铁路车站信号设备远程集中视频监控系统

2021-01-19刘清华

中国铁路 2020年11期

刘清华

（中国铁路青藏集团有限公司工电检测所，青海西宁810007）

1 研究背景

随着铁路的快速发展，各铁路局集团公司线路规模的扩大，信号系统及监测设备覆盖范围更加广泛、复杂，既有各信号监测类系统为管理、维护信号系统发挥了非常重要的作用，但仍然存在如下问题亟待解决:

（1）既有信号监测系统不能满足铁路安全发展的需求。信号设备是组织和指挥列车运行，保证行车安全，提高运输效率的关键设施，随着新设备、新技术的大量运用，以及信号系统及监测设备覆盖范围的扩大和复杂化，对设备安全运用环境、外界干扰等因素的要求越来越高［1］，利用既有的微机监测设备、传感器等系统对相关设备、环境以及其他内容进行监控，存在一定的监控局限性，且基本上都是“事后分析”和“判断定性”作用，达不到“眼见为实”的效果。

（2）对现场作业缺乏有效防护监控手段。铁路多次提速后，对现场作业人身安全和机具侵限防护提出了更新、更高的要求，近几年全路发生多起因防护监控不到位造成的人身伤亡、机具侵限撞车等事故就是直接的表现［2］。

（3）站段管理范围大，对现场盯控提出更高要求。随着铁路线路规模的不断扩大和生产布局调整，局管内各电务段管辖范围相应变大。受人员机构限制，目前铁路局集团公司电务系统无人值守车站、无工区车站大量增加。

（4）室外设备巡视不足。室外设备巡视需要占用一定的人力，且巡检过程不可知，在大风、大雪、夜间等不利环境情况下巡检困难，无法及时对现场设备进行巡检，效率较低［3］。

2 系统设计

为解决以上铁路电务部门对于信号系统维护管理中存在的问题，考虑将铁路信号集中监测技术与视频监控技术结合，提出一套系统解决方案:

（1）在车站铁路道岔密集、信号设备集中的咽喉区位置，设置高清视频夜视采集点，实现站场、信号设备视频采集和信号设备巡视［4］。

（2）在车站设置分析服务器，与铁路信号集中监测系统接口，实现可视化站场图，监测系统故障报警触发视频监控系统捕捉现场画面。

（3）当收到监测系统发出的来车信号时，系统分析判断后推送相应站场来车视频给车站移动终端，实时监督发现不按防护要求下道避险的违规施工情况。

2.1 系统架构

铁路车站信号设备远程集中视频监控系统架构见图1。

系统按电务段和车站两级设置。电务段中心设备包含应用服务器、分发服务器、监控终端、维护终端等，实现全段所辖车站的集中管理、监控和指挥功能。车站设备包含分析服务器、储存转发服务器、存储设备、监控终端、光传输设备、POE交换机、无线路由器以及高清摄像机等。通过在车站室内外、咽喉区部署相应监控点和系统设备，实现车站信号集中监测系统与视频监控系统的报警触发，以及视频采集、存储、人员防护辅助和远程电子巡视功能。

图1 铁路车站信号设备远程集中视频监控系统架构

2.2 车站视频采集点

视频采集点设置要考虑覆盖所有信号设备，信号设备主要集中在车站信号机房、站场咽喉区以及股道［5］。

2.2.1 信号机械室

信号机械室一般由继电器室、电源室和微机室组成。主要监控环境、人员出入、维护操作、组合架、设备指示灯，重点在于人员操作和设备指示的状态。机械室摄像机布点见图2。微机室摄像机布点见图3。

图2 机械室摄像机布点示意图

图3 微机室摄像机布点示意图

2.2.2 咽喉区

咽喉区主要监控对象为信号机、道岔群及相关设备动作，同时可监控电务和工务人员施工作业情况、列车通过情况、闲杂人员上道情况等，有力保障生产安全。本系统以某铁路车站单侧咽喉区为例进行设计。

咽喉南北两侧轨旁分设2处监控点，交叉覆盖整个站场，每个监控点采用2台定焦超低照度高清摄像机进行咽喉区全场景覆盖。在咽喉道岔群密集点位置设1处监控点，部署1台高清无红暴球形摄像机（见图4）。

图4 车站咽喉区视频采集点示意图

2.3 报警触发

在车站集中监测系统站机上设置与本系统接口软件，采用RS485光电隔离通讯方式与本系统分析服务器连接，当监测系统发生轨道异常红光带、道岔断表示、灯丝断丝等告警信息时［6］，监测站机将触发报警发送至本系统分析服务器的分析软件模块。当监测系统检测到车站来车时，同样将来车信息通过站机接口软件发送给本系统分析服务器。

分析服务器软件模块根据告警内容（或来车信息）中定义的告警设备、告警类型、告警时间，从本地数据库查找预先配置好的关联摄像机及对应的预置位信息实时进行调用，生成该报警的ID号以及视频资源路由信息，以此通知存储模块和终端显示模块。待集中监测系统发送报警解除时，分析模块将此转发给存储和终端显示模块。

存储模块接收分析模块发送的告警ID、告警类型、告警设备、告警时间信息后，进行记录。待收到分析模块发送此告警的消警时，存储模块将实时存储的对应ID摄像机录像进行截取另存为告警视频，并标记告警ID、类型、设备、时间信息。

终端显示模块接受分析模块发送的告警ID、告警类型、告警设备、告警时间信息以及告警对应视频资源路由后，对应电子地图中以日志和声音告警方式在界面进行提示，同时向转发模块请求告警摄像机实时视频，弹窗显示。待收到分析模块对于此告警的消警信息后，电子地图中视频、文字告警提示消除，信号设备恢复正常状态。报警触发流程见图5。

图5 报警触发流程

3 实现功能

3.1 电子地图

电子地图在车站和电务段终端界面进行展现。电子地图以信号集中监测站场图为基础，实现信号设备状态及告警实时显示、摄像机及与监测系统接口在线状态、显示信号设备实时监控图像和摄像机云镜操作。电子地图及打开信号灯实时视频截图见图6。

3.2 报警触发

监测系统检测到告警（轨道异常红光带、道岔断表示、灯丝断丝等）并将此告警发送至本系统，本系统通过预先设置好的所有信号设备对应摄像机预置点进行调用，存储服务器进行告警录像，监控终端能够弹出告警视频窗口，并以文字和声音进行报警。

异常红光带报警触发界面见图7。当信号集中监测系统报异常红光带报警，通过串口传给本系统，本系统在电子地图上马上弹出当前异常红光带股道全景图像，并在电子地图下方提示告警时间、告警类型、告警设备名称等信息。对应地图中设置的摄像机也显示红色标记状态。

3.3 人员防护辅助

在咽喉区位置设置的定焦、球型高清摄像机，对于咽喉区全场景覆盖实现对人员施工情况监控、防护确认。

当监测系统检测到车站来车信号时，触发流程与信号系统报警触发类似，将来车方向、股道等信息通过站机接口软件发送给本系统分析服务器，分析服务软件模块分析匹配与之关联的摄像机，启动并实时推送视频给站内信号防护人员的移动终端（IOS、安卓系统平板），如发现有人未下道，通过语音防护系统呼叫提醒避让。IPAD夜间监控效果见图8。

3.4 远程电子巡视

远程电子巡视在终端软件界面进行操作和展现。本功能实现是通过分析软件模块提前定义好的信号设备现场位置与摄像机云台预置位信息，在巡视时可以根据需求定义、选择巡检计划，包括巡检设备对象、时间、周期。此功能与日常业务结合，在天窗点外及雨、雪、夜间等条件下，可随时对现场设备进行巡视，即时查询站场各信号设备现场外部状态，减轻工作人员重复性、机械性劳动，减轻作业人员劳动强度［7］。远程电子巡视路线见图9。