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    上海地铁三色状态运营信息系统
    2014-11-28 12:22:14   来源:tranbbs.com      作者:沈峰    评论:0 点击:

    1 概述1.1 研究背景自1993 年上海市内首条轨道交通线路“上海地铁1 号线”投入试运行以来,迄今上海市已拥有12条地铁营运线路,覆盖多达274 座车站、8 个运营控制指挥中心,营运总里程超过400km,在世界范围内这庞大复杂的城市地铁网络亦处于领先地位。目前整个轨道网络的日均客流已经突破了400 万人次,占城市公共交通出行总量约 40%左右,而且还在以环比增长10%左右的速度增加,部分线路已经出现了高峰时段列车拥挤、客流滞留的问题,如何提高轨道交通的网络化运营效率已经成为当前急切需要解决的难题。目前,上海地铁已建成了各类轨道交通信息系统,如:自动售检票系统、信息传输系统、电话系统、广播系统、时钟系统、信号系统、电视监控系统、乘客信息系统、环境与设备监控系统、防灾报警系统、电力监控系统等,这些系统保障了轨道交通网络自动化运营的可靠和稳定[1]。以网络统筹、系统整合,实现信息资源利用高度共享与集约化为目标,上海地铁2006 年起建成上海轨道交通网络运营协调与应急指挥中心(简称COCC),COCC 汇聚了各个轨道交通信息系统采集的实时和历史信息,该中心的主要职能为组织与调度上海地铁的网络化营运,而地铁运营三色状态的分析与发布也是其的主要管理业务之一。1.2 TOS 系统概述上海地铁网络三色状态运营信息系统(简称TOS 系统)则是COCC 三色状态分析和发布业务的主要支撑平台。TOS 系统基于目前较成熟应用的售检票系统(AFC)[2]、列车自动监视系统(ATS)、列车称重系统等系统采集的轨道网络运营的实时和历史数据,通过多种数据模型处理计算生成多项定量化的、实时性较强的运营服务指标,并通过广播/电台/电视、动态网页、手机短信、自助查询终端及PIS 屏等多种方式向社会公众发布TOS 系统运营服务信息。TOS 系统于2010 年完成建设,该系统通过 “红、黄、绿”三色状态生动地向公众转递当前交通质量状况,因此系统缩写命名为TOS(三色运营状态TRI-COLOR OPERATING STATUS 的简称)。在地铁正常运营时,TOS 系统通过三色图文向公众提供实时的轨道拥堵信息,帮助乘客选择设计最优的出行路径。而当地铁发生停运等问题时,根据预先设定的紧急预案,TOS 系统将发布疏导信息,避免造成客流大量积压导致交通瘫痪,起到疏散诱导作用。2 系统结构根据功能设计TOS 系统可划分为三大主要子系统(如图1 所示):实时数据采集子系统、运营状态分析子系统、信息发布子系统。blob.png实时数据采集子系统需针对轨道交通全路网络所覆盖车站和在线运营列车采集实时数据,获知车站关键区域及行驶列车车厢内的客流密度、列车实际运行轨迹信息、列车班次运行计划,及位于车辆、车站处重要设施设备的运行状态。为准确、实时地获知并判断全路网络、线路、车站/车场的运营状态,需要从客流数据以及故障信息数据两方面开展采集工作,并监控确保所获数据的完整性、准确性、实时性及数据质量。运营状态分析子系统是整个系统的后端系统,也是系统的核心;它负责汇集由实时数据采集子系统采集上传的异构数据源,经系统模型处理,生成多种营运指标数值,包括断面客流、饱和拥挤度等量化指标,计算频率为每20s 一次。根据系统预设的着色规则,对各量化指标进行综合处理,以“红、黄、绿”三色作为主要定性指标输出结果到信息发布子系统,由信息发布子系统负责将三色结果传送到各显示终端及外界媒体。信息发布子系统负责将系统发布的指令通过传输网络发布到各外部信息呈现系统,呈现系统根据既有逻辑执行指令,负责把服务信息展现给乘客和轨道交通的相关管理部门。系统发布信息可覆盖到乘客行进路径所在的连续空间,甚至从“乘客出门、到达地铁车站、进入地铁、到达售票区、进入站厅、站台候车、列车上”这一完整的过程。乘客可通过手机、车站外的鸿运国际娱乐司标、出入口动态信息屏、售票区域和站厅的交互查询屏、站台PIS 屏、列车PIS 屏、广播/电视/电台等多种方式获取运营信息,及时了解轨道交通运营状况,相应调整个人出行路径。3 三色运营状态判别原理3.1 三色运营状态指标定义TOS 系统将轨道全路网状态抽象为两类发布对象:车站站台及两相邻站间的区间。如图2 所示,包围站点的两个半圆分别表示站点的上下行站台,站点间的有向线段表示区间。blob.png对于地铁运营状态即乘客的服务水平指标的研究国内已有相关的基础[3],但这些指标大都无法全面快速地反映轨道全网络的状态。因此,为了乘客和地铁运营管理者能更直观、快速地了解轨道交通网络的运营状态,系统采用绿、黄、红三种颜色对每个状态发布对象进行描述,其中:绿色为运营畅通状态。表示运输能力充足,站点和列车能够持续提供正常服务,候车乘客及车内乘客舒适度较高;黄色为运营拥挤状态。表示运输服务能力不足,列车或车站处于拥挤状态,乘客舒适度下降;红色为运营中断状态。表示乘客出行路径阻断或运营服务设施关闭,包括列车严重延误、线路/部分区段停运、站点运营服务停止、换乘停止等状态。具体的三色状态判别原则如表1 所示.
    blob.png3.2 三色运营状态判别流程三色运营状态判别流程大致可分为三个重要的过程:多源数据预处理、数据质量控制、实时客流预测、三色状态判别。(1)多源数据预处理系统数据来源于多个业务系统,包括:售检票清分系统、列车信号系统、列车称重系统、应急管理预案系统、设施设备管理系统等,接入的数据包括:票务清分数据、列车信号数据、列车称重数据、设备故障信息、限流管理信息以及人工录入信息等数据。这些数据的格式、形态以及语义都存在着异构型,因此系统首先对这些海量多源异构数据进行预处理,统一其在时空以及对象描述上的语义理解,并设计了面向轨道交通运营质量评价分析的数据表达规范。(2)数据质量控制接入数据的缺失和错误都将会导致轨道运营状态分析结果精度的偏差,因此需要对每一个来源数据进行数据质量的控制,分析不同类型数据质量对于轨道交通运营质量评价可能产生的影响,依据数据分析的需求,制定各来源数据的数据质量的控制目标,,对异常数据的数据质量进行监控,并对异常的数据进行剔除、修补等处理。(3)实时客流预测实时客流预测是分析系统核心数据处理模块之一。目前,轨道网络断面客流的推算大都通过离线处理历史数据,通过完成OD 出行的客流信息反推其出行的路径[4]以及出行过程进而获取各断面随时间变化的动态客流信息。但这种方法无法满足轨道网络实时运营状态提取的要求,实时客流预测的主要的难点在于要在客流处于在途的状态即未完成OD 出行的情况下,对其可能出行的路径概率进行预测,并结合实时的列车运营信息推算轨道网络断面的实时客流需求。系统采用基于了一种基于历史与实时数据融合的轨道网络断面客流预测模型,通过4 个关键步骤完成轨道网络实时断面客流的预测,如图3 所示。blob.png通过对进站客流进行预测获取轨道网络的实时客流需求,结合工作日类型、时间段、天气情况对利用贝叶斯推理模型推测客流可能的出行OD,并根据乘客路径选择模型分析客流选择不同出行路径的概率,最终结合客流分配结果以及基于列车运行时间的客流推演模型计算获得轨道网络断面客流的预测结果,经事后抽样选取样本与票务清分推算的断面客流数据对比准确度可达到 85%以上,如图4 所示。blob.png(4)三色状态判别系统依据轨道三色状态的定义和标准,通过对多源数据的组织和融合,完成相关对象状态描述的关键表征指标的计算,包括:轨道站点的客流密度、区间客流拥挤度以及区间列车延误等。blob.pngblob.png4 结论目前,系统已经建设完成,实现了上海地铁全网络的三色状态发布,覆盖范围包括11 条运营线路400 多个站点,并通过电视台、广播、网站以及地铁乘客信息系统系统等多种渠道向社会发布实时的轨道运营状态信息,为出行者轨道出行路径选择提供服务;同时该系统也应用于上海地铁的日常运营管理工作中,通过不间断地向管理者提供详细的轨道实时运营指标,为保障上海地铁的稳定运行,及时排除故障提供决策支持。参考文献[1] 顾伟华、毕湘利. 建设安全、可靠、高效的城市轨道交通网络. 城市轨道交通研究,2006, 9(5).[2] 蒋家升. 清分子系统在广州地铁AFC 系统中的应用. 都市快轨交通,2009, 22(3).[3] 陈旻瑜. 地铁乘客服务水平评价体系研究. 城市轨道交通研究. 2006, 9(9).[4] 杜鹏、刘超、刘智丽. 地铁通道换乘乘客走行时间规律研究. 交通运输系统工程与信息,2010, 50.
    责任编辑:millay
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    [专栏文章:2 篇]人物简介
      2008年8月毕业于同济大学交通信息工程及控制,同年进入上海电科智能系统股份有限公司工作,长期担任公共交通事业部副总经理。承担了多项国家、省部级科研项目以及部分技术研发项目,包括:国家863科技计划“交通状态全息感知与交通战略实验室”(子课题负责人)、上海市科委科技启明星项目“轨道交通实时运营状态评价分析技术”、上海市人才资助项目“基于在线仿真的轨道交通实时运营状态评价分析技术”、上海市普陀区科委创新人才项目“多模式城市快速路交通态势预测技术”
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