語音交互技術(shù)在城市軌道交通中應(yīng)用

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摘要：分析城市軌道交通乘客信息交互需求及傳統(tǒng)信息交互模式存在的不足，介紹語音交互技術(shù)，分析其在城軌乘客信息交互服務(wù)的應(yīng)用場景，并在系統(tǒng)功能、業(yè)務(wù)架構(gòu)、城軌知識庫等層面詳細探討其與傳統(tǒng)城軌業(yè)務(wù)的融合方案及實施路徑。語音交互技術(shù)對于提升軌道交通智慧化服務(wù)水平有重要意義，其在蘇州軌道交通的應(yīng)用實踐對行業(yè)發(fā)展有一定參考價值。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；語音交互；智慧化；信息服務(wù)

作為城市公共交通的重要組成部分，軌道交通具有運量大、速度快、自動化程度高等特點[1]，乘客與自動售檢票（AutomaticFareCollection,AFC）系統(tǒng)、運營人員等存在大量的信息交互。語音交互作為一種前沿的人機交互技術(shù)，在軌道交通乘客信息交互領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》，在2025年城市軌道交通乘客智慧服務(wù)將普遍采用語音購票、語音問詢等功能[2]。萬海川[3]探討了語音交互技術(shù)在軌道交通廣播系統(tǒng)中的應(yīng)用場景，以提供面向乘客的個性化廣播，但車站環(huán)境復(fù)雜，聲音嘈雜，該使用場景的落地尚需其他系統(tǒng)的支持；艾文偉[4]等在分析語音交互技術(shù)功能需求的基礎(chǔ)上，介紹了語音購票、語音問詢等示范項目的應(yīng)用情況，但各項應(yīng)用相對獨立，功能整合程度不高，尚未形成完整的應(yīng)用體系。根據(jù)乘客與軌道交通信息交互的現(xiàn)狀，分析當(dāng)前模式的不足，深入探討語音交互技術(shù)在軌道交通乘客信息交互中的可行性，并將語音交互技術(shù)整合在軌道交通各乘客服務(wù)系統(tǒng)中，構(gòu)建智能化的信息交互新模式。

1需求及問題

1.1信息交互需求

根據(jù)乘客的軌道交通出行過程，其與軌道交通的信息交互可分為主動式交互和被動式交互兩大類。其中，主動式交互是指乘客根據(jù)出行需要，主動與軌道交通車站各系統(tǒng)進行人機信息交互或與運營人員進行溝通，解決出行過程中的各類問題；被動式交互是指為滿足廣大乘客出行需求，通過廣播、乘客信息顯示屏等，軌道交通主動、無差別地告知乘客有關(guān)出行信息，乘客根據(jù)出行需求，自主選擇信息的接收。乘客與軌道交通信息交互類型具體如圖1所示。由圖1可知，當(dāng)被動式交互所提供的的信息不能滿足乘客的出行需求時，乘客將通過問詢等主動式交互獲取相關(guān)出行信息。被動式信息交互模式下，乘客只需接收出行信息即可，與軌道交通并無復(fù)雜的交互過程；主動式信息交互模式下，乘客需求主要集中在票務(wù)處理、客運人工服務(wù)兩方面，且需求因人而異，種類豐富，對票務(wù)設(shè)備及客運人員的要求較高。

1.2存在的問題

自助售票機（TiketVendingMachine,TVM）及客服中心作為乘客主動信息交互的重要窗口，與乘客進行信息交互時，面臨流程繁瑣、查詢困難、防疫等難題。1）購票流程繁瑣，站點查詢困難，最短路徑不清。網(wǎng)絡(luò)化運營條件下，TVM人機交互界面按鍵密集，操作流程繁雜。對購票流程、站點不熟悉的乘客，購票時需要進行摸索，且其選擇的目的站點未必是距離出行目的地的最優(yōu)站點，乘客購票時間長，出行體驗差。2）人力成本高，工作壓力大。軌道交通車站客運人員采用三班輪流值守模式，人員編制較多，運營人力成本高。同時，客運人員需要耗費大量的時間及精力掌握業(yè)務(wù)知識，面對乘客多變的需求，當(dāng)溝通不暢時，易產(chǎn)生負面情緒，影響軌道交通形象。3）站外問詢困難。當(dāng)前，乘客站外問詢、投訴的主要途徑為客服電話、官網(wǎng)、公眾號等[5]。但人工客服電話資源有限，占線情況嚴重，難以滿足全線網(wǎng)乘客的問詢需求；而官網(wǎng)、公眾號等途徑，乘客訴求需轉(zhuǎn)交后臺人工處理，流程較長，缺乏時效性。4）新冠疫情防疫。無論是TVM購票，還是客運問詢，乘客需與設(shè)備及運營人員面對面直接接觸。軌道交通車站密閉環(huán)境，設(shè)備及運營人員面對大量的乘客，極易接觸新冠病毒，并傳播給廣大乘客[6]。因此，在疫情防控常態(tài)化情況下，應(yīng)在滿足乘客信息交互的同時，盡量減少乘客與車站設(shè)備及客運人員的接觸。

2語音交互應(yīng)用場景

2.1語音交互

語音交互技術(shù)，是以語音作為主要的信息載體，使機器具備能說會聽、學(xué)習(xí)思考的能力，從而實現(xiàn)人類與機器之間類似人類互相之間的自然語音交互過程[7]。語音交互包含語音識別（AutomaticSpeechRecognition，ASR）、自然語言處理（NaturalLanguageProcessing，NLP）以及語音合成（Text-To-Speech，TTS）3部分。ASR技術(shù)可以將乘客的語音信息轉(zhuǎn)化為文本信息；NLP技術(shù)進一步將文本信息轉(zhuǎn)化為計算機語言，以便設(shè)備能夠理解乘客的語音信息，而TTS技術(shù)則是將系統(tǒng)存儲的文本信息合成為語音，并通過麥克風(fēng)等傳達給乘客。

2.2場景分析

針對TVM購票處理流程繁瑣等缺點，可將ASR、NLP等技術(shù)應(yīng)用到軌道自動售檢票系統(tǒng)中，為乘客提供語音交互購票環(huán)境，簡化操作程序、減少人機觸摸交互。通過人機對話，TVM可以準(zhǔn)確地判斷乘客的購票意圖，有效節(jié)約了乘客的購票時間，提升單臺設(shè)備售票能力，提升了乘客購票體驗。針對客運人工服務(wù)效率低、成本高、壓力大等問題，可將ASR、NLP、TTS等技術(shù)應(yīng)用到客服系統(tǒng)中，為乘客提供語音交互問詢等服務(wù)。降低運營成本的同時，減少人員接觸，提高服務(wù)效率，提高智能化服務(wù)水平。

3實施方案

語音交互功能的實現(xiàn)既需要前端語音處理模塊，也需要后端語音處理平臺的支持。因此，在AFC系統(tǒng)及客服系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過搭建語音服務(wù)平臺，并在終端設(shè)備上集成語音處理模塊，構(gòu)建語音服務(wù)系統(tǒng)，從而為AFC系統(tǒng)及客服系統(tǒng)提供語音交互服務(wù)。

3.1系統(tǒng)功能

語音服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)具備ASR、NLP、對話管理、自然語言生成、TTS等全過程語音服務(wù)功能，為語音購票、語音問詢服務(wù)等提供技術(shù)支撐。語音購票：系統(tǒng)能支持中/英文、全過程無接觸語音識別購票；能對軌道交通具體站點名稱進行精準(zhǔn)識別；能將乘客語音信號轉(zhuǎn)換成文字，并在智能服務(wù)終端用戶界面上進行顯示；能根據(jù)地名或車站周邊興趣點[8]（PointofInterest,POI）實現(xiàn)站點模糊搜索，準(zhǔn)確提供最近地鐵名稱信息，提醒客戶購買對應(yīng)的地鐵票。語音問詢服務(wù)：系統(tǒng)能夠支持開放式語義環(huán)境下的問詢輸入，支持語音模糊問詢、全局上下文分析處理、多輪對話處理，能夠通過分析對話感知對話場景，預(yù)測對話意圖，并基于城軌知識庫返回擬人化的語音或文本文件，從而為乘客服務(wù)提供自助查詢、自動應(yīng)答、遠程音視頻對講及站內(nèi)/外地圖導(dǎo)航等語音服務(wù)。

3.2系統(tǒng)架構(gòu)

作為AFC系統(tǒng)及客服系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，語音服務(wù)系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)及客服系統(tǒng)深度融合，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。由圖2可知，AFC系統(tǒng)及客服系統(tǒng)為語音交互技術(shù)的實現(xiàn)提供了應(yīng)用環(huán)境。語音平臺在既有語音交互技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)軌道交通語音交互場景，專門制定符合軌道交通業(yè)務(wù)需求的語音信號算法、站點/地名識別訓(xùn)練及軌道行業(yè)技能。地圖軟件、客服助手軟件、城軌知識庫等系統(tǒng)為模糊語音查詢、地圖導(dǎo)航、自助查詢等語音交互功能的實現(xiàn)提供配套支持。

3.3城軌知識庫

知識庫是人機交互的“大腦”，為人機語音交互提供數(shù)據(jù)支撐。針對軌道交通人機交互場景及業(yè)務(wù)需求，需結(jié)合軌道交通相關(guān)數(shù)據(jù)，建立基于自然語言理解的城軌知識庫，內(nèi)容如圖3所示。由圖3可知，城軌知識庫分為車站數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及票務(wù)政策、安全法規(guī)等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩大類。城軌知識庫應(yīng)開放與軌交生產(chǎn)系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)的接口，實時更新運營信息、乘客失物報送信息、投訴信息等，也可由運營人員手動進行批量數(shù)據(jù)導(dǎo)入，快速修改發(fā)布知識問答，從而實現(xiàn)知識庫的快速更新，以便不斷優(yōu)化、提升語音服務(wù)水平。

3.4既有系統(tǒng)調(diào)整

為實現(xiàn)語音交互功能，需對AFC系統(tǒng)及客服系統(tǒng)進行軟硬件的調(diào)整，從而將語音交互整合在有關(guān)系統(tǒng)中。在終端設(shè)備硬件方面，需增加語音控制模塊、麥克風(fēng)、攝像頭等模塊，以實現(xiàn)語音的采集、預(yù)處理及語音回復(fù)等終端語音功能。新增硬件應(yīng)充分利用既有設(shè)備內(nèi)部空間，實現(xiàn)設(shè)備整體美觀的同時，采用抗噪語音識別技術(shù)[9]，優(yōu)化語音處理算法，有效地屏蔽左、右、后方的人聲干擾，保證TVM流暢的語音交互體驗。在終端設(shè)備軟件方面，需在增加語音模塊與設(shè)備上位機數(shù)據(jù)接口的同時，根據(jù)語音交互場景，優(yōu)化人機交互界面，調(diào)整人機交互流程，從而為乘客、后臺客服人員提供人性化語音交互環(huán)境。

4應(yīng)用案例

蘇州軌道交通積極探索語音交互技術(shù)在軌道交通的應(yīng)用前景，在既有線試點語音購票功能，并在新線建設(shè)過程中全面推進語音交互技術(shù)在AFC、智能客服系統(tǒng)中的使用。通過與傳統(tǒng)購票方式對比，語音購票模式可極大的提高購票效率，且1m范圍內(nèi)普通話的識別率可以達到95%，能夠滿足各類乘客的語音購票需求。為確保語音交互的準(zhǔn)確性、人性化，系統(tǒng)采用任務(wù)型對話[10]、知識型問答等關(guān)鍵技術(shù)，給予乘客準(zhǔn)確、詳盡、專業(yè)的回答；為確保信息交互效率，除軌道交通車站智能客服等設(shè)備終端外，還將在電話、網(wǎng)頁、APP等客戶側(cè)，為乘客提供語音自助服務(wù)，提高服務(wù)水平。

5結(jié)束語

語音交互技術(shù)為軌道交通乘客信息交互提供了新途徑。通過分析軌道交通乘客信息交互的現(xiàn)狀，深入探討了語音交互技術(shù)在乘客服務(wù)中的應(yīng)用方向及實施方案。語音交互技術(shù)作為軌道交通智能化發(fā)展的重要方向，應(yīng)進一步探討其在設(shè)備智能化管理、運營管理等方面的應(yīng)用，在乘客人機語音交互的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)運營管理人員與軌道交通各機電系統(tǒng)的語音交互，進而實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化管理。

參考文獻

[1]劉樂毅，賀申，張寧，等.城市軌道交通應(yīng)急管理責(zé)任歸屬研究[J].城市軌道交通研究，2018，21(10):39-43.

作者:梁君 付保明 王永興 王帥 章濤 單位:蘇州市軌道交通集團有限公司 方正國際軟件（北京）有限公司