铁路道口远程集中监控系统的实现要点分析

田方伟

（广西钢铁集团有限公司，广西 防城港 538002）

从目前铁路道口的管理工作来看，很多人流量和车流量都比较大的铁路道口仍然还在用人工看守的方式对道口进行管理，该方式存在管理效率低下、投入的人力、物力和资金成本比较高以及安全事故风险大等缺点；因此，铁路管理部门必须要采用更为先进的管理技术对铁路的管理方式进行改革，这对保障铁路的安全运行有十分重要的意义。该文对铁路道口远程集中监控系统进行探讨，阐述了系统的功能和特点，并指出远程集中监控系统在铁路道口管理中的应用要点，为铁路道口管理的改革创新提供技术支持。

1 系统概述

在铁路道口管理中应用远程集中监控系统的根本目的是提高道口的安全管理水平，安全是系统设计应用的第一原则。采用更为先进的技术，提高对道口安全管理的水平，减少对火车运输与道路交通之间的影响，保证铁路的稳定运行。在铁路道口的管理中应用远程集中监控系统具有很重要的意义，一方面可以提高管理的效率，另一方面还可以减少人员的投入，降低管理成本，是创新铁路道口管理方式的重要举措。

2 系统结构

铁路道口远程集中监控系统是由视频系统、计算机网络和自动化技术组成的1种高科技系统，该系统将传统人工值守的管理方式变成了无人值守的远程操作管控。人工管理虽然具有较强的调度功能，但是其管理效率低，而且很有可能因人员疏忽而导致发生严重的安全事故。远程监控系统可以通过视频展示的全景图像对道口进行自动化管理，该方式的安全性和技术含量都比较高。远程集中监控系统的主要结构包括室内监控系统、光纤网络通信以及道口终端系统，系统结构如图1所示。

2.1 室内监控系统

室内监控系统的主要组成部分为视频监控和远程控制系统，该系统被安装在主控台上。

2.2 远程控制设备部分

远程控制设备包括道口端的控制主机以及信号接收设备，道口管理人员对道口操作设备发出操作指令，道口控制主机接到指令后开始运行，对指令进行自动化的连锁运算，最终将驱动指令发射给室外设备。

3 系统操作方式

3.1 调度通知模式

人工操作是操作该系统的1种方式，需要调度人员以口头通知的形式将火车的运行状态传递给道口管理人员，道口管理人员接收到指令后，手动单击控制页面中的操作按钮，向室外设备发出控制命令。

3.2 自动模式

另一种操作方式就是自动化操作，道口集中监控系统通过采集火车运行信号信息，自动判断火车与道口之间的距离，当火车接近道口的时候，会向室外设备发射控制预警，整个过程全部都由系统自动化控制。

4 系统的主要功能

4.1 同时远程控制多个道口

在城市中，火车的线路复杂繁多，经常会出现多列火车同时通过铁路道口的情况，因此对远程控制系统来说，它最主要的作用是能够控制和处理多列火车同时通过道口的情况，并且要保证车辆的安全性和可靠性。

4.2 监测、记录设备的运行状态

监控系统能够自主监测内存的使用状态，当系统运行的内存超过设定值时，系统就会自动发出超负荷告警，保证控制系统的运行反应速度不会受到影响。当系统中的某个设备或者运行环节出现问题时，系统也会根据问题发生的具体情况作出报警提示；例如某个道口的封闭时间过长，系统会提醒操作人员开放道口；当遇到设备故障时，直接指出设备的故障点，帮助维护人员及时进行维修处理[1]。

4.3 状态采集、记录及事故分析

远程集中监控系统能够通过信号采集设备对现场的设备参数进行全面采集，便于操作人员实时了解设备的运行状态，避免出现操作失误和遗漏的情况。设备事故时间以及操作人员的处理过程都会被记录下来，并存储6个月以上，这样就可以方便操作人员对事故进行分析，并进行合理的责任划分，从而避免问题的重复发生[2]。

4.4 道口维护、测试

当铁路道口需要进行整体维护的时候，可以将系统设置为维护状态，避免道口系统不断发出预警干扰；当维护结束后，操作人员与维护人员要相互配合测试系统是否恢复正常，确保系统正常之后才可以继续运行。

5 系统主要特点

5.1 安全

从系统硬件上来看，铁路道口的远程集中监控系统全部采用了安全模块设计，不仅设备的安全性可以得到保证，而且监控图像显示清晰、全景无障碍死角，确保了对道口的安全监控。

5.2 维护简单快捷

远程集中监控系统的结构相对比较简单，从维护方面来看，系统采用的是模块化设计，对其进行维护处理的工作简单快捷，极大地减少了维护的时间，不会影响铁路的正常运行。

5.3 扩容性强

模块化的设计方式使远程监控系统的扩容性更强，通过增加系统模块就能满足增加铁路道口管理数量的需求，从而节约建设成本。

5.4 视频监控实时性强、存储空间大

远程集中监控系统是对道口进行24 h的监控管理，具有很强的实时性，而且系统本身的存储空间也比较大，能够保存长时间的视频监控图像[3]。

6 铁路道口远程集中监控系统的实现要点

6.1 道口设备

根据系统设计方案，道口的主要设备见表1。

表1 道口主要设备

6.2 道口自动报警设备

6.2.1 设备安装2#

在该铁路道口左右两侧各安装2对传感器；在道口两侧安装信号接收机，该信号接收机可以接收火车的运行信号和远程控制信号；在道口两侧安装1个红色的报警灯，发挥警示道口往来车辆的作用。

6.2.2 设备基本功能

正常情况下，道口的信号接收机一直是处于亮白灯的状态，红灯报警灯处于熄灭的状态；当有火车从左侧接近道口时，左侧的传感器会接收火车的信号，并将信号反馈给操作控制台，红灯报警灯发出警示，提醒过往的行人和车辆[4]。

6.3 道口远程控制报警设备

6.3.1 设备安装

在安装道口的远程控制设备时，需要在道口的两侧各安装1台电动的拦木，在火车通过的时候拦木放下，禁止行人和车辆通过，还需要在道口两侧各设置1套遮断信号机，提示火车能够正常通过该道口；远程控制箱和摄像机也需要安装在道口的合适的位置上。

6.3.2 设备基本功能

远程控制箱可以对道口拦木、信号机以及其他设备进行整体控制，它能够向控制台传输视频及信号；拦木由系统远程控制，必要时可以由人工手动操作控制；遮断信号机的作用是当发生危急情况的时候，提醒火车紧急停车。

6.3.3 道口防雷设计

远程集中监控系统由多个电子设备共同构成，雷雨天气对该系统的影响非常大，因此必须要做好设备的防雷工作，首先就要安装避雷针，尤其是需要在金属立杆型摄像机金属立杆的顶部安装避雷装置。其次，也需要做好传输线路的安全防护，避免雷电侵袭传输线路；最后，室内外的多个电力设备都要按照规定做好防雷接地设置，确保设备不会受到雷击，保证系统可以正常对道口进行管理。

6.3.4 操作方式

由于铁路运输组织和原有企业对道口操作的标准不一样，因此道口集中监控系统的操作控制模式也不尽相同。目前常见的道口集中监控系统的操作模式主要有以下2种：1） 调度通知模式。该模式是通过监控系统拍摄的画面，以口头通知的形式将行车情况传递给道口工作人员，再由道口工作人员根据火车的具体行车情况发送控制指令，从而达到远程操作目的的1种控制方式，这也是目前较为常见的道口监管措施。2） 自动监控模式。该模式是集铁路道口监控系统与联锁系统于一体的综合性模式，通过监控系统对现场的各项信息进行采集，利用信号开放条件和传输措施判定火车的运行状况，在火车经过道口时自行发送控制命令，从而实现自动操作的目的。在监控中，道口手机系统与信号联锁系统接收到站场信号设备的指令，当火车经过道口时，道口控制设备自动发出报警指令，并及时封闭道口。

6.3.5 系统通信网络、线路设计及施工

6.3.5.1 系统通信网络设计

该道口远程集中监控系统在每个道口都采用光纤与集中监控中心进行连接，多个道口与集中监控中心采用点对点星型拓扑结构网；各个道口与集中监控中心采用点对点的方式进行连接，进而组成星型拓扑结构网络。另外，道口与数据监控中心之间采用光纤进行连接，实现了视频数据、图像数据、音频数据以及TCP/IP控制数据信息的相互沟通，并且保证了数据传输的及时性和准确性。

6.3.5.2 线路设计

该工程的光缆线路采用独立组网敷设，敷设方式分别为沿铁路进行直埋敷设和沿厂内现有的管线桥架进行架空敷设。

6.3.5.3 硬件设计

该工程远程监控系统设计中采用的工控计算机以标准化计算机兼容体系结构作为基础平台，减少了软件开发的工作量，提高了监控功能的模块化、通用化和综合化性能。另外，将视频录像机作为监控设备的重点，实时监控铁道路口的动态状况，确保可以调取清晰、准确的信息图像。

6.3.5.4 软件设计

在该工程中采用了组态软件，这也是工业自动化领域常用的软件开发方案，通过组态软件工具中的硬件组态、数据组态以及图像图形组态等就能顺利完成软件的开发工作，达到预计远程集中监控的目的。在具体的设计中，采用模块化的软件设计流程，将软件分成若干个相对独立的功能模块，并在各模块之间适当配置入口和出口参数，使模块之间能够相互通信，从而保证信息传输的效率和安全性。利用该软件能够实现实时硬盘录像、抓图、权限分配以及多画面监控等功能；同时，它还具备智能识别预警和设置铁路轨道周边视场范围的功能；另外，该软件具备比较丰富的光学参数调整功能，能够实现热成像调焦、激光跟踪、自动聚焦和电动变倍等功能。

6.3.5.5 平台部署

中心存储／数据管理服务器能够通过流媒体获得设备的实时视频，再根据相关配置的录像要求，能够对视频进行管理和保存。

报警服务器能够接收设备上传的报警信息，还可以将该报警信息转发给相应的客户端。

网页服务器能够满足对视频图像进行分级管理和转发以及灵活操作整个平台的需求，网页服务器的开发则是在IP网络平台的基础上进行的，该方法可以在管理权限要求下，对视频图像进行自由分发。

对时钟服务器来说，为了保证所有系统时间的绝对一致性，需要控制铁路局内网络管理系统的时间。

6.3.5.6 线路施工

为了避免施工路面上原有的电缆和光缆受到损坏，在新铺设光缆时，应该注意以下4点：1） 在有明确电缆和光缆标志的地段不能采用开沟机进行挖掘。2） 在电缆井出线或交叉处不能用开沟机进行挖掘。3） 由于马路两侧电缆纵横，因此在新铺线路通过马路时，路两侧10 m内不能采用开沟机进行挖掘。4） 经过现场勘察，确定采用开沟机对部分线路进行挖掘，施工时每隔10 m挖1个探坑，确认地下是否有电缆和光缆，在确认2个探坑之间没有电缆和光缆线路时，再采用开沟机进行挖掘。

6.3.5.7 取消拦木杆

拦木杆的存在很大程度上影响了铁路道口自动化监控系统的视线，也限制了自动化监控系统功能的发挥。虽然目前不少拦木杆的起降速度已经达到了可控制的范围，但是仍然无法保证在无人监控下可以阻拦有意闯入封闭路段的车辆和行人，也无法保证栏木杆不会对这类人群造成伤害。因此，取消拦木杆、增加铁路道口的摄像装置能有效地对有意闯入封闭道口的车辆和行人进行处罚、取证，即使这些车辆和行人在进入道口之后没有造成交通事故，也可以根据铁道部门制定的规章对其进行处罚。另外，取消拦木杆还可以方便本部门车辆在行驶通过铁道路口时观察四周的情况。经过各方的研究与努力，目前大部分铁路道口的拦木杆都是可以取消的。

6.3.5.8 与站场铁路信号联锁自动操作

与铁路信号系统实施联锁自动控制，是现在铁路道口远程集中监控的常用手段，虽然近年来国内信息技术发展迅速，但是由于目前铁路道口大多位于距离铁路信号控制楼较远的地方，因此仍有不少地区存在信号控制难度较大的问题。可以采用电缆直接敷设的方法解决该问题，但是随着信号系统改造力度的增加以及信号强度的提高，其投资成本也随之上升。目前最佳的信号设置方法就是在每个道口都设置分机控制，再利用光线通信达到集中控制的目的。在分机控制中，每个信号楼都设置1道集中控制主机，通过铁路信号系统及时地将每个道口临近区域的信号状况、信号强度发送给道口控制主机，并将其作为自动封闭道口的命令符号。在该状态下，铁路信号排列进路的同时，相关道口还会根据车辆距离、车辆行驶状况来决定道口是否自动封闭。经过工作实践发现，利用现有的技术条件可以轻松实现该技术，通过该技术能将每个铁路道口的工作情况、车辆行驶状况和闯红灯车辆情况及时地传输给运营部门保卫处，保卫人员就会依法对这些车辆和行人进行处罚。

7 结语

综上所述，远程集中监控系统改变了传统人工值守的管理方式，是自动化管理的具体应用，该系统保证了铁路的安全运行以及过往行人和车辆的安全。远程集中控制是1种自动化操作方式，该方式不仅提高了管理设备的运行速度，而且还减少了铁路管理的投入成本。控制指令由道口控制台发出，系统远程控制设备，不需要在道口设置道口房进行人工值守。总之，远程集中控制系统对铁路道口的管理具有十分重要的实际意义，需要对其进行进一步的探索，从而不断提高设备的自动化程度。