車站站臺非安全區安全監控系統實現方法

張正普

（ 中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081 ）

車站站臺非安全區安全監控系統實現方法

張正普

（ 中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081 ）

為了保證列車的正點運行和站臺人身安全，對站臺非安全區進行安全監控顯得非常必要。本文針對國內車站站臺的特點，提出幾種可行的安全監控的實現方法，闡述其實現原理及關鍵技術，比較其優劣，以供有關部門參考。

站臺非安全區； 安全檢測； 智能視頻； 激光探測； 壓力傳感器

當列車前進的時候，列車周圍的空氣也被帶著向前流動，而且越靠近列車的空氣，其流動的速度與列車前進的速度越相近。人在站臺上，靠近列車空氣流動的速度快，對人施加的壓力就小；而人們背后的空氣流動速度慢，人體所受壓力就大。兩者形成的壓力差，形成一個把人推向車廂的合力。這樣，人離車廂越近就越容易被“吸”向車廂，以致造成人身傷亡事故。車站為了防止意外事故發生，在站臺邊上劃著一道白線，人們稱它為安全線，距站臺邊沿約有1 m的距離。當開車鈴響或列車進站時，人要站在安全白線外（安全線以內到站臺邊的區域，稱為站臺非安全區域），保證自身安全。

在站臺服務人員影響范圍是有限的情況下，作為鐵路安全部門，除了使安全警示標志醒目便于理解，位置要能夠被旅客不費力的看到，增加乘客安全意識教育外，合理地選擇安全報警裝置，對侵入站臺非安全區域的乘客進行聲光提醒，并提醒站臺服務人員進行勸阻，可有效地減少意外事故的發生。

1 解決方法

目前，國內地鐵和日本新干線均采用屏蔽門，以將旅客與行駛的列車分割開。屏蔽門之所以不在國內鐵路上應用，除了成本問題，還有兩個重要的原因：（1）國內現有列車多為人工操控，車輛停靠位置很難保證與所設屏蔽門位置完全吻合，實際應用中會給乘客登乘造成不便；（2）中國人口眾多，客流密度大，大型行李多，站臺的設計應當滿足無障礙與平順性原則，屏蔽門的設置，人為地在站臺區域設置了物理障礙，造成登乘時間延長，也給乘客帶來很大的不便。

本文提出3種站臺非安全區域侵入報警裝置：智能視頻監控、激光探測裝置、平板壓力傳感器，闡述其實現原理及關鍵技術，比較其優劣，形成一種單一性、混合型，乃至全新的一種報警裝置，降低站臺安全事故發生，保障列車進出站安全，保證站臺工作人和乘客的安全。

1.1 智能視頻監控

智能視頻監控是利用計算機視覺技術對視頻信號進行處理、分析和理解，在不需要人為干預的情況下，通過對序列圖像自動分析對監控場景中的變化進行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為，能在異常情況發生時及時發出警報或提供有用信息，有效地協助安全人員處理危機，并最大限度地降低誤報和漏報現象。

智能視頻監控方法采用高速數字攝像機，視角能夠對整個火車站臺非安全區域進行全面覆蓋。攝像機能對覆蓋范圍內的人或其他障礙物（如行李、工具等）進行視頻成像，通過對圖像的對比處理計算，自動分析出站臺非安全區域是否有安全隱患的存在。

設被攝物體的高度和寬度分別為H、W,被攝物體與鏡頭間的距離為L。鏡頭的焦距為f，靶面成像的高度和寬度分別為h,w。示意圖如圖1所示，則計算公式如下：

圖1 攝像機成像示意圖

由計算公式不難看出，當已知安裝高度和鏡頭焦距的情況下，很容易計算出鏡頭覆蓋的寬度。再根據站臺長度（國內站臺長度一般為550 m），可以得到每個站臺需要安裝攝像機的數量。

為了更高的可靠性，可以多增設攝像機站臺非安全區域進行交叉監控，對同一位置得出兩幅或者更多的圖像信息，綜合對比分析不同角度的圖像，得到更為準確的實時狀態，避免因單臺攝像機故障、單幅圖像角度以及其它外界因素（飛蟲、鏡頭粘有異物等）問題而產生誤判斷、誤報警。

智能視頻監控報警裝置采用的攝像機數量有限，成本低廉，安裝方便，不影響乘客在站臺的通行；但實際環境中光照變化、目標運動復雜性、遮擋、目標與背景顏色相似、雜亂背景等都會增加目標檢測與跟蹤算法設計的難度，造成誤報率偏高。

1.2 激光探測裝置

激光探測是激光信號通過探測器轉換成電信號的過程，該裝置由激光發射器和激光接收器組成，成對安裝在站臺非安全區域，兩則之間的距離由激光探測器的射程參數決定，為了保證檢測區覆蓋整個非安全區域，每個站臺需設置多組激光探測裝置（長射程的激光探測裝置射程可達200 m，根據國內站臺長度一般為550 m，每個站臺設置3組即可滿足使用）。發射器與接收器要嚴格對齊，其間無障礙物時，兩者形成對射，若存在障礙物，則激光被阻擋，發射器接收不到激光一定時間，變會觸發聲光報警裝置，提醒障礙物離開非安全區域。

與傳統光源和紅外探測裝置相比，此激光探測裝置需具有發散角小，光束集中、抗干擾能力強等特點，能探測準確、響應及時、穩定可靠地工作，有效地預防站臺非安全區域事故發生。

激光探測裝置利用很少的物理空間，為站臺非安全區域搭設一個隱形的屏蔽墻，對誤入的乘客進行報警提示，其因直線照射，不能在有弧度的站臺上使用。

1.3 平板壓力傳感器

在站臺非安全區域下方設置平板壓力傳感器（嚴格地講，其并沒有彈性元件，僅為一種壓力探測器），感知其上的壓力，在壓力達到一定限度時，聲光報警提示。裝置組成，如圖2所示。當裝置開啟后，若有人或物進入到非安全區域，由于重力作用，載荷板壓動支撐彈簧，載荷板向下產生移動，載荷板底部滑動觸頭接觸觸發器底座，如觸動時間超過設定觸壓時間，則判定已有人員進入非安全區域而非偶爾性觸發，電路接通，聲光報警器開始工作，提示非安全區域乘客退出。

圖2 平板壓力傳感器結構示意圖

裝置可設計成分級控制開關實現系統的分級報警功能，當進入非安全區域的人員數量不同，產生的壓力不同，載荷板下端彈簧產生的形變量不同，則滑動觸頭下沉位移不同，接入電路的電阻不相同，電路產生的電流大小不相同，載荷板信號處理單元根據接收到的電流大小判定越位分級狀態，觸發與該級狀態相對應的報警聲光，實現分級報警。

平板壓力傳感器安裝方便，易于維護，不影響乘客在站臺上自由通行，但成本較高，且由于安裝在乘客腳下，容易損壞。

2 結束語

本文提供的3種站臺非安全區域侵入報警裝置，各有優劣，客運車站可根據選擇安裝其中的一種，或者多種混合，達到降低站臺安全事故發生，保障列車進出站安全，保證站臺工作人和乘客人身安全。

[1]王瑞鋒，張建雄．基于圖像處理技術的鐵路站臺非安全區安全監控系統的設計與實現[J].中國公共安全（綜合版），2012（4）．

[2]李萬春，宋瑞剛，徐天飛，鄧遠華．地鐵站臺屏蔽門安全防護措施探討[J]．計算機與信息技術，2012（7）．

[3]毛茂林，楊明亮．高速鐵路站臺安全門的安全性和舒適性試驗[J]．實驗室研究與探索，2012（3）.

[4]黃中全．軌道交通站臺安全門控制系統[J]．交通與計算機，2009（3）．

[5]許 琦．高站臺人身安全防護[J]．鐵路技術創新，2009（3）．

責任編輯 徐侃春

Method to implement Safety Monitoring System of station platform of non safety zone

ZHANG Zhengpu
( Institute of Computer Technologies, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

In order to ensure the train punctuality and personal safety in platform, it was very necessary for safety monitoring of the platform of non safety zone. In this paper, aiming at the characteristics of domestic station platform, it was put forward some methods to implement safety monitoring, expounded the implementation principle and key technologies, and compared the advantages and disadvantages of them.

station platform of non safety zone; safety monitoring; intelligent video; laser detection; pressure sensor

U291.65∶TP39

A

1005-8451（2014）10-0063-04

2014-03-26

張正普，助理研究員。