铁路站台防侵入监控系统的研发

谢锦妹 杨广亮 候晶 田德柱 段培勇

（1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081；2.中铁科学技术开发有限公司，北京 100081；3.中国铁路呼和浩特局集团有限公司乌海车务段，内蒙古 乌海 016000）

铁路列车前进时，周围的空气也被带动向前流动，越靠近列车，空气流动的速度越快。人在站台上时，靠近列车高速流动的空气与人背后缓慢流动的空气，形成将人推向列车的压力差，极易造成人身伤亡事故。因此，我国铁路要求旅客在站台安全白线以内候车。另外，个别旅客因个人原因，下车后未经出站口出站，而是穿越站台两端进入车站岔区及区间，存在极大人身安全隐患［1］。

车站客运人员数量有限，在接发旅客列车时，站台客运人员主要负责站台旅客乘降组织。随着我国铁路的高速发展，车站发车密度增加，客流量增大，车站安全生产压力也随之加大。铁路车站的运营自动化与智能化都是未来车站安全运营的必要执行项目，现阶段的安全管制措施仍以人为管控为主、系统控制为辅，未实现人防、物防、技防有机结合［2］。为避免旅客在候车期间侵入安全白线、误闯站台两端等非安全区域，造成人员财产损失甚至行车事故，本文对站台防侵入技术进行研究。

铁路站台防侵入监控系统，可监控个别旅客因个人原因，在候车期间侵入安全白线、误闯站台两端等非安全区域时进行报警，消除人身安全隐患，并可应用于周界监控、重点区域安全监控等领域，与现有的安防视频系统融合使用。

铁路站台防侵入监控系统是车站保障旅客安全出行的有力手段，对车站减员提效、事故提前预警、提高指挥调度效率起到重大的推进作用，符合铁路集团公司“全面深化改革、提高质量效益、实现创新发展”的工作要求，并且从铁路发展的角度看有着推广应用的实际意义，将为车站和铁路集团公司的创新发展做出一定的科学研究贡献。

1 研究现状

国内外用于站台防侵入监控系统的技术主要为对射技术和视频监控技术2大类。

对射技术主要利用红外或激光发生器和接收器对射来建立“虚拟防线”，见图1。当人员进入布防区时，红外线被遮断产生报警信号［3］。对射技术具有结构简单、技术难度小、易实施等优点，但只能定性判断、易受干扰、无法区分人员行进方向。视频监控技术是通过相机采集现场图像数据，利用图像处理技术实现对侵入人员的识别，见图2。视频监控技术具有结构简单、总体成本低、图片直观等优点［4］，但其易受环境因素影响，检测可靠性低。

图1 对射技术

图2 视频监控技术

与既有2种技术相比，激光扫描技术具有检测精度高、全天候工作的优点，可对区域内物体二维扫描，实现人员定位、追踪等功能，见图3。

图3 激光扫描技术

2 系统设计方案

铁路站台防侵入监控系统采用二维激光扫描技术与视频监控技术相结合的监控手段，智能判断安全白线区域内是否有人员侵入、旅客出站是否误闯站台两端等非安全区域等，见图4。

图4 布防区域

2.1 站台安全监控

在站台上方位置处安装激光扫描传感器向下扫描，沿站台安全白线形成一道虚拟的屏蔽门［5］，见图5。如果旅客在候车期间越过安全白线，系统报警，车站客运人员根据报警信息进行及时处理，以免造成严重后果。在站台端部处安装激光扫描传感器水平扫描［6-8］。旅客乘降时，对站台两端非安全区域进行实时监控，监控区域分为预警区域和报警区域，当旅客进入预警区域时，对误入旅客进行声光提醒；当旅客继续前行进入报警区域时，系统报警，车站客运人员根据报警信息进行及时处理，以免造成严重后果，见图6。

图5 站台白线安全监控方案

图6 站台端部安全监控方案

2.2 视频监控

站台安全监控模块采用高清摄像机实现站台旅客乘降实时监控。如有报警发生，系统通过激光扫描数据获取人员的侵入位置，视频监控设备根据人员的侵入位置信息进行追踪监控。

2.3 监控信息管理方案

铁路站台防侵入监控系统采用“分散监控、集中管理”的思想，由监控点和监控中心组成；监控点与监控中心通过无线或有线网络连接。

分散监控，即根据站台数量及监控需求布设多个监控点。

集中管理，即监控数据不仅本地存储，而且通过网络传输至监控中心；监控中心数据库服务器储存各个监控点数据，统一管理，并实时推送报警信息，提供信息管理功能。

监控信息管理基于B/S系统架构设计，监控信息包括预警报文、图片、设备状态报文等。监控信息管理流程（图7）为：测点机采集现场数据后实时上传至服务器，部署在服务器上的监控系统根据接收到的报文级别进行相应的处理，并按设定的报警方式实时推送给相关人员，如通过对讲机发送给站台客运人员；监控室工作人员将确认信息、处理信息等上报给服务器，实现对报警的闭环管理。

图7 监控信息管理流程

图8 铁路站台防侵入监控系统组成

3 系统组成

铁路站台防侵入监控系统由站台白线安全监控模块、站台端部安全监控模块、中央控制单元、服务器等部分组成，见图8，其中站台白线安全监控模块和站台端部安全监控模块的数量根据站台数量、长度和需求决定。

4 数据处理方法

系统通过激光传感器扫描的数据获取入侵物的二维轮廓，从而判断站台安全白线、站台端部等特定区域是否有人员侵入。

识别算法通过数据分割算法判断是否为人员侵入。对于飞鸟、漂浮物等干扰物，可结合物体大小、在目标区域停留时间及运动轨迹等特征滤出，提高识别算法的准确性。

5 系统功能及技术指标

基于上述设计方案，系统可识别站台旅客乘降过程中误入安全白线和站台两端或进入车站岔区及区间等不安全行为，并可现场进行声光报警；监控室工作人员可通过Web网页实时接收报警信息，并将确认信息、处理信息等上报给服务器；车站客运人员可通过对讲机收听包含报警位置的报警信息。

系统总体技术指标：①单个端部监控模块监控范围为20 m，识别物体大小6 cm×6 cm。②单个白线监控模块监控长度为150 m，识别物体大小30 cm×30 cm。③报警响应时间小于3 s。

6 技术特点

1）布防方便，可实现对站台安全白线区域、站台端部多区域的布防，布防区域可参数化设计，适用不同站台、多种工况。

2）误判率低，检测算法可以滤掉飞鸟、漂浮物等干扰。

3）报警响应速度快。

7 结语

本文提出一种基于激光扫描技术与视频监控技术相结合的铁路站台防侵入监控系统，其报警准确性高，抗干扰能力强，误判率低，便于安装实施。经现场试用验证，可对旅客侵入白线、端部等非安全区域进行报警，为车站安全生产提供智能化的技术支持，对事故提前预警，提高指挥调度效率起到重大的推进作用，对保障铁路运输安全有着重要意义。