基于虚拟现实平台下的高铁线路安防管控研究①

王海文

摘 要：随着我国现代化进程的加快，高速铁路处于一个黄金发展期，高铁的发展影响着人们的出行方式和生活节奏，大量高速铁路线路开工建设并投入运营，高速铁路带着人流、信息流、资金流高速运转，支撑着我国现代化进程的步伐。随着我国铁路网不断完善，在今后相当长的一段时间，高铁将成为人们出行方式的首选，如何保障高速铁路的运行安全也成为重中之重。该文以武广（武汉至广州）客运专线某公安处辖区为例，利用虚拟现实平台对高速铁路安全防护及风险管控进行研究，对高铁安防提出一些参考性建议，旨在为我国高铁安防管控提供解决策略。

关键词：虚拟现实平台 高速铁路 安全防护 风险管控

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（c）-0075-02

中国工程院院士何华武曾提出：“高速铁路是铁路现代化和陆路交通现代化的重要标志，建设高速铁路，体现了一个国家的综合实力，尤其是科技实力。”随着1999年秦沈客运专线的全面开工建设，是中国铁路步入了高速化的起点，也是我国铁路现代化的起点。经过10多年的高速铁路新线建设和对既有铁路的高速化改造，中国目前已经成为世界上高速铁路运营里程最长、在建规模最大的国家。截至2016年底，全国高速铁路线路里程达2.2万km，是世界上高速铁路线路里程最长的国家，占世界高速铁路里程60%以上。每天，在中国广袤的大地上，奔跑着4 000多组高速列车，覆盖160多个地级以上城市。这么长的高速铁路里程和如此庞大的动车编组数量，给高速铁路的安全防护提出了更高的要求，对高速铁路的安全防护管控和研究显得尤为重要。

1 高铁线路安全防护现状

很多人认为铁路出行是最安全的交通出行方式，然而由于高速列车速度快，一旦发生事故，将是非常严重的。目前我国社会矛盾凸显，暴恐活动高发的严峻局势下，高铁很有可能成为不法分子或暴恐分子破坏的目标。高速铁路列车虽然在全封闭环境中自动化运行，有一系列完善的安全保障系统，但是经过我们实地调研发现，高速铁路的运行却存在着诸多的安全隐患，如涵洞口防护不到位，防护栅栏破损/倾斜，防护栅栏外高内低、未加装加密网、防爬网、滚网破损，涵洞积水，疏散通道防护不到位，隧道上无防护栅栏，排水沟封闭不严，公跨铁类隐患，倒吸虹类隐患，矮桥墩防护不到位，桥梁箱体过低，桥头结合部封闭不严，网内有路外设施，专用线隐患，站区封闭不严，综合工区大门封闭不严，桥下违建、堆弃类，桥涵下道路无限高架，基站防护不到位，避雷接地引线防护不到位，公铁并行区段未安装防撞墙，树木侵线类等。这些安全隐患若不加强管控，很容易发生严重事故。

2 虚拟现实平台的优势

虚拟现实技术是近十几年悄然兴起的高新技术。它是一种计算机系统，这种系统创建模拟现实世界的虚拟三维环境，给用户带来身临其境的感觉。虚拟现实作为一项实用技术，在建筑设计、城市规划、产品原型设计、娱乐、可视化仿真等多个领域有广泛的应用前景。高铁线路里程长，沿线情况复杂，安全隐患较多，需要综合运用人防、物防和技防措施，构建一套全时空、立体化的治安防控体系，以确保高铁线路的绝对安全。基于高速铁路线路长、安全隐患及风险管控难度大的缺点，如利用人力巡防及排查，将耗费大量的人力、物力及财力。而虚拟现实平台可将高铁线路全线利用三维软件真实还原，将高铁线路安全隐患点代入平台，结合现场监控视频与虚拟现实平台进行数据对接联动，设置警报交互及各级风险预警。可实现高铁线路安全隐患及风险区段实施管控及快速处理，对高铁线路安全防护管控有重要意义。

3 基于虚拟现实平台的高铁线路安全防护管控措施

3.1 虚拟现实平台的设计思路

在该文中，作者和团队利用3DMAX和unity 3D引擎以及NGUI插件，通过3DMAX对实际展馆和展品进行还原性建模，建模完成后将模型导入到unity 3D中，通过编写脚本（主要是JavaScript脚本和C#脚本）实现人机交互等功能。开发了一个基于高铁线路安全防护和风险管控的虚拟现实平台，综合了三维图形、模型、动画、音效等各种特殊效果的程序，内部涉及很多方面的工作数据预处理、地形、环境、场景管理、碰撞检测、交互事件处理、性能优化、数据格式化存储等。通过三维动画技术，模拟现实高铁全线基本情况，直观、立体地展示高铁线路概况，比如：线路走向、沿线设施设备、沿线地貌、路基、桥隧涵洞及公跨铁桥梁，特别是线路安防隐患特征、护路力量设岗等情况。项目成果为PC平台可执行文件，操作简单、易懂，可实现飞行模式、自由行走模式、局部巡游模式、点对点信息查看模式，并配有全局定点导航按钮，可快速、准确地获取全局及细部的场景及数据信息。用户可以使用键盘、鼠标控制高速列车在一个虚拟的场景中运行，根据平台显示的实际地理信息，经过综合评估，在高铁线路复杂区段合理布警布岗。同时，可以在重点时段、区段以及处置线路突发事件、部署警卫任务等方面提供全面的基础数据及科学依据。该项目核心是正确建立铁路沿线、铁路周边场景，在安防部门内部快速传递现场真实信息，该项目的成果可以推广到其他线路的安防、预警、监控、上级指挥部门快速掌握信息、新警员培训等方面。

3.2 虚拟现实平台下安全防护管控措施

项目团队开发的虚拟现实平台将整个区段高铁线路利用三维软件实现了真实场景还原，集导航、风险管理、安全隐患、区间介绍、站点介绍等功能为一体。用户操作时可点击启动按钮控制列车行驶，预留嵌套程序可在下一步将列车GPS信号与平台对接，实现列车与虚拟现实平台同步运行。点击暂停和停止按钮可控制列车做出响应的反应。用户也可选择A、B、C三种视角对运行列车进行观察（如图1所示）。列车运行过程中显示实时速度，同时显示铁路线路的里程，对周边的城镇、桥梁、隧道、河流、道路、四电设备设施、横跨铁路设施、应急疏散通道、公铁并行点、地方行政单位、中小学校、医院诊所、废旧金属收购及冶炼加工点、危险品储存点、五金销售点、网吧、宾馆、娱乐场所、机动车维修点、戒毒所及看守所、采石厂及爆破场所、消防部队驻地、部队驻军点、民政部门救助站等也用不同的方式标注，以便用户掌握沿线各类信息，做出预判。安全隐患模块的设置是为了让用户了解安全隐患点及重要场所的各类信息进行嵌入式信息化，按照一级、二级区分，通过在操作平台中设置激发点，当点击对应按钮时，系统将自动寻路到指定区域，与现场监控数据对接，链接实时图像、视频、照片、示意图、文字说明等。用户可点击进入安全隐患具有漫游功能的虚拟场景（如图2所示），查看及了解安全隐患现状，可为领导决策指挥、线路防控警力的培训、安防预警，以及指导监控点布设等方面提供信息依据。此外，平台还嵌入了风险管控模块，在虚拟列车运行过程中，将一级、二级、三级风险区域段用红、橙、黄三色警示灯标识，并在对于区域段用高频闪烁来表示目前列车运行区域的安全风险级别，有助于对整体线路的安防管控。

4 结语

该虚拟现实平台的开发和研究对高铁线路安全隐患和风险管控起到积极作用，可填补以往高铁线路安防中通过人防、物防和技防等方面的空白，并提出了风险管控的思路，有利于高铁线路智能化安防系统的设计，有利于解放警力，能够及时发现和阻止入侵事件的发生。此外，对新进相关警员的培训和领导视察及决策提供了平台，对现阶段我国高速铁路现代化建设有一定的现实意义。

参考文献

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