西南交通大学交通运输与物流学院 611756
一、研发背景
以地铁、轻轨为代表的城市轨道交通系统在都市运输中发挥的作用日趋庞大，快捷方便、运输量大等优点也使其受到越来越多的人群的青睐。
然而，地铁作为一种交通工具，本身也存在许多缺点，“地铁车厢客流分布不均匀”便是客观存在的几大缺陷之一。
“地铁车厢客流分布不均匀”是指一列列车在运行过程中，因为内部疏导设计不合理、外部乘降客流不稳定等一系列因素造成的每节车厢乘客数目不均匀的现象，通常表现为“两头拥挤、中间空闲”，或者“两头空闲、中间拥挤”，这种现象尤其会出现在起点站、终点站，或者客流量巨大的中间车站（如枢纽站、换乘站等）。
“地铁车厢客流分布不均匀”的现象，从本质上讲，是一种不必要的公共资源浪费的现象。由它引起的不必要的混乱与拥挤会造成客流组织的错乱，从而影响运输效率与安全。与此同时，这种不必要的混乱与拥挤会造成出行乘客生理与心理的不适，违背了人机工程学和旅客心理学中城市轨道交通以人为本的设计理念。
本系统针对以上弊端，通过软硬件结合的方式实现实时监控地铁中每节车厢的人数，然后通过合理的诱导措施实现当次列车在当时条件下客流分布的最大均匀化。
二、诱导系统开发的目的及应用价值
2.1诱导系统开发的目的
众所周知，城市轨道交通作为一个城市的基础设施，应该以便捷、舒适、人性化为宗旨。然而，当今城市轨道交通普遍给人留下拥挤、混乱、嘈杂等负面影响，例如北京地铁、上海地铁、成都地铁等，这是由于设计者和管理层只注重运营成本以及效益导致的。为解决地铁车厢客流分布不均的现象，我们设计了地铁客流均匀分布诱导系统，该系统建立在软硬件结合的平台上，通过RFID（射频技术）和红外无线识别技术，实时监控地铁上每节车厢的人数，并通过无线传输技术将人数信息汇入调度中心，经过整编后将数据传输至站台ＬＥＤ屏，从而实现数据直观化、可视化，为站台候车乘客提供来车每节车厢客流分布状况等信息。乘客根据此信息做出自我判断，走向人数较少的车厢。经过不断的乘降与诱导，最终实现车厢客流均匀分布。
2.2诱导系统开发的应用价值
1、对于乘客
通过本系统我们可以得出每节车厢相对精确的人数，在下一站的乘客掌握了来车每一节车厢的人数信息，可以根据自身判断选择在哪节车厢外后车，从而达到诱导目的。
2、对于司机及站务
站务掌握每节车厢的拥挤程度，当乘客没有按照指示进行候车时，站务可以疏导乘客有秩序的候车，达到正反馈调节的目的。当乘客注意到来车乘客数量信息，出现多数乘客在同一车厢外候车时，站务可以进行一定的疏导，合理安排候车乘客的分布，从而达到负反馈调节的目的。
3、对于运营高层
本系统在理论上可以相对精确地统计出任意时间点时任意列车的任意车厢的乘客人数，这对于高层的统计是有很大帮助的。例如成都地铁官方微博每天都会更新一条微博，公布当日旅客发送量。如果本系统可以得到大量的推广，那么微博便可以同时公布当日何时、在哪节车厢为客流最拥挤，哪节车厢又最为空旷。那么官方的统计也会上升到一个新的层次。
三、诱导系统的硬件组成及原理介绍
3.1 RFID无线射频识别系统的介绍
RFID技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。
射频标签是产品电子代码（EPC）的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通 并对其进行识别和读写。RFID技术作为构建“物联网” 的关键技术近年来受到人们的关注。目前RFID技术应用很广，如图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。
某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池，这种标签称为无源标签，本系统使用的就是这种标签。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内，在本系统中，标签被嵌入到地铁卡中，或单程票中。
RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的RFID大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。本系统使用的为高频方式。
3.2红外识别系统的介绍
红外识别系统是利用红外线来进行数据处理的一种传感器，有灵敏度高等优点，红外线传感器可以与其他装置组合使用。利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，反应快等优点。
红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类，在这里我们主要使用反射式。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化（这种变化可能是变大也可能是变小，因为热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻），通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。
本系统中红外线装置原理如图
该装置能发出并检测红外线，当人进入该装置的作用区域内，即可判断人体的行进方向，装置电路原理见图。
四、前景预测及不足之处
5.1前景预测
本系统的应用前景十分广阔，尽管对相关课题质疑是长期存在的，但根据辩证唯物法的基本原理，有关功能的最终实现是必然的
首先，人类进步的过程就是人类不断解决矛盾、追求进一步精确的过程。从乘客、站务通过肉眼判断车厢拥挤程度的定型方法到人数数据的定量化、可视化，这便是一个“质的飞跃”。我们的产品便是追求的定量途径，是进步的体现。
其次，本产品的一大优势还体现在其低廉的成本，根据核算相关成本（用户端、信号端、信息传播端），本套系统如果真能实现推广运用，它的投资成本是完全控制在百万元级别的，这对于每公里造价数亿的地铁来说，只是一个非常小的数目。
5.2不足之处
本系统尚处于实验阶段，虽然已实现了相关功能，但是并不能做到方向、数目等方面的“万无一失”。对于高强度客流的城市轨道交通运载工具而言，技术功能一旦出现较大面积的失实即是前功尽弃，毫无价值。因此，本系统若要真正投入使用，在优化与调试环节的方面要继续走下去的路还是相当漫长的。
论文作者:杨泽林
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/30
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