5G智慧地铁建设方案

智慧升级5G智慧地铁建设方案2020•1.1轨道交通智能化•1.2驱动创新应用升级一、智慧地铁发展背景1.1地铁交通智能化23,36030,50029,70051,07071,30773,400增.KM增20000.KM增40000.KM增60000.KM增80000.KM201120142015201620172018轨道交通新增运营线路里程1目前，中国大陆及港台地区城市地铁运营规模列世界第一。已成为世界最大的城市地铁交通建设市场。地铁总里程将超过万公里。拥有地铁的城市从2005年的8个增加到2020年的45个。26%23%17%13%11%10%轨道智能化系统产值构成比例信号系统综合监控系统自动售检票系统综合安防系统通信系统乘客资讯系统《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》1.1轨道交通智能化1轨道交通智能化系统是智能交通、智慧城市的重要组成。《规划纲要》明确指出，“高速轨道交通系统”和“智能交通管系统”优先发展。轨道交通智能化系统是现代轨道交通发展的必然趋势。2019—2020年迎来轨道智能化系统项目集中验收，将在更大范围建设中应用和普及。1.2驱动创新应用升级人工智能云计算物联网5G环境数据政府及企业运营数据个人及家庭活动数据eMBB增强型移动宽带eMTC增强型移动宽带URLLC增强型移动宽带5G网络为新基建底层技术。带来整个信息基地设施的革命性升级。构建强有力网络基础设施平台，将会产生新的海量数据，驱动未来更丰富的创新应用趋势。一.网络设施基础平台：5G网络和人工智能、云计算、物联网将会构成新的网络基础设施。二.数据集：通过5G网络发掘和输入更多的环境数据、政府及企业的运营管理数据、个人及家庭活动数据，海量数据将通过大规模的云服务应用在环境应用、政府运作、个人生活领域，催生更多的新社会运作模式。三.创新应用：最有潜力的应用特征有三个：•1、增强型移动宽带（eMBB）：提供理好的移动数据连接，带来固定无线接入和传统固定宽带竞争。•2、超可靠低延迟通信（uRLLC）：应用在实时性要求高的医疗、工业、应急指挥等领域发挥关键作用。•3、海量机器通信（mMTC)：应用在覆盖范围和大量连接能力的智能电网和智慧城市等领域。5G•2.1地铁的智慧需求与挑战•2.2智慧+5G助力地铁运营转型升级二、5G时代地铁运营智慧转型•运营安全：地铁是由人员、设备、管理和环境组成的一个复合的、多层次的运营安全系统，超大客运量常态化在不断考验车站总体的安全治理能力。客流不仅冲击重要换乘车站，同时使新线和旧线运能不匹配的矛盾突出。•截至2019年12月31日，中国内地已开通城轨交通线路长度共计6730.27千米，其中，地铁5187.02千米；轻轨255.40千米；单轨98.50千米；市域快轨715.61千米；现代有轨电车405.64千米；磁浮交通57.90千米；APM10.20千米。（数据来源：中国城市轨道交通协会。）•庞大的客流量对于车站运营质量提出了更高的要求。•需要考虑如果借助逐步升级的数字化视频体系，实现广泛、连续•实时、跨站协同的智慧运营管理。2.1地铁的智慧需求与挑战•乘客服务：在城市化加速、客运压力加大的时代，城市市民不断追求更安全、更便捷、更智慧的交通出行方式，以及个性化服务和丰富的多元性乘坐体验。•乘客在轨道交通出行的过程中，依然会存在移动互联网需求，而且移动互联网的需求会与当前技术的发展保持同步，可能会涉及视频点播/直播、视频通话、视频会议、视频监控等大视频业务。需要考虑在轨道交通人员密集环境下，特别是乘客在列车车厢内，如何满足公众移动通信的需求。需求&挑战运营安全乘客服务运维保障•设备运行强度大，维保人员工作量增加，夜间维护窗口时间短。•车辆运维保障平均人车比0.6•智能运维建设为抓手，综合先进的自动化控制技术，智能化分析技术和系统集成技术，改造提升传统车站监控系统的技术等级，激活信息数据连接能力，提升智能地铁数据分析和决策能力。•降低人工服务和人工操作频次，提高车站客运、设备、人员管理能力2.12智慧+5G助力地铁运营转型升级1、升级视频监控技术，由模拟转向数字技术，构建基于云计算视频服务平台，纳入各类人工智能技术，提升视频应用效能。2、检查整站厅层、换乘通道乘客流向情况展示，结合客流拥挤程度与车站地理空间，实时反映全站客流分布、行进速度、拥挤程度（流速图），展示乘客流向和密度情况。3、实现全智智慧管控，加强按线路或区域跨站协同运营管理，实现全业务、全场景、智能识别、实时化、全局化的管理和控制。1、通过智能购票、语音互动智能查询终端、智能客服应用的智能语音服务，提升车站管理效能，减少乘客困扰、降低站内服务成本、提高乘客出行体验。2、未来可延伸各类智能客服、室内导航、精准推荐、自助服务、无感通行（过闸）等创新服务与体验升级1、加强车辆运维业务的数据协同，以车地无线监测分析系统和车轨旁在线检测系统为终端应用，达到“车—人”数据联通，从而在业务层支持运维保障。2、实现车辆的实时监视、异常排故、故障分析、日检维护，最终优化流程、辅助决策、降本增效、保障运营安全稳定。3、实现面向设备的自动诊断和故障预警，提升车站设备的管理效率和客流组织、客流导引。1、运营安全管理解决方案2、车站乘客服务解决方案3、运维保障升级解决方案5G为代表的新一代信息技术的融合和应用，是未来轨道交通发展、应对特大城市公共交通运营保障需求的重要手段。地铁及车站的运营、服务与保障具有客流量大、数据并发高、跨站点协同、实时性要求高、数据分析复杂等特征与挑战。•3.1基于5G的地铁智慧运营•3.2三大场景九大应用的总体架构三、基于5G的智慧地铁运营服务体系建设3.1、基于5G的智慧地铁运营服务体系建设•基于5G网络高宽带技术，建立“车-地”通信高速通路，实现车载信号数据下载、车载视频数据存储等关键业务应用；•信托5G网络广连接特性，对信号、通信、机电、供电、车辆、工务等多专业设备统一管理，实现跨专业的故障诊断、数据分析管理等创新应用；•引入5G网络低延技术，将人工智能和计算能力前置，实现信号处理、列车控制的实时处理，对地铁列车无人驾驶等创新应用提供支持。•基于5G高速入网的车载视频系统进行无线传输；•满足高速转储需求，调整上行增强型接入基站配置（时缝配比7：3）；•适配5G网络演进功能技术特性，后期可兼容无缝接入网络切片技术等应用；•边缘计算节点实现对视频和列车运行数据的快速处理；•实现对车载信号数据的全量下载、车载视频数据的实时传输；•城市轨道交通智慧运营云平台提供深入分析处理、管理控制和可视化展示等功能；3.1.1高宽带（eMBB)支持全专业智能运维•基于5G接入网实现物联采集平台的广连接数据采集；•实现全专业设备的统一设备状态视图管理，构建网络全专业关键设施设备在线监测知识图谱，利用GIS视角、网络视角、线网图视角、BIM视角呈现路网全专业关键设备设施状态及指标；包括宏观网络级、中观枢纽级、微观车站级。•跨专业结合部的故障诊断及预警分析，梳理信号车辆结合部、信号工务结合部、信号供电结合、通信供电结合部、通信车辆结合部、机电供电结合部、车辆工务结合部的设备和数据关系，实现跨专业结合部的故障诊断及预警分析，排除结合部盲区风险隐患。•设备全生命周期健康管理，汇聚设备从出厂到报废的全生命周期维护数据，形成设备动态履历，并连续生成设备健康值，为设备维护计划决策提供依据。•城市轨道交通智慧运营云平台实现数据整合，实现全专业整合的大数据规律分析等功能。3.1.2广连接（mMTC支持全专业智能运维）•基于5G低时延技术，实现AI能力前置，对车辆、线路运营运维联动管理提供支持。•建立一套根据运维数据对列车运行及故障处理事态可预测、可快速自动决策的机制。通过全专业运维数据的智能分析，动态生成应急预案、动态预测故障延时、影响范围、实现可靠、安全的运营交互联动。•城市轨道交通智慧运营云平台将人工智能和计算能力前置、提供对信号处理、列车控制的实时处理，后续可对地铁列车无人驾驶、车站机电设备自动运行、火灾等突发事件应急响应等创新应用提供支持。3.3.3低时延（uRLLC）支持全专业智能运维采用5G技术构建智慧地铁运营体系的无线网络通道，构建从基础设施层、能力平台层到智慧应用层的一体化平台构架，实现智能感知、智能联动、智能分析的能力，支撑上层运营、服务、运维三大智慧场景及其中九大应用，用数据驱动安全、效率、效益和服务的提升。3.2三大场景九大应用的总体架构三大场景九大应用•4.1智慧运营场景•4.2智慧服务场景•4.3智慧维保场景四、智慧地铁应用场景•一、基于大数据的客流态势分析应用•综合地铁列车信号数据、列车称重数据、ARC清分数据、电信信令数据、监控视频数据和移动高清视频数据等多数据源，通过5G高宽带网络实现数据传输，基于数据中台技术进行汇总和综合分析，实现对地铁厅站的客流感知预警等态势分析应用。•应用内容：1.结合BIM的站厅站台客流实时热力图，反映客流拥挤情况。2.进入站馆客流热力图，反映场馆整体客流情况。3.进入站馆客流导流示意图，展示当前场馆导流情况。4.根据历史数据进行常态分析，实现全天客流趋势，对地铁运营客流进行15分钟后的预测和预警。4.1智慧地铁运营场景•二、基于高清视频的客流疏导应用•根据多个车站及主要人群集散地（比如站点）周边不同的客流场景，及时给出调整客流组织和行车策略的建议，高效的进行大客流的疏散。实现客流与列车的动态调整联合指挥。通过掌握实时客流及预测大客流场景和列车动态运行情况，为地铁运营执行大客流应急预案，实现客流疏散引导等服务。•应用内容：1.高清视频5G实时直播地铁出入口外蓄客排队情况。2.站务人员通过5G-AR眼镜实时回传站厅站台关键区域客流情况。3.指挥长在大屏接收站务人员佩戴的5G-AR眼镜回传视频，观察应急预案的执行情况和效果，并实时下达调整指令。4.根据入口的排队情况，触发应急预案通知引导客流。•三、三站三线联动运能优化应用•根据运营策略和实时客流数据，跟踪交路配比、每个交路车辆对数、运行间隔及备车数量等配置。如果发现客流和运营策略不匹配的情况及时预警，并给出相应的调整建议，供网调决策后下发线路调度执行。针对大客流场景，实现列车调度、行车组织等预案执行，实现相关的三站三线联动和运能优化。•应用内容：1.实现三线ATS行车信息，结合运行图和车辆稳重信息，计算运能。2.显示三站的客流与三线运能匹配情况，给出相应的策略提示。3.预设早晚高峰、平峰时期的交路配比，包括交路车辆对数、运行间隔以及备车数量，根据客流和运能匹配情况，及时预警，并给出相应的调整建议，供网调决策后下发线路调度执行。•优化应用疏导应用分析应用运营场景4.2智慧服务场景服务场景•一、全5G覆盖•建立基于5G和云服务的乘客体验区，提供包括高速网络下载体验，高清视频现场直播等服务。通过在车站站厅层设置乘客5G体验区，对比手机使用4G信号下载与连接5G下载两者的网速差距，让乘客体验5G的大带宽、代延迟特点。•应用内容：•1、5G覆盖情况合图。•2、5G设备工作情况•3、5G网络速率实测。•三、基于5G的客服机器人•构建基于语音识别、视频问询、人脸识别、体感交互、室内定位和导航视觉等多种智能人机交互能力的本体系统，在覆盖区域布设地铁客户机器人，基于人脸识别、AI技术，结合5G高速网络，实现对地铁乘客的交互式智能化服务。•应用内容：•1、地铁客服机器人通过5G获取互联网数据，支持与地铁乘客的交互应用。•2、地铁客服机器人通过5G获取云端的人脸识别、AI等分析能力，支持与地铁乘客的智能化服务。•二、出行辅助•结合地铁线路数据，实时运营数据和历史数据，经分析处理后，为地铁乘客提供前往目的地的最佳地铁路径建议，以及预测的通行时间。•应用内容：•提供从当前车站到目的地的最佳地铁路径建议，包括所需地铁票价和预测通行时间。全5G覆盖出行辅助客服机器人•3、5G-AR辅助车站巡检•利用5G网络大宽带、低时延的特性，通过5G-AR眼镜，对车站工作人员的巡检工作提供支持，将第