智慧城轨

陈俊龙：

博士，教授，博士生导师，华南理工大学计算机科学与工程学院院长，广东省计算智能与网络空间信息重点实验室主任，工程研究中心建设项目“健康智能感知与数学平行人”中心主任，中国自动化学会副理事长。IEEE Fellow、AAAS Fellow、IAPR Fellow、自动化学会(CAA)及香港工程师学会(HKIE) Fellow，欧洲科学院院士（Academia Europaea）、欧洲科学与艺术院院士（European Academy of Sciences and Arts），曾任IEEE两个顶级学术期刊的主编。连续5年（2018—2022）入选科睿唯安（Clarivate Analytic）计算机学科及工程双学科全球“高被引科学家”。2018年荣获IEEE系统科学控制论的最高学术奖——IEEE 诺伯特·维纳奖（Norbert Wiener Award）。荣获2021年度IEEE Joseph G. Wohl 终身成就奖及第十一届“吴文俊人工智能杰出贡献奖”。

第一章 城轨加速走向智慧化 001

一、智慧城轨的前世今生003

（一）城轨的发展历程003

（二）初识智慧城轨006

（三）国内外智慧城轨的发展009

二、新基建下的智慧城轨010

（一）从“运力”迈向“算力”012

（二）从高耗能到绿色节能 013

（三）从传统产业向数字化转型014

第二章为城轨装上智慧“大脑”

一、城轨“大脑”是什么018

（一）AI是城轨“大脑”的数字底座019

（二）城轨“大脑”向AI全覆盖演进 021

（三）AI是城轨“大脑”的核心技术024

二、城轨“大脑”动起来027

（一）城轨“大脑”运行的基础条件027

（二）城轨“大脑”的运行安全028

（三）城轨“大脑”劳逸结合029

三、让城轨“大脑”拥有记忆031

（一）城轨“大脑”的记忆031

（二）城轨“大脑”的核心能力032

四、让城轨“大脑”学会思考034

（一）大数据+大算力+强算法034

（二）AI语音与乘客对话 036

（三）AI视觉识别乘客身份 036

（四）AI与看图说话037

（五）AI监测与业务自主分析 037

（六）AI决策评估城轨健康状态038

五、城轨“大脑”开始成长039

（一）城轨“大脑”的自主进化039

（二）AI客服人机对话040

（三）AI算法为城轨省电 041

（四）AI为城轨“把脉”042

（五）AI预测客流 043

第三章智能连接重塑城轨的“神经网络”047

一、泛在连接重塑城轨“神经网络”048

（一）5G与智慧城轨048

（二）Wi-Fi6与智慧城轨 051

（三）当列车开始相互对话052

（四）IoT让智慧城轨万物互联053

（五）地理信息系统与城轨融合的多场景应用053

二、数据是城轨的“知识”

（一）流处理技术提升数据时效性055

（二）数据治理提升价值密度056

（三)智能分析结果反哺城轨运营057

第四章神通广大的城轨智能交互061

一、城轨的实时感知与交互062

（一）城轨慧眼识人062

（二）城轨智能对话063

（三）行走中的客服机器人066

（四）不一样的AI巡检员 068

二、云边端协同融合城轨“身体”与“大脑”073

（一）云边端业务协同073

（二）边缘智能技术在车站中的应用075

第五章 智慧城轨全场景应用 081

一、精准便捷的乘客服务082

（一）智慧票务082

（二）无感乘车087

（三）智能导引089

（四）智能客服090

（五）智慧导航092

（六）智慧招援 093

（七）智慧便民094

二、全面高效的智能安防 095

（一）智慧安检095

（二）智能安防097

（三）智慧应急 100

三、智能高效的运营组织102

（一）智慧客流102

（二）智慧调度106

（三）智慧列车108

（四）智慧车站110

四、数据驱动的智能运维119

（一）昂贵的城轨运维119

（二）智能运维的难点122

（三）AI赋能传统运维123

（四）智能运维的前沿技术125

五、智能重塑城轨绿色发展126

（一）城轨能耗126

（二）“双碳”目标与绿色城轨127

（三）AI技术助力绿色城轨建设129

参考文献132

2020年4月，国家发展和改革委员会就新型基础设施建设（以下简称新基建）概念首次做出解释，即新基建是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。此后，国家多次强调新基建的重要性。

具体地说，新基建主要包含5G基站建设、城际高速铁路和城市轨道交通（以下简称城轨）、特高压、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网7个领域（图1-1）。

新基建作为“两新一重”①建设的重要内容和国家战略部署，不仅在拉动投资、稳增长和促消费中发挥着重大作用，也是市场的“强心剂”。从长期来看，新基建对我国经济高质量发展将起到不可或缺的作用。想要在未来的博弈中抢占先机，就需要抓住新一轮技术进步的红利，加快打造数字经济时代的关键基础设施，这既是当务之急，又是对经济发展的长远支撑。

城轨作为新基建的重要组成部分，通过技术创新、信息网络、数字化转型和智能化升级，将全面强化数据连接能力，进而成为融合基础设施。

轨道交通体系的内涵是以“服务交通强国战略、支撑高质量发展、引领轨道交通科技进步、满足市民幸福出行”为总体目标，以“服务型、引领型、融合型、持续型”为总体思路，以“数字化、智能化”为技术发展方向，以“安全、可靠、便捷、精准、融合、协同、绿色可持续”为核心特征的轨道交通体系。

由此可见，人工智能技术的应用和大数据中心的构建，是现阶段智慧城轨建设的重要元素。从国家战略层面来看，遵循“推进城轨信息化，发展智能系统，建设智慧城轨”的总体建设主线，不仅契合了新基建的发展规划，也满足了传统轨道交通行业转型升级的需求。

……

本书是人工智能在城市轨道交通领域应用的科普图书，对目前城市轨道交通行业的人工智能应用进行了系统化阐述。内容包括智慧城轨的发展历程、城轨云平台的数字化底座基础上的AI、大数据、IoT、融合通信、视频、GIS等新信息通信技术的横向融合，以及城轨的建设、运营、管理、服务等基于AI能力的纵向创新应用，最后介绍了智慧城轨走向绿色发展的技术、要求等内容，展望了智慧城轨未来的发展。本书通过多维、立体化的业务场景解读，助力读者了解智慧城轨的人工智能应用。