高速铁路综合视频监控系统执行“铁总建设［2016］18号文”设计及实施方案

纪伟

（中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031）

高速铁路综合视频监控系统执行“铁总建设［2016］18号文”设计及实施方案

纪伟

（中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031）

结合沪昆高铁贵州西段、沪昆高铁云南段和渝万高铁综合视频监控系统执行《中国铁路总公司关于发布设计时速200km及以上铁路区间线路视频监控设置有关补充标准的通知》（铁总建设［2016］18号）的工程实践经验，从综合视频监控系统视频采集点设置、视频采集点安装、系统后台设备配置和系统承载网等方面，对“铁总建设［2016］18号文”在高速铁路综合视频监控系统工程中的设计及实施方案进行研究探讨。

综合视频监控系统；铁总建设［2016］18号文；安防；视频采集点；摄像机

0 引言

随着我国铁路运输安全标准的提升，综合视频监控系统作为铁路安防系统的重要组成部分，在铁路反恐治安工作中发挥越来越重要的作用。为进一步做好铁路区间安防有关工作，中国铁路总公司于2016年1月下发了《中国铁路总公司关于发布设计时速200km及以上铁路区间线路视频监控设置有关补充标准的通知》（铁总建设［2016］18号），明确新建及在建时速200km及以上铁路项目，铁路区间线路及设备机房重点区域，需利用高清摄像机进行昼夜监视。

2016年12月开通的沪昆高铁贵州西段、沪昆高铁云南段和渝万高铁综合视频监控系统为国内首批执行“铁总建设［2016］18号文”标准进行建设，并顺利实施完成的铁路干线综合视频监控系统，其设计及实施经验对后续其他铁路综合视频监控系统建设项目具有借鉴和指导意义。

1 工程概况

沪昆高铁贵州西段自贵阳北站起始，依次经贵安、平坝南、安顺西、关岭、普安和盘州站，进入云南省富源北站，正线全长285km，目标时速300km，桥隧比79.60%。

沪昆高铁云南段自富源北站起始，依次经曲靖北和嵩明站，终到昆明南站，正线全长185km，目标时速300km，桥隧比70.72%。

渝万高铁自重庆北站起始，依次经复盛、长寿北、长寿湖、垫江和梁平南站，终到万州北站，正线全长247km，目标时速250km，桥隧比71.00%。

2 设计及实施方案

2.1 区间视频采集点设置

2.1.1 区间重点安防区域

区间隧道口、公跨铁立交桥、桥梁救援疏散通道、调度局界口、车站咽喉区，以及沿线设备机房内外（包括信号楼、线路所、信号中继站、通信基站、隧道外直放站、牵引变电所、分区所、开闭所、AT所、10kV配电所）等重点安防区域需设置高清摄像机（1080P），并具备红外夜视功能，实现昼夜监视[1-2]。区间重点安防区域视频采集点设置地点及类型见表1。

2.1.2 区间路基、路基和桥梁结合部以及长度6 km以上桥梁区段

区间路基、路基和桥梁结合部以及长度6km以上桥梁区段需设置线路巡视高清摄像机（1080P）进行覆盖，摄像机具备周界入侵行为分析功能，安装在GSM-R移动通信铁塔或补设的视频杆/塔上[1]。

（1）在连续路基地段，对于GSM-R基站子系统为双网覆盖的区段，相邻GSM-R通信铁塔间距一般在3km左右，每处GSM-R通信铁塔两侧分别设置1台焦距750mm的激光摄像机，即可满足在单侧线路监视范围1.5km内对区间路基、路基和桥梁结合部进行覆盖。每处GSM-R通信铁塔设置1台红外快球摄像机，对激光摄像机铁塔下盲区进行覆盖，可取代通信机房室外场坪摄像机。

（2）在连续路基地段，对于GSM-R基站子系统为单网覆盖的区段，相邻GSM-R通信铁塔间距一般为5～7km，除了每处GSM-R通信铁塔两侧分别设置1台焦距750mm的激光摄像机外，建议结合线路具体情况在2座GSM-R通信铁塔间增设视频铁塔，以满足单侧线路1.5km的监控覆盖要求。

（3）对于连续隧道和连续桥梁地段，需根据线路监控范围计算选取合适焦距的摄像机，不应全部采用焦距750mm的激光摄像机。监控范围在200m以内时，建议采用红外枪式摄像机进行覆盖；监控范围在200～800m时，建议采用焦距300mm的激光摄像机进行覆盖；监控范围在800～1500m时，建议采用焦距750mm的激光摄像机进行覆盖；对于桥隧相连地段，当隧道口处路基段距离较短时，可利用隧道口处设置的变焦枪式摄像机兼顾该路基段的监控覆盖；如遇到弯道、障碍物等特殊区段，需根据实际监控范围选取合适焦距的摄像机，可采用红外摄像机或短焦激光摄像机。

表1 区间重点安防区域视频采集点设置地点及类型

2.2 区间视频采集点安装

2.2.1 区间重点安防区域摄像机

（1）区间隧道口、公跨铁立交桥、桥梁救援疏散通道、调度局界口、车站咽喉区附近的室外摄像机，原则上均需在最佳监控范围内立柱安装。特殊情况无立柱安装条件时，在取得运营管理单位同意后，可选择壁挂等其他安装方式，不可安装于接触网杆上。隧道内救援设施（紧急出口、避难所、紧急救援站等处）的室外摄像机建议在隧道内壁挂安装，需采取必要的防护措施，防止摄像机掉落侵入铁路限界。

（2）摄像机安装高度距离轨面以上应不小于3.5m，视频设备箱安装高度为箱体中心距离地面以上1.5m[3]，摄像机与接触网带电体间的距离不得小于2.0m。

（3）摄像机安装支柱宜选择钢柱。目前常用的摄像机安装钢柱有4.5m和7.0m两种，根据现场实际情况，选择高度合适的摄像机安装钢柱。

（4）摄像机立柱安装时，应满足倒杆距离要求，需采取必要的防护措施，防止杆柱倾倒侵入铁路限界，避免因意外事故影响行车安全和破坏铁路设施。

2.2.2 区间线路巡视摄像机

“铁总建设［2016］18号文”明确区间线路巡视摄像机应安装在GSM-R移动通信铁塔或补设的视频杆/塔上。

（1）在既有通信铁塔安装摄像机。

①既有通信铁塔安装摄像需执行《关于既有通信铁塔附挂摄像机等设备设施的指导意见》（铁总运［2016］246号）。既有通信铁塔附挂摄像机等设备设施时，必须坚持安全第一的原则，满足铁塔安全要求和附挂设施的维护条件，确保铁塔和附挂设施的安全稳定[4]。

②建设单位组织相关单位对拟加装摄像机等设备设施的铁塔逐一进行勘察，确定摄像机安装需求，铁塔设计单位根据需求对既有铁塔结构荷载、应力、安装条件等进行核算，给出是否可以加装的明确结论[4]。对于改造后可加装摄像机的铁塔，提供铁塔改造设计方案，铁塔改造方案不宜更换铁塔主材，不影响已安装调试的无线通信设备。对于无改造条件的通信铁塔，研究新建铁塔设计方案。

③附挂摄像机等设备设施宜利用四柱钢管（或角钢）塔，摄像机安装支架需安装在通信铁塔的主体结构上，并考虑铁塔受力均衡，宜对称安装。既有通信铁塔附挂摄像机等设备设施的荷载计算，应预留至少2副移动通信天线的安装条件[4]。

沪昆高铁贵州西段、云南段在安装工程中，对既有四柱钢管塔进行改造，完成摄像机等设备设施的附挂。对于无改造条件的通信铁塔，新建格构式角钢塔附挂摄像机等设备设施。角钢塔基础占地面积小且便于运输和安装，更易于实施并节约投资。新建视频专用铁塔（角钢塔）示意及实景见图1和图2。

图1 新建视频专用铁塔（角钢塔）示意图

④在满足视频监控场景前提下，应最大限度降低摄像机等附挂设备设施的安装高度，摄像机安装高度距轨面原则上不大于20m，或不高于塔身高度的1/2[4]。在既有铁塔安装摄像机，需结合铁塔设计单位给出的既有铁塔安装摄像机安全高度范围，确定摄像机的安装高度。在铁塔既有安装平台以外附挂摄像机等设备设施时，需同步加装检修作业平台和必要的人身安全防护设施，检修作业平台承重能力应满足2人同时作业和施工机具、设备设施的承重要求，检修作业平台宜设置于铁塔两段钢管之间连接处，新建铁塔也需按要求加装检修作业平台和必要的人身安全防护设施。

⑤视频设备箱宜安装在铁塔下部，箱体中线高度距基础地平不大于1.5m[4]。电源转换模块设置于视频设备箱或临近机房内，避免高压电流引上通信铁塔。铁塔上摄像机宜采用光接口，以减少光电转换设备，避免电磁干扰。沪昆高铁贵州西段部分铁塔摄像机安装高度及铁塔设置方案见表2。既有四柱钢管塔改造后安装摄像机见图3，新建视频铁塔（角钢塔）安装摄像机见图4。

图2 新建视频专用铁塔（角钢塔）实景图

图3 既有四柱钢管塔改造后安装摄像机

图4 新建视频铁塔（角钢塔）安装摄像机

表2 沪昆高铁贵州西段部分铁塔摄像机安装高度及铁塔设置方案

（2）新建通信铁塔安装摄像机。新建GSM-R通信铁塔需同时满足无线通信专业和综合视频监控系统安装摄像机的需求。设计时需考虑相应点位铁塔摄像机的安装高度、安装支架、检修作业平台、设备荷载、尺寸等相关要求，并考虑相应铁塔基础和场坪。具体技术要求可参考在既有通信铁塔安装摄像机的相关要求。

GSM-R通信铁塔的选点建议以无线通信专业选点为基础，综合视频监控系统根据无线通信专业选点布置前端摄像机点位，对于无法完成视频覆盖的区域，综合视频监控系统自行架设杆/塔进行覆盖。典型线路巡视摄像机主要控制参数见表3[4]。激光摄像机安装见图5。

表3 典型线路巡视摄像机主要控制参数

图5 激光摄像机安装

2.3 综合视频监控系统主要后台设备配置

2.3.1 视频存储设备

视频存储设备容量计算公式为：存储容量（TB）=接入节点视频路数×4096（码率kb/s）×3600（s/h）×24（h/d）×总天数/8（字节数）/1024/1024/1024[3，5]。

建议在存储1080P视频图像时，按照4096（码率kb/s）计算存储容量。

2.3.2 视频服务器

（1）视频存储服务器。视频图像分辨率为1080P时，建议按以下方法计算视频存储服务器配置数量：存储服务器（台）=接入节点视频路数/100（向上取整）。

（2）视频分发/转发服务器。视频图像分辨率为1080P时，建议按以下方法计算视频分发/转发服务器配置数量：分发/转发服务器（台）=同时调用节点视频路数/85（向上取整）。每台视频分发/转发服务器相当于可满足21台视频监控终端同时调用4路1080P视频图像。

2.3.3 视频供电设备

综合视频监控系统前端及后台设备均由UPS集中供电。各Ⅰ/Ⅱ视频接入节点UPS后备时间为1h。各区间视频汇集点UPS后备时间为3h。主要视频设备功耗参考值见表4。

2.4 综合视频监控系统承载网

需根据视频采集点的数量等因素计算综合视频监控系统带宽需求，选择通信传输系统承载或光网络承载，在此重点介绍光网络承载网。

2.4.1 视频汇聚节点与视频采集点间接入层

各视频采集点设置现场摄像机，各视频汇聚节点（区间GSM-R基站、车站、部分区间节点）内设置带光口的3层交换机，现场摄像机通过光纤点对点直连至汇集点处的3层交换机，组成星形网络，实现视频图像从视频采集点向视频汇聚节点的传送。视频采集点至视频汇聚节点间组网示意见图6。

2.4.2 视频接入节点与视频汇聚节点间汇聚层

以沪昆高铁贵州西段为例，每路1080P视频图像按照占用6Mb/s带宽计算，每处视频汇聚节点至对应的视频接入节点需24～96Mb/s的实时带宽，最长区间按3个节点计算，带宽需要72～288Mb/s，因此既有传输系统无法满足要求。新敷设光缆，利用各汇聚节点内3层交换机及新敷设光缆中的2芯光纤，通过GE（O）直连组建若干个GE通道环形上联至两端视频汇集点3层交换机。原则上每个GE通道环上节点数量不超过6个，从而自视频汇聚节点将视频监控图像实时传送至视频接入节点存储管理。视频接入节点至综合视频汇聚点组网示意见图7。

表4 主要视频设备功耗参考值 W

2.4.3 区域节点与视频I类节点间骨干层

利用车站数据网实现。车站间路由器利用敷设在铁路两侧的各2芯光纤直连，采用GE（O）光接口。

3 结束语

随着我国铁路运输安防需求的不断提高，对铁路综合视频监控系统也提出了更高要求。目前正在研究铁路综合视频监控系统与周界入侵报警系统的联动功能，对视频监控覆盖范围、视频图像存储时间、视频调用范围以及系统资源利用等方面都需进行深入研讨。将来还需结合新技术的发展，如新一代H.265视频编码、视频承载网的EPON/GPON技术以及视频云存储等，研究更先进、更科学、更高效的铁路综合视频监控系统。

图6 视频采集点至视频汇聚节点间组网示意图

图7 视频接入节点至综合视频汇聚点组网示意图

[1] 铁总建设［2016］18号 中国铁路总公司关于发布设计时速200 km及以上铁路区间线路视频监控设置有关补充标准的通知[S].

[2] 于格，张超岳，田长超．高铁线路高清长焦激光摄像机关键技术指标[J]．中国铁路，2016(11)：54-59.

[3] TB 10085—2009 铁路图像通信设计规范[S].

[4] 铁总运［2016］246号 关于既有通信铁塔附挂摄像机等设备设施的指导意见[S].

[5] TJ/DW 022—2013 铁路综合视频监控系统技术规范（V1.0）[S].

The Design and Implementation Scheme of High-speed Railway Integrated Video Monitoring System Executed CHINA RAILWAY Construction［2016］No.18 Document

JI Wei
（China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd，Chengdu Sichuan 610031，China）

With the engineering practical experience of CHINA RAILWAY’s Notice about Video Monitoring Relevant Supplementary Standards Applied in the Railway Sections and Lines with a Design Speed of 200+Kilometers per Hour (CHINA RAILWAY Construction［2016］No.18 Document) executed in Guizhouxi section and Yunnan section of Shanghai-Kunming high-speed railway as well as Chongqing-Wanzhou highspeed railway integrated video monitoring system, the paper will make a study of the design and implementation scheme of high-speed railway integrated video monitoring system engineering adopted CHINA RAILWAY Construction［2016］No.18 Document in terms of integrated video monitoring system video capture point setting and installation, system background device con figuration and system bearer network etc.

integrated video monitoring system；CHINA RAILWAY Construction［2016］No.18 Document；security；video capture point；video camera

U298

A

1001-683X（2017）08-0078-07

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.08.078

纪伟（1981—），男，硕士。

E-mail：417465590@qq.com

责任编辑 卢敏

2017-05-09