务质量，提高乘客满意度。

一、建设目标

本项目落地北京市轨道交通指挥中心及北京地铁11 号线西段（冬奥支线）工程进行应用，从乘客信息服务和乘客交互服务两方面进行研究，总体建设目标如下：

一是构建全面的APP 移动服务能力和感知能力，为用户提供多场景个性化的服务。二是融合PIS、电子导向、PA、APP、热线、微博等乘客服务信息和服务手段，实现信息融合发布，提高信息发布效率和管控能力。三是研究路网拓扑结构变化、重大活动、突发事件场景下的精细化客流预测和客流动态调控技术，形成长效的、精度渐进提升的常态客流预测方法。四是研究超大客流情况下的人脸识别算法和无感支付技术，构建适应国内城市轨道交通枢纽站、重点换乘站、一般换乘站、及普通站的不同类型车站运营特点的安检票检合一整体解决方案。五是研究建设智慧乘客召援服务系统，满足乘客出行过程中的急难愁盼的求助需求。六是研究建设路网乘客呼叫中心系统，突破老旧的呼叫模式和工单管理方式，实现乘客在拨打服务热线中的快速导航，提供乘客在咨询问题时的知识库集成服务。七是通过研究车载乘客综合服务关键技术，实现视频智能分析、车内召援求助、车内环境感知和调节服务，保障乘客乘车安全，提升乘客出行体验。八是研究建设智慧乘客服务中心平台，提升全面的乘客服务信息监视、告警、处置、评估的闭环管理能力。

二、建设方案

（一）体系架构

本项目面向乘客提供信息服务和交互服务，搭建全新的乘客服务应用体系和多个专业系统平台。首先建立乘客信息体系，研究基于该体系的信息服务能力，将乘客关注的各类信息高效快捷地触达到乘客；其次关注乘客出行过程中的关键交互环节，例如智慧票务安检服务、智慧列车服务，打造优秀的出行体验；最后研究智慧乘客服务中心平台，实现对上述能力和交互环节的整合、监控和评估，形成乘客服务的管理闭环。

根据《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》要求，构建了面向乘客全出行链的智慧乘客服务应用体系（图1）。

图1 面向乘客全出行链的智慧乘客服务应用体系

根据以上乘客服务应用体系，确定智慧乘客服务建设的整体技术路线及技术框架（图2）。智慧乘客服务系统整体分为4 层，包括感知层、数据层、算法层、应用层。其中感知层实现对乘客信息的感知，数据层实现对乘客信息的加工和处理，算法层根据加工后的数据（召援、乘车、客流、环境等）实现客流预测、智能调节、出现路径推荐等多种算法，提供给应用层进行使用，为乘客提供高质量的乘客服务。

图2 智慧乘客服务建设的整体技术路线及技术框架

总结乘客关注的信息，划分为出行、运营、增值3 大类以及32 个子类，构成乘客信息体系（图3）。基于以上乘客服务应用体系、乘客信息体系、技术路线和项目建设步骤，分别研究和建设以下各专业智慧乘客服务系统：乘客信息服务各专业系统，包括智慧乘客服务APP、融合发布、智慧客流预测及调节；乘客交互服务各专业系统，包括智慧票务安检服务一体化、乘客召援服务、乘客服务热线、智慧列车；智慧乘客服务中心平台，实现信息感知、信息汇聚、主动告警、突发事件处置、综合指标统计、评估分析等功能。

图3 乘客信息体系

（二）主要科技创新点

1.面向乘客全出行链的乘客信息感知技术创新

研究内容及关键技术：基于云架构和大数据技术搭建乘客信息感知平台，采用分层架构、功能组件化、协议标准化的设计思想，实现轨道交通行业生产和信息化系统的数据接入，从根本上解决了传统数据采集业务中扩展难、不灵活、重复开发等问题。

本项目融合10 种信息感知手段，实现了12 个专业系统的数据融合接入，为上层应用提供了更为全面的数据支撑。

2.新一代智慧乘客服务信息融合发布技术创新

研究内容及关键技术：面向PIS、PA、电子导向、APP、热线、微博等信息服务手段，建设一体化信息融合发布平台，实现乘客服务信息内容的统一管理、发布通道的统一管理、信息发布的统一管理，提高地铁智慧乘客服务综合效能及信息发布管控能力。

国内外技术对比：国内包括北京、上海、广州等地已开通城市轨道交通官方微博及官方公众号，向乘客推送相关出行信息。国外包括东京、纽约等城市的地铁大多依靠车站内部多样化的设备设施为乘客提供信息服务。

本项目首次将互联网信息发布手段和传统的地铁信息发布手段相结合，既实现了信息发布的统一管理，又满足了不同乘客的个性化信息需求。

3.跨网域中心一体化召援服务技术创新

研究内容及关键技术：基于北京轨道交通生产业务云平台，构建求助问询统一的、覆盖全网的、快速便捷的乘客沟通机制和需求响应服务机制，构建跨网域语义理解和自动应答乘客召援服务能力，解决乘客地铁出行过程中急难愁盼的问题。

国内外技术对比：国内外现有的轨道交通乘客召援求助大多依靠紧急呼叫终端与车站值班电话进行双向语音通话，线路和路网中心无法对站内发生的召援事件进行有效感知及协调处置。

一体化召援服务技术首次将传统的召援服务与互联网召援服务进行汇聚，实现了乘客召援多渠道统筹，以及召援服务集约化调度、分级处置的管理需求。

4.基于情景感知的智能路径推荐技术创新

研究内容及关键技术：依托列车运行图、封口、封站、中断换乘、延长运营、缩短运营、以及各类影响乘客出行的事件信息，针对常态和突发事件不同场景，为北京轨道交通APP 系统进行出行前规划提供数据支撑，同时在运力运量矛盾预警、换乘负荷预警、车站风险预警时，主动更新出行路线，并及时发布客流诱导信息。

本项目采用基于情景感知的智能路径推荐技术，根据乘客全出行链信息，针对常态情况和突发事件情况，结合乘客的个性化乘车需求，利用大数据、AI 等技术为乘客提供动态、实时、精准的出行路径查询以及推优服务。

5.基于人脸识别的票检、安检一体化技术创新

研究内容及关键技术：研究基于云平台的人脸识别票检、安检一体化技术，为乘客提供更快捷的安检和多元票务进站体验。包括北京地铁无感支付及智慧安检融合研究平台，支持千万量级人脸底库；研究满足超大客流下地铁多算法人脸识别系统，人脸识别速度、准确率均达到预期要求；研究面向超大客流的地铁无感支付系统以及人脸识别模块；研究人脸识别训练检测系统以及多算法人脸识别平台；研究安检票务一体化试点设备和系统，确保实现绿通人员快速安检过闸。

国内外技术对比：目前国内轨道交通业内，部分城市已经开始进行无感支付过闸的试点工作，但乘客数量仍控制在百万以内；国外轨道交通领域，暂无关于人脸识别技术的应用案例。

智慧安检与票务系统融合方案具备千万级人脸识别能力，基于13 万测试集的人脸识别算法正确率指标超过99.99%；基于人脸识别的无感支付系统，满足业务交易精准配对扣费和前端乘客信息获取需求。

6.智慧列车技术创新

研究内容及关键技术：一是车门上下车计算技术：创新性使用3D 头肩检测、人像自动去重、热力图模糊识别、分色热力图等算法，适配地铁车厢特有的低层高、大门宽的场景应用；二是车厢异常行为分析技术：创新性使用语音识别、人体姿态识别多模态技术实现车厢内乘客异常行为的检测；三是车厢拥挤度计算技术：创新性使用俯视视角和全景鱼眼视场下车厢拥挤度算法和清人清物算法的研究及应用。

三、信息化产品选型

近年来随着国家交通强国战略的大力推进，国内不少城市在智慧乘客服务方向进行了探索研究，如广州地铁在票务安检融合、自助客服设备、集中后台客服等乘客服务环节有了积极探索，并在一些车站进行落地验证。同时，世界各国面对不断提高的乘客服务要求，都在大力推进新兴数字技术在轨道交通中的应用，力图提高运行的可靠性和服务质量，实现城市轨道交通智慧化。

本项目面向乘客全出行链的智慧乘客服务及其关键技术进行研究，基于全新的服务理念，采用云架构技术，从乘客信息服务和乘客交互服务两方面出发，进行自主设计、自主研发、实际项目验证，在智慧乘客服务体系下搭建全出行链智慧乘客服务中心平台和各环节不同专业智慧乘客服务系统，打造轨道交通乘客服务的北京模式。

四、信息化实施过程及应用系统内容

（一）项目实施过程

本项目立足北京城市轨道交通乘客服务进行建设，包含中心平台和多个智慧化乘客服务专业系统，其中智慧乘客服务APP 和热线系统相比其他系统的实施进度略有提前，实施过程包括如下几个阶段：

2020 年底完成项目前期筹划；2021 年1 月智慧乘客服务APP 和热线系统完成需求分析，1 月至3月其他系统进行业务需求分析；2021 年3 月智慧乘客服务热线系统开发完成，月底开始上线试运行；2021 年6 月智慧乘客服务APP 系统开发完成，月底开始上线试运行；2021 年6 月完成智慧乘客服务中心平台和融合发布、客流预测、票检安检一体化、召援、智慧列车等专业系统的设计，并启动开发工作；2021 年10 月底智慧乘客服务APP 和热线系统正式上线运行；2021 年12 月中旬，智慧乘客服务中心平台和各专业系统完成开发、测试，并在北京地铁11 号线西段（冬奥支线）开通前组织进行试运行；2021 年12 月系统随着冬奥支线的开通，正式在北京市轨道交通指挥中心和冬奥支线上线运行。

（二）应用系统内容

智慧乘客服务体系及相关系统，从乘客视角和运营视角两方面进行设计开发，并应用于乘客服务和运营管理，内容如下：

1.乘客视角

常态情况下，实现出行全链路乘客服务，包括出行前规划、出行中伴随、出站后接驳等全过程服务（图4）；突发事件情况下，提前获取运营信息、突发事件提醒、绕行路径推荐、交通方式改乘提醒等（图5）。

图4 智慧乘客服务体系及相关系统（常规）

图5 智慧乘客服务体系及相关系统（突发事件情况）

2.运营视角

从乘客服务运营管理角度，期望丰富乘客信息的感知手段，增强乘客触达和服务能力，提升处置效率，持续做好乘客服务的评估和优化提升，形成管理闭环（图6）。

图6 运营视角下智慧乘客服务体系及相关系统

五、信息化建设成效

通过本项目的研究和落地实施，面向乘客打造全出行链智慧乘客服务，切实提升出行全流程体验，在国内首先建成了智慧乘客信息服务中心平台，率先在北京市轨道交通指挥中心和冬奥支线落地应用，为乘客提供智慧便捷的轨道交通出行服务。

（一）经济及社会效益

1.提供全新建设思路，推动智慧轨道交通创新发展。通过本项目打造了覆盖乘客全出行链的智慧乘客服务体系，创新研究了包括信息感知、融合发布、一体化召援、智能路径推荐、智慧票检和安检融合、智慧列车等多项应用技术，由北京轨道交通生产业务云平台提供硬件资源，共享统一的服务终端，相比传统系统模式，建设成本降低约20%。项目成果的落地应用，为智慧轨道交通发展提供了全新的建设思路，必将大大推动轨道交通事业的创新发展。

2.提升乘客出行体验，增强获得感、幸福感。智慧乘客服务体系实现了乘客全出行链的信息服务和交互服务的深度融合，打破传统的各自独立单一服务模式，满足乘客信息需求的个性化精准匹配，实现信息交互渠道和交互手段的多样化，及时解决乘客出行过程中的急难愁盼问题，进一步提升了乘客出行体验，增强人民的获得感、幸福感，也有利于社会的繁荣稳定。

3.提升绿色出行的吸引力，助力国家“双碳”目标的实现。通过智慧乘客服务体系的建设和项目的落地应用，提升了乘客的出行体验，进一步增强了居民对于轨道交通作为绿色低碳出行方式的吸引力，必将降低小汽车、地面公交等出行比例，间接减少因道路交通拥堵所产生的碳排放，助力国家实现“双碳”生态效益目标。

（二）知识产权及专利成果

通过本项目的研究及建设，取得软件著作权1项；外观专利成果4 项：北京轨道交通APP 软件著作权登记证书；用于显示屏幕面板的信息展示图形用户界面外观设计专利证书（ZL202130628338.2）；用于显示屏幕面板的信息展示图形用户界面外观设计专利证书（ZL202130628624.9）；驾驶员行为分析设备外观设计专利证（ZL202230211377.7）；乘客上下车计数器外观设计专利证书（ZL202230229334.1）。

本项目结合城市轨道交通行业发展现状，按照《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》要求，为提高乘客服务的信息化、便捷化、舒适化、智能化水平，研究形成了面向乘客全出行链的智慧乘客信息服务体系，通过构建全方位、多渠道融合、统一、便捷智慧乘客服务体系，实现乘客信息服务的重大转变。相关技术后续将在新建和改造线路继续推广应用，逐步形成智慧乘客服务的“北京模式”，助力实现城市轨道交通行业的智慧化升级，打造可持续自适应成长的“智慧乘客服务体系”。