鐵路道口警示監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[分析運(yùn)用]

1、鐵路道口警示監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用摘要本文從鐵路道口存在的安全隱患入手，利用現(xiàn)在成熟的傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、視頻監(jiān)控分析技術(shù)構(gòu)建了一套鐵路道口綜合管理解決方案，實(shí)現(xiàn)眾多鐵路道口自動(dòng)化管理，提高道口管理的安全性。Abstract：It is discussed that there are many security risks in many railway crossing. A solution is proposed to reduce the security risks based on the sensor technology, automatic control technology

2、 and IP video technology.關(guān)鍵詞安全因素、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)控制、視頻監(jiān)控Key Words：safety elements, alarm trigger, control automatic, IP video monitor一、 引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)及鐵路跨越式發(fā)展的深入，列車的運(yùn)行密度、速度及載重不斷提高，公路運(yùn)輸工具數(shù)量也迅速增加，穿越道口的機(jī)動(dòng)車輛越來(lái)越多，道口碰撞事故不斷發(fā)生，這不僅中斷鐵路運(yùn)輸、嚴(yán)重影響了交通系統(tǒng)的運(yùn)行，還導(dǎo)致人民生命和財(cái)產(chǎn)的損失。隨著鐵路的大面積提速，對(duì)鐵路運(yùn)輸安全提出了新的要求，深化安全基礎(chǔ)建設(shè)，確保運(yùn)輸安全，依靠科學(xué)技術(shù)知識(shí)，防止或減少事故的

3、發(fā)生，尤其是道口事故十分關(guān)鍵。 將平交道口改建為立交橋，在減少道口事故上，這是較好的方法，但成本很高，在現(xiàn)有資金短缺的條件下，要減少道口事故，就需要開(kāi)展鐵路道口的分析研究，通過(guò)借鑒國(guó)外減少道口事故的成功經(jīng)驗(yàn)，提出合理可行的對(duì)策措施及建議。本文就是在此基礎(chǔ)上，對(duì)比了我國(guó)鐵路道口安全形勢(shì)與國(guó)外的差距，進(jìn)而從系統(tǒng)安全的角度分析了影響道口安全的因素，并提出了相應(yīng)的安全防范措施。二、 概述道口安全是鐵路運(yùn)輸安全的重要組成部分，鐵路道口是任何一條鐵路與公路的平面交叉，它是一個(gè)涉及多個(gè)管理部門（鐵路、公路、地方等），由人（駕駛員、交通參與者）、車（機(jī)車、汽車等）、設(shè)備（道口特性、安全裝置、公路幾何線形等）、

4、環(huán)境（天氣、視距、車速等）組成的復(fù)雜系統(tǒng)。道口是鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，也是道路運(yùn)輸?shù)奈ｋU(xiǎn)地段，它直接威脅著交通參與者的人身安全。鐵路道口警示監(jiān)控系統(tǒng)是為鐵路平交道口實(shí)施無(wú)人（或少人）值守而定制研發(fā)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要提供多種告警手段和數(shù)字視頻監(jiān)控功能。系統(tǒng)綜合了圖像、通訊、數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等高科技技術(shù)，提高了道口的安全性，實(shí)現(xiàn)了道口安全管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。值班人員不僅可以隨時(shí)觀看各個(gè)鐵路道口的視頻圖像，還可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)控制各個(gè)道口的欄木機(jī)，安全有效的保證通行車輛和行人的安全。三、 系統(tǒng)組成圖（一）系統(tǒng)工作原理：控制器根據(jù)計(jì)軸傳感器獲取的信號(hào)，控制器將自動(dòng)判斷列車駛?cè)敕较?/p>

5、，自動(dòng)觸發(fā)交通信號(hào)燈、聲光報(bào)警器、語(yǔ)音告警器、攝像機(jī)和電動(dòng)欄木機(jī)進(jìn)入告警工作狀態(tài)，當(dāng)列車駛離時(shí)，自動(dòng)解除告警工作狀態(tài)。同時(shí)，攝像機(jī)將自動(dòng)記錄列車通過(guò)鐵路道口的全過(guò)程。道口前端設(shè)備道口前端設(shè)備是完成無(wú)人道口值守各項(xiàng)任務(wù)的主要執(zhí)行者。它可根據(jù)監(jiān)控中心的指令完成欄木機(jī)升降、聲光報(bào)警、廣播、監(jiān)控、錄像等功能，也可根據(jù)需要支持現(xiàn)場(chǎng)工作人員的操作。道口前端設(shè)備包括：電動(dòng)欄木機(jī)、攝像機(jī)、聲光報(bào)警器、擴(kuò)音器、交通指示燈、計(jì)軸傳感器等設(shè)備。 道口控制設(shè)備道口控制設(shè)備主要的工作是接收來(lái)自監(jiān)控中心的控制信息，根據(jù)控制信息完成對(duì)道口前端設(shè)備的操作，并將道口前端設(shè)備的信息傳送給監(jiān)控中心，以便用戶實(shí)時(shí)了解道口狀況。道口控

6、制設(shè)備安裝于專用的控制柜中，其中包括：網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、云臺(tái)解碼器、功率放大器、溫控器以及欄木機(jī)控制電路等。 網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備是連接監(jiān)控中心和道口控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通道，它由若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組合而成。常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有：網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和網(wǎng)線，調(diào)制解調(diào)器（XDSL）和雙絞線，光纖收發(fā)器、光端機(jī)和光纜以及無(wú)線網(wǎng)橋/交換機(jī)等。監(jiān)控中心 監(jiān)控中心是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，是控制道口前端各設(shè)備的樞紐。 硬件設(shè)備：工控計(jì)算機(jī)；軟件：道口視頻監(jiān)控軟件四、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作原理鐵路道口警示監(jiān)控系統(tǒng)是為鐵路平交道口實(shí)施無(wú)人（或少人）值守而定制的數(shù)字視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)綜合了圖像、通訊、數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等高科技技

7、術(shù)，提高了道口的安全性，實(shí)現(xiàn)了道口安全管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。值班人員不僅可以隨時(shí)觀看各個(gè)鐵路道口的視頻圖像，還可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)控制各個(gè)道口的欄木機(jī)，安全有效的保證通行車輛和行人的安全。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上分為兩部分，包括道口現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)控制部分、管理中心部分。采用2級(jí)控制方式，即現(xiàn)場(chǎng)控制器具有檢測(cè)、判斷、運(yùn)行的功能，正常情況下無(wú)需控制中心進(jìn)行干預(yù)；在緊急狀況下，控制中心也可以介入進(jìn)行人工干預(yù)。4.1道口現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和控制部分現(xiàn)場(chǎng)控制器的功能設(shè)計(jì)如圖（一），由軌道傳感檢測(cè)分析、現(xiàn)場(chǎng)前端設(shè)備控制、視頻監(jiān)控編碼及云臺(tái)控制、信號(hào)傳輸四部分組成。圖（二）軌道傳感檢測(cè)分析部分用來(lái)探測(cè)列車的駛?cè)?、駛出狀態(tài)，確認(rèn)啟

8、動(dòng)欄木機(jī)、交通信號(hào)燈、聲光報(bào)警設(shè)備等設(shè)備的觸發(fā)條件?，F(xiàn)場(chǎng)前端設(shè)備控制部分就是對(duì)前一部分分析結(jié)果（或來(lái)自控制中心的指令）來(lái)控制欄木機(jī)、交通信號(hào)燈、聲光報(bào)警設(shè)備等設(shè)備的運(yùn)行。視頻監(jiān)控編碼及云臺(tái)控制部分主要是對(duì)視頻監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行編碼，然后通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)輸入到視頻服務(wù)器中，以備事后進(jìn)行查詢。另外，本部可以接受軌道傳感器檢測(cè)分析部分的指令，當(dāng)列車進(jìn)入時(shí)，可以控制攝像機(jī)自動(dòng)回歸到道口側(cè)，確保記錄下列車通過(guò)時(shí)的視頻畫面。傳輸接口部分功能就是將所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為可以通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以便與控制中心服務(wù)器互聯(lián)?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和控制部分實(shí)現(xiàn)列車進(jìn)入、駛出檢測(cè)，但系統(tǒng)檢測(cè)到列車進(jìn)入時(shí)，將啟動(dòng)道

9、口報(bào)警控制設(shè)備，如：關(guān)閉電動(dòng)欄木機(jī)切斷公路交通、轉(zhuǎn)換交通信號(hào)燈、發(fā)出告警聲音和聲光報(bào)警、觸發(fā)攝像機(jī)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)等，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到列車駛離道口時(shí)，即控制道口設(shè)備恢復(fù)到平時(shí)狀態(tài)。該部分在現(xiàn)場(chǎng)控制器的控制下能夠自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人為干預(yù)，在緊急狀態(tài)下現(xiàn)場(chǎng)緊急啟動(dòng)按鈕可以啟動(dòng)緊急狀態(tài)，關(guān)閉公路側(cè)通行。圖（三）在有平交道口的鐵道線路上、下行方向各設(shè)置四個(gè)磁性踏板開(kāi)關(guān)，以上行方向?yàn)槔?，四個(gè)軌道傳感器設(shè)置方法如下：在列車接近道口800-1000米的位置設(shè)置三個(gè)接近磁性開(kāi)關(guān)（T1、T2、T3），離開(kāi)道口100-200米的位置設(shè)置一個(gè)出清磁性開(kāi)關(guān)（T8）。下行方向設(shè)置方法與上行方法相同位置相反。當(dāng)鐵路工人作業(yè)或穿越鐵

10、路的行人無(wú)意觸動(dòng)傳感器開(kāi)關(guān)產(chǎn)生動(dòng)作時(shí)有可能產(chǎn)生誤報(bào);當(dāng)磁性開(kāi)關(guān)發(fā)生故障而未得到及時(shí)更換時(shí)有可能產(chǎn)生漏報(bào)，這些在道口報(bào)警系統(tǒng)中都是不可忽視的問(wèn)題。因而在接近道口方向設(shè)置三個(gè)踏板開(kāi)關(guān)并采用冗余技術(shù)（三取二），當(dāng)列車通過(guò)三個(gè)接近傳感開(kāi)關(guān)時(shí)，只有當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上傳感開(kāi)關(guān)同時(shí)動(dòng)作時(shí)才確認(rèn)列車到達(dá)，從而盡可能地減少誤報(bào)和漏報(bào)的產(chǎn)生。當(dāng)列車接近道口通過(guò)三個(gè)傳感開(kāi)關(guān)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)軸統(tǒng)計(jì)進(jìn)入道口的列車的軸對(duì)數(shù)，同時(shí)當(dāng)列車通過(guò)出清踏板開(kāi)關(guān)時(shí)系統(tǒng)同樣統(tǒng)計(jì)列車的軸對(duì)數(shù)，當(dāng)列車出清計(jì)軸停止并與進(jìn)入道口計(jì)軸數(shù)相符時(shí)，表明列車已經(jīng)駛離道口（在設(shè)置計(jì)軸傳感器時(shí)，可以設(shè)置2個(gè)作為冗余，確保系統(tǒng)的可靠性）。圖（四）4.2管理中心部

11、分管理中心部分主要包括視頻服務(wù)器、控制/監(jiān)控終端（含軟件），本部分設(shè)備通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)與各個(gè)道口的現(xiàn)場(chǎng)控制器連接。圖（五）控制/監(jiān)控軟件由服務(wù)器端軟件和客戶端軟件兩部分組成，運(yùn)行中心需要安裝一套服務(wù)器端軟件，同時(shí)可以安裝若干個(gè)客戶端軟件。服務(wù)器端軟件負(fù)責(zé)與道口控制設(shè)備的聯(lián)系，并為客戶端軟件提供訪問(wèn)接口；客戶端軟件支持用戶對(duì)道口前端設(shè)備的直接控制和管理，用戶可以通過(guò)它完成視頻監(jiān)控、錄像、廣播、控制電動(dòng)欄木機(jī)升降以及控制聲光報(bào)警器報(bào)警等工作。中心設(shè)備實(shí)現(xiàn)的功能：（1） 可實(shí)時(shí)接受各個(gè)道口的視頻圖像，支持單畫面及多畫面顯示或畫面切換顯示、滿屏顯示、時(shí)間、日期、道口標(biāo)識(shí)顯示。（2） 支持遠(yuǎn)程配置和管理，可

12、以改變圖像制式、亮度、編碼圖像、分辨率等參數(shù)。（3） 各道口攝像機(jī)圖像清晰。值班人員可對(duì)攝像機(jī)云臺(tái)、焦距進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)調(diào)整或通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整。（4） 可利用音頻設(shè)備，對(duì)道口進(jìn)行廣播或預(yù)警通知。（5） 可遠(yuǎn)程操作道口電動(dòng)欄木機(jī)的升降。（6） 可根據(jù)需要由值班人員控制聲光報(bào)警器報(bào)警。（7） 可實(shí)現(xiàn)對(duì)道口實(shí)況的視頻錄制、回放、查詢、為相關(guān)部門服務(wù)。（8） 可接入若干網(wǎng)上授權(quán)用戶，可根據(jù)用戶權(quán)限隨時(shí)瀏覽道口實(shí)況及主要設(shè)備的工作運(yùn)營(yíng)狀況。在視頻監(jiān)控部分，采用基于中心控制方式，只在控制中心設(shè)置視頻服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備。負(fù)責(zé)本地所轄范圍內(nèi)道口視頻信號(hào)的存儲(chǔ)與控制。在控制/監(jiān)控軟件中，控制鍵盤與監(jiān)視器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)前端攝

13、像機(jī)的控制和操作。服務(wù)器將提供虛擬矩陣功能，可以將任意鐵路道口的攝像機(jī)視頻顯示在指定的監(jiān)視器上或計(jì)算機(jī)的顯示屏幕中，就像傳統(tǒng)的模擬視頻切換矩陣一樣簡(jiǎn)便直接。具備的模擬鍵盤支持、PTZ攝像機(jī)控制、攝像機(jī)時(shí)序切換顯示、宏命令和報(bào)警管理等功能。監(jiān)控部分基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，實(shí)況視頻顯示/錄像文件回放/系統(tǒng)配置等工作任務(wù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在控制中心完成。為了提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)采用故障接管策略以提高錄像服務(wù)器的可用性和存儲(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。錄像服務(wù)器具備內(nèi)在邏輯以支持在一臺(tái)錄像服務(wù)器發(fā)生故障的時(shí)候，所有由該服務(wù)器處理的攝像機(jī)視頻會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)或一組錄像服務(wù)器進(jìn)行處理。系統(tǒng)可以提供狀態(tài)監(jiān)視功能以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)不同組件的運(yùn)行狀態(tài)和性能，包括服務(wù)器端應(yīng)用，前端編碼模塊以及攝像機(jī)等等。均作為綜合管理模式集成到了控