CN111768576A - 一种地铁客流智能引导系统及引导方法 - Google Patents

一种地铁客流智能引导系统及引导方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种地铁客流智能引导系统及引导方法，其特征在于，包括数据处理控制中心，连接视频监控热力图变化以获取实时人口高峰期集聚速率；闸机口设备，在进站方向和出站方向显示红色或绿色箭头，绿色箭头允许通过，红色箭头禁止通行；发光引导地砖以及语音提示系统，对进站闸机口前等待刷闸机进站的人群进行引导，分流一部分人至新的进站闸机处；本发明的优点在于：建立基于对地铁闸机口等待人流增加速率而进行智能调节进站服务能力的系统，通过实时切换智能闸机功能，同时配合其他诱导方式，有效减少等待闸机人流拥挤程度与疏散时间，增强安全性，提高乘客服务体验。

Description

一种地铁客流智能引导系统及引导方法
技术领域
本发明涉及地铁客流指引领域，尤其涉及一种地铁客流智能引导系统及引导方法。
背景技术
目前，地铁已经成为大中城市内市民出行的主要方式，因平日上下班市民钟摆式出行特征明显，随之而来的就是早晚高峰地铁出行压力的增大，在一些大城市的一些人口大区地铁站、CBD地区的地铁站已经出现闸机口人流攒动等待刷闸机进入地铁的现象，由于地铁设计初期闸机口流量并不一定能完全反映该地铁站的人流需求，因此人群拥堵现象多发，有小偷乘势而动违法犯罪行为猖獗，造成不良社会影响，也形成一定的安全隐患。如上海市陆家嘴站，在下班高峰内由于短时期汇聚人数速率过高，造成要随着人流缓慢移动20分钟才能刷闸机进站的现象；同样的情形也出现在北京回龙观、立水桥等地铁站以及一些大城市服务需求较大的站点。因此，有效增强乘客的引导，优化提高高峰期地铁闸机口进站效率，减少安全隐患，增强乘客服务体验，变得非常重要。
由于高峰期出站乘客量取决于地铁列车到发频率与列车人流容量，且该需求并非连续状态，而是呈波峰波谷的稳定形态。与之相反，到站乘客状态是连续形式，且在高峰期人流增加速率呈明显增加态势。因此，本发明将重点放在进站客流的智能引导，通过对人流密度的视频监测并转换为热力图，从而判定人流增加速率大于现有闸机饱和刷卡通过速率，进而激活地铁客流智能引导系统，通过一种智能闸机口的进出方向功能切换，增加进站服务能力，同时通过发光地砖、指示牌等系统引导乘客至新开放的闸机口，以更好帮助乘客尽快进站，尽量减少高峰期人群汇聚等待时间，增强乘客服务体验，其必要性具有现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种地铁客流智能引导系统及引导方法，建立基于对地铁闸机口等待人流增加速率而进行智能调节进站服务能力的系统，通过实时切换智能闸机功能，同时配合其他诱导方式，有效减少等待闸机人流拥挤程度与疏散时间，增强安全性，提高乘客服务体验。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种地铁客流智能引导系统，其特征在于，包括
数据处理控制中心，连接视频监控热力图变化以获取实时人口高峰期集聚速率，通过已开放闸机口实时获取闸机整体服务能力和单位时间最大通过服务能力，通过比较闸机单位时间最大通过服务能力与人口高峰期集聚速率，以得到高峰期等候刷闸机进站人口变化率，根据该变化率实时做出判断，将出站闸机口功能进行转换；
闸机口设备，为具有双向开放功能的智能闸机，在进站方向和出站方向显示红色或绿色箭头，绿色箭头允许通过，红色箭头禁止通行；
发光引导地砖以及语音提示系统，对进站闸机口前等待刷闸机进站的人群进行引导，分流一部分人至新的进站闸机处。
进一步地，所述闸机口设备包括余额显示屏、刷卡处、双向旋转栏杆、显示屏和地面发光引导地砖，所述显示屏对称设置于闸机口设备的两端。
一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1)取X＝1，其中X为具有双向开放功能的智能闸机数，跳转至步骤S2；
步骤S2)令X＝Max(1，X)，跳转至步骤S4；
步骤S3)通过视频监控获取人流热力图高峰期集聚速率，并计算进站闸机整体服务能力；
步骤S4)比较集聚速率和进站闸机整体服务能力，得到进站人口变化率B，跳转至步骤S5；
步骤S5)判断变化率B是否大于0，若B大于0，则跳转至步骤S6，若否，则跳转至步骤S8；
步骤S6)判断X是否小于2/n，n为出站闸机总数，若是，则跳转至步骤S7；
步骤S7)令X座出站闸机功能转换，发光引导地砖发光，X数目加一，跳转至步骤S2；
步骤S8)X数目减一，并判断X是否为0，若是，则跳转至步骤S9，若否，则跳转至步骤S10；
步骤S9)关闭闸机，发光引导地砖不发光，跳转至步骤S2；
步骤S10)关闭Min(1，X)个闸机，发光引导地砖发光，跳转至步骤S2。
进一步地，所述步骤S3包括，数据处理控制中心连接视频监控热力图变化，以获取实时人口高峰期集聚速率，通过已开放闸机口实时获取闸机整体服务能力；
计算既有地铁进站闸机的服务能力，假设在高频率的刷卡进站行为中，刷公交卡通过时间为t1，投临时卡通过时间为t2，刷手机进站所需时间t3；
对于相同的闸机口，当面对每一个不同的乘客时，其刷闸机进站所需时长的数学期望为
Figure BDA0002520852580000031
其中，P(ti)表示该乘客使用ti方式进站的概率，且使用方式i刷闸机进站将要消耗ti的时间；
假设地铁共有进站闸机k个，由单个闸机每人通过需要E(t)秒，每小时通过人数为
Figure BDA0002520852580000032
每秒钟服务人数为
Figure BDA0002520852580000033
人。
进一步地，所述步骤S3包括，包括通过具有人流量采集功能的视频监控系统，对地铁进站闸机口前的等待区域A进行监控，形成实时人口密度热力图，等待区域单位面积承载人口数S，随着人口在平面集聚速度的增加，视频监控系统实时采集到面积逐渐增加的热力图，得到人口集聚速率，
假设闸机全部不开放，人口集聚速率为纯流入，假设在高峰期T1时热力图面积为A1，在高峰期T2时热力图面积为A2，人口高峰期集聚速率ΔH为：
Figure BDA0002520852580000034
进一步地，所述步骤S4包括，
比较地铁站闸机单位时间最大通过服务能力与人口高峰期集聚速率，得到高峰期等候刷闸机进站人口变化率B，其中，
Figure BDA0002520852580000035
进一步地，所述步骤S5包括，
当B大于0时，等候刷闸机进站人口集聚速率大于地铁站闸机单位时间服务能力，累积人数越来越多；
当B小于0时，等候刷闸机进站人口集聚速率小于地铁站闸机单位时间服务能力，视为地铁站闸机不处在饱和服务状态，不会有新增累积人数，已有累积人数逐渐减少。
进一步地，当B大于0时，数据处理控制中心实时做出判断，将一个出站闸机口功能进行转换，关闭其刷闸机出站功能，进行反向开放，将出站闸机变换为进站闸机功能，同时激活发光引导地砖与语音提示系统对进站闸机口前等待刷闸机进站的人群进行引导，分流一部分人至新的进站闸机处；
开放新的进站闸机口15分钟后，重新进行高峰期等候刷闸机进站人口变化率B'的计算，如B'仍旧大于0，将第二个出站闸机口功能进行转换；
在15分钟计算区间过去后，更新高峰期等候刷机进站人口变化率B”；
进一步地，在15分钟计算区间过去后,继续对B进行持续计算，当B值持续减小至小于0时，认定高峰期正在结束，将先前转换为进站功能的闸机口进站功能关闭，切换回出站状态。
本发明通过对地铁人流的实时视频监控，判断闸机口前人流增加速率，同时通过对地铁闸机饱和刷卡进站频率的计算，比较两者大小，进而激活智能闸机的双向刷卡功能，将闸机出站功能关闭并转换为闸机进站功能，并随着人流增加率渐次进行闸机功能转换直到最大可开放数量，同时通过发光地砖、智能指示牌等设备进行人流引导，从而建立起一种地铁客流智能引导系统，有效减少等待闸机人流拥挤程度与疏散时间，增强安全性，提高乘客服务体验。
附图说明
图1为本发明的具体实施流程图；
图2为本发明闸机口设备的结构示意图；
图3为本发明闸机口设备的俯视结构示意图；
图4为本发明闸机口设备的侧视结构示意图。
附图标记：
1双向功能转换器、2余额显示屏、3刷卡处、4双向旋转栏杆、5显示屏、
6地面发光引导地砖。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种地铁客流智能引导系统，其特征在于，包括
数据处理控制中心，连接视频监控热力图变化以获取实时人口高峰期集聚速率，通过已开放闸机口实时获取闸机整体服务能力和单位时间最大通过服务能力，通过比较闸机单位时间最大通过服务能力与人口高峰期集聚速率，以得到高峰期等候刷闸机进站人口变化率，根据该变化率实时做出判断，将出站闸机口功能进行转换；
闸机口设备，为具有双向开放功能的智能闸机，在进站方向和出站方向显示红色或绿色箭头，绿色箭头允许通过，红色箭头禁止通行；
发光引导地砖以及语音提示系统，对进站闸机口前等待刷闸机进站的人群进行引导，分流一部分人至新的进站闸机处。
一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1)取X＝1，其中X为具有双向开放功能的智能闸机数，跳转至步骤S2；
步骤S2)令X＝Max(1，X)，跳转至步骤S4；
步骤S3)通过视频监控获取人流热力图高峰期集聚速率，并计算进站闸机整体服务能力；
步骤S4)比较集聚速率和进站闸机整体服务能力，得到进站人口变化率B，跳转至步骤S5；
步骤S5)判断变化率B是否大于0，若B大于0，则跳转至步骤S6，若否，则跳转至步骤S8；
步骤S6)判断X是否小于2/n，n为出站闸机总数，若是，则跳转至步骤S7；
步骤S7)令X座出站闸机功能转换，发光引导地砖发光，X数目加一，跳转至步骤S2；
步骤S8)X数目减一，并判断X是否为0，若是，则跳转至步骤S9，若否，则跳转至步骤S10；
步骤S9)关闭闸机，发光引导地砖不发光，跳转至步骤S2；
步骤S10)关闭Min(1，X)个闸机，发光引导地砖发光，跳转至步骤S2。
进一步地，所述步骤S3包括，数据处理控制中心连接视频监控热力图变化，以获取实时人口高峰期集聚速率，通过已开放闸机口实时获取闸机整体服务能力。
计算既有地铁进站闸机的服务能力，在高峰期，所有闸机口均处在饱和服务状态，可以假设在高频率的刷卡进站行为中，因为刷卡进站方式多样，例如，刷公交卡通过时间为t1，投临时卡(临时币)通过时间为t2，刷手机进站所需时间t3等。对于相同的闸机口来说，当面对每一个不同的乘客时，其刷闸机进站所需时长的数学期望均为
Figure BDA0002520852580000061
Figure BDA0002520852580000062
其中，P(ti)表示这个乘客使用ti方式进站的概率，且使用方式i刷闸机进站将要消耗ti的时间。可见，每一个闸机口通过时间的数学期望在使用不同方式进站的乘客比例大体不变前设条件下相同，因此可以进一步得到：
如地铁共有进站闸机k个，则由单个闸机每人通过需要E(t)秒，可得：每小时通过人数将为
Figure BDA0002520852580000063
即，每秒钟服务人数将为
Figure BDA0002520852580000064
人，此即为地铁站高峰时期单位时间的乘客刷闸机通过的最大服务能力。
从客流整体来看，因为高峰期客流足够大，存在一定的持续时间长，足够使得每一个进站闸机均在最大通行服务环境下工作，因此最大服务能力满足以上公式。
所述步骤S3包括，通过具有人流量采集功能的视频监控系统对地铁进站闸机口前的等待区域A进行监控，并形成实时人口密度热力图，由于在早晚高峰期等待刷闸机进站过程中，等待区域单位面积承载人口数S不变，即每平方米最多可以承载S人。由于人口在垂直空间上无法集聚，因此，随着人口在平面集聚速度的增加，视频监控系统将实时采集到面积逐渐增加的热力图，从中可以得到人口集聚速率，假设闸机全部不开放，则此时的人口集聚速率为纯流入，假设在高峰期T1时热力图面积为A1，在高峰期T2时热力图面积为A2，则其人口高峰期集聚速率ΔH为：
Figure BDA0002520852580000065
所述步骤S4包括，
比较地铁站闸机单位时间最大通过服务能力与人口高峰期集聚速率，得到高峰期等候刷闸机进站人口变化率，其中，
Figure BDA0002520852580000066
所述步骤S5包括，
当B大于0时，此时等候刷闸机进站人口集聚速率大于地铁站闸机单位时间服务能力，即累积人数会越来越多；当B小于0时，此时等候刷闸机进站人口集聚速率小于地铁站闸机单位时间服务能力，可以视为地铁站闸机并不处在饱和服务状态，此时不会有新增累积人数，已有累积人数会逐渐减少。
当B大于0时，此时地铁站数据处理控制中心将实时做出判断，将一个出站闸机口功能进行转换，具体为关闭其刷闸机出站功能，同时进行反向开放，将出站闸机变换为进站闸机功能，与此同时，激活发光引导地砖与语音提示系统，对进站闸机口前等待刷闸机进站的人群进行引导，分流一部分人至新的进站闸机处。开放新的进站闸机口一定时间后(以国际惯例高峰小时计算区间15分钟计)，重新进行高峰期等候刷闸机进站人口变化率B'的计算，如B'仍旧大于0，则将第二个出站闸机口功能进行转换，以增加进站服务能力，加快聚集人流的疏散速度，同时在15分钟计算区间过去后，更新高峰期等候刷机进站人口变化率B”，以此类推，如在人流过多情况下，但闸机功能切换不能应用到全部出站闸机上，因此本发明设定最多只能进行出站闸机一半数量的进出站功能转换。
在15分钟计算区间过去后,继续对进行持续计算，当值持续减小至小于0时，认定高峰期正在结束，将先前转换为进站功能的闸机口进站功能关闭，切换回出站状态。
如图2、图3、图4所示，闸机包括：双向功能转换器1、余额显示屏2、刷卡处3、双向旋转栏杆4、显示屏5和地面发光引导地砖6。
当地铁站控制中心通过视频监控判断非高峰时段，闸机功能为出站状态，进站方向的显示屏5显示红色叉，表示不可进站，此时进站方向的余额显示屏2、刷卡处3的功能为待机状态，出站方向的显示屏5显示绿色箭头，表示此闸机为出站功能，地面发光引导地砖6不发光，颜色与其他地砖无异。
当高峰期来临，人流拥挤程度增加时，地铁站控制中心通过视频监控判断进入高峰时刻，具有双向进出站功能的闸机，也即双向功能转换器1收到指令，激活进站方向余额显示屏2和刷卡处3功能，同时关闭余额显示屏2和刷卡处3功能，进站方向显示屏5的红色叉变为绿色箭头，表示功能已转换为进站，出站方向显示屏5的绿色箭头变为红色叉，表示不可出站，同时地面发光引导地砖6开始发光，将乘客引导至新开放进站功能的双向功能转换器1处。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种地铁客流智能引导系统，其特征在于，包括
数据处理控制中心，连接视频监控热力图变化以获取实时人口高峰期集聚速率，通过已开放闸机口实时获取闸机整体服务能力和单位时间最大通过服务能力，通过比较闸机单位时间最大通过服务能力与人口高峰期集聚速率，以得到高峰期等候刷闸机进站人口变化率，根据该变化率实时做出判断，将出站闸机口功能进行转换；
闸机口设备，为具有双向开放功能的智能闸机，在进站方向和出站方向显示红色或绿色箭头，绿色箭头允许通过，红色箭头禁止通行；
发光引导地砖以及语音提示系统，对进站闸机口前等待刷闸机进站的人群进行引导，分流一部分人至新的进站闸机处。
2.根据权利要求1所述的一种地铁客流智能引导系统，其特征在于，所述闸机口设备包括余额显示屏、刷卡处、双向旋转栏杆、显示屏和地面发光引导地砖，所述显示屏对称设置于闸机口设备的两端。
3.一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1)取X＝1，其中X为具有双向开放功能的智能闸机数，跳转至步骤S2；
步骤S2)令X＝Max(1，X)，跳转至步骤S4；
步骤S3)通过视频监控获取人流热力图高峰期集聚速率，并计算进站闸机整体服务能力；
步骤S4)比较集聚速率和进站闸机整体服务能力，得到进站人口变化率B，跳转至步骤S5；
步骤S5)判断变化率B是否大于0，若B大于0，则跳转至步骤S6，若否，则跳转至步骤S8；
步骤S6)判断X是否小于2/n，n为出站闸机总数，若是，则跳转至步骤S7；
步骤S7)令X座出站闸机功能转换，发光引导地砖发光，X数目加一，跳转至步骤S2；
步骤S8)X数目减一，并判断X是否为0，若是，则跳转至步骤S9，若否，则跳转至步骤S10；
步骤S9)关闭闸机，发光引导地砖不发光，跳转至步骤S2；
步骤S10)关闭Min(1，x)个闸机，发光引导地砖发光，跳转至步骤S2。
4.根据权利要求2所述的一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，所述步骤S3包括，计算既有地铁进站闸机的服务能力，假设在高频率的刷卡进站行为中，刷公交卡通过时间为t1，投临时卡通过时间为t2，刷手机进站所需时间t3；
对于相同的闸机口，当面对每一个不同的乘客时，其刷闸机进站所需时长的数学期望为
Figure FDA0002520852570000021
其中，P(ti)表示该乘客使用ti方式进站的概率，且使用方式i刷闸机进站将要消耗ti的时间；
假设地铁共有进站闸机k个，由单个闸机每人通过需要E(t)秒，每小时通过人数为
Figure FDA0002520852570000022
每秒钟服务人数为
Figure FDA0002520852570000023
人。
5.根据权利要求3所述的一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，所述步骤S3包括，包括通过具有人流量采集功能的视频监控系统，对地铁进站闸机口前的等待区域A进行监控，形成实时人口密度热力图，等待区域单位面积承载人口数S，随着人口在平面集聚速度的增加，视频监控系统实时采集到面积逐渐增加的热力图，得到人口集聚速率，假设闸机全部不开放，人口集聚速率为纯流入，假设在高峰期T1时热力图面积为A1，在高峰期T2时热力图面积为A2，人口高峰期集聚速率ΔH为：
Figure FDA0002520852570000024
6.根据权利要求4所述的一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，所述步骤S4包括，比较地铁站闸机单位时间最大通过服务能力与人口高峰期集聚速率，得到高峰期等候刷闸机进站人口变化率B，其中，
Figure FDA0002520852570000025
7.根据权利要求2所述的一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，所述步骤S5包括，
当B大于0时，等候刷闸机进站人口集聚速率大于地铁站闸机单位时间服务能力，累积人数越来越多；
当B小于0时，等候刷闸机进站人口集聚速率小于地铁站闸机单位时间服务能力，视为地铁站闸机不处在饱和服务状态，不会有新增累积人数，已有累积人数逐渐减少。
8.根据权利要求6所述的一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，
当B大于0时，数据处理控制中心实时做出判断，将一个出站闸机口功能进行转换，关闭其刷闸机出站功能，进行反向开放，将出站闸机变换为进站闸机功能，同时激活发光引导地砖与语音提示系统对进站闸机口前等待刷闸机进站的人群进行引导，分流一部分人至新的进站闸机处；
开放新的进站闸机口15分钟后，重新进行高峰期等候刷闸机进站人口变化率B′的计算，如B′仍旧大于0，将第二个出站闸机口功能进行转换；
在15分钟计算区间过去后，更新高峰期等候刷机进站人口变化率B″。
9.根据权利要求7所述的一种地铁客流智能引导方法，其特征在于，在15分钟计算区间过去后，继续对B进行持续计算，当B值持续减小至小于0时，认定高峰期正在结束，将先前转换为进站功能的闸机口进站功能关闭，切换回出站状态。
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