基于微波雷達技術的站臺兩端監測告警系統研究

張秋亮，楊國元

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081）

目前，我國軌道交通安全防護技術水平尚不能滿足鐵路高速發展的需要，在站臺有列車到達和出發時，仍然是依靠客運人員現場防護和盯控的模式實現站臺端部的安全管控。同時，站臺端部還會有車站工作人員和作業車輛的頻繁出入，單一的非智能化報警設備，極易引起誤報，導致判斷不準確，引起管理困難。隨著鐵路行業的快速發展，車站到發列車數量和旅客人數明顯增加，在多個站臺有旅客同時到發的情況已非常普遍，依靠人盯人的傳統防控模式，已無法實現人員的高效利用和站臺端部的安全管理，極易造成非正常入侵站臺邊界、或者越界進入站區線路的危險情況。

國內針對車站站臺越界報警的研究起步較晚，目前，有關站臺越界報警的研究很少，文獻[1]從視頻監控角度對運動目標檢測跟蹤，設計實現了聲光報警功能，將無線通信技術應用于智能視頻監控系統中。文獻[2] 通過無線傳感網絡實時監測室內環境狀態，實現非法入侵的監控報警。本文針對站臺兩端出入管理難題，以加強站臺端部作業防控，杜絕旅客從站臺端部進入區間為需求，研究開發了站臺兩端監測告警系統，滿足了站臺端口無盲區封控和智能化管理要求，提升了車站安全管理水平。

1 系統設計

站臺兩端監測告警系統通過采用地面雷達監測[3]、攝像取證、聲光電主動告警，電子門禁和智能化監控和出入管理系統設備，實現了車站站臺端口的智能化管理監控，對靠近站臺端口人員及時告警勸離、對違規行為進行警告取證，對工作人員出入進行規范化的管理、登記，達到對站臺端口無盲區封控和智能化管理要求，提升車站安全管理水平。

1.1 設計思路

結合站臺端口進出管道通道的具體情況，重新梳理了傳統人工監測模式下的業務流程，根據自動化監測應用的具體需求，通過業務流程再造，提出了更加精細化、規范化的站臺兩端監測告警系統。

采用一體化設計，升級現有站臺端口進出管理通道，為其加裝端口封控雷達[4]、夜視攝像和門禁設備等一體化管理系統，提高站臺端口安全管理水平。實現系統設計安全可靠，易于維護，設備安裝不影響現有站臺外觀，不影響旅客乘車及行車安全，充分依托現有設施，減少不必要的施工。

采用3層架構[5-6]：站臺級設備管控終端、智慧平臺服務器虛擬機、用戶終端。系統總體結構如圖1所示。系統應用架構與智慧車站整體規劃的應用架構一致，一個車站部署一套軟件系統，該軟件系統屬于智慧車站平臺軟件的一個子系統。可實現對站臺進出端口的無死角覆蓋探測和出入門禁一體化管理，能夠對違規出入人員進行告警、勸阻、報警和證據采集，對出入站臺工作人員和車輛監控、識別、登記和安全提示，并在后臺集中形成管理日志，便于統一管理，從根本上提升車站站臺智能化管控和安全水平。

1.2 總體架構

圖1 系統總體結構圖

1.3 主要功能

系統功能模塊結構圖如圖2所示。

圖2 系統功能模塊結構圖

（1）車站端部端口侵入告警模塊，對站臺兩端出入口內外5 m區域進行無縫覆蓋探測，根據站臺雷達探測設備上報的告警信息，在系統平臺上發出告警提示信息，并完成多種告警聯動，如聯動視頻監控模塊，做視頻抓拍、視頻錄像、云臺轉動；聯動電子門禁系統關閉閘門；聯動電話、短信通知等操作。并可以向用戶終端界面推送報警提示，觸發工作人員做相關應急處理。

（2）車站端部端口出入人員統計模塊，對站臺兩端出入人員進行主動監測與識別，對于可識別人員，監控軟件能夠顯示并記錄出入人員信息及出入時間信息，便于管理。系統管理員可以查看人員出入記錄，并作統計報表記錄，對于未識別人員進行報警處理。

（3）車站端部端口出入車輛統計模塊，對站臺兩端出入車輛進行主動監測與識別，對于可識別車輛，監控軟件能夠顯示并記錄出入車輛身份信息和出入時間信息，便于管理。系統管理員可以查看人員出入記錄，并作統計報表記錄。對于未識別車輛，進行報警處理。

（4）車站端部端口視頻監控模塊，通過終端調用站臺兩端的視頻實時信息及歷史視頻信息，完成云平臺控制等視頻監控功能，同時，可以通過與入侵告警模塊的聯動功能，實現云平臺控制、視頻信息收集回傳等，用于現場取證。

（5）車站端部端口電子門禁控制模塊，可以通過終端控制電子門禁系統的開關，與入侵告警模塊的聯動功能，實現入侵自動關閉門禁系統的功能，用于自動攔截。

2 關鍵技術及創新點

2.1 關鍵技術

該系統采用微波雷達探測技術[7]探測靠近站臺兩端的人員和車輛，當識別出非正常接近行為時，發出聲光信號，警示其不要通過，如果非法出入，則向遠程控制中心發出警報信息，并調用視頻攝像頭拍攝違規行為。

核心的微波雷達探測設備采用多普勒雷達探測[8]體制，通過專門設計的微波雷達天線主動向預定的探測區域發射不影響人體健康的微量雷達波，并不斷地檢測回波信號，當探測區域內闖入人員和車輛等移動物體時，檢測到的回波信號頻率就發生變化，通過檢測變化的回波頻率，就可以把闖入的人員和車輛等物體和周圍的靜態物體回波區分開[9]，從而判斷出有人員和車輛等活動的物體接近了站臺出入口。同時，分別采用5 m探測距離的雷達實現對接近人員或車輛的告警，1 m探測距離的雷達實現對違規即將通過出入口的人員和車輛的報警操作，通過射頻身份識別卡來識別工作人員和車輛，方便其自由出入，通過遙控器實現對其開關機和報警開關操作，方便出入口管理，將微波雷達探測信號與視頻攝像機聯動[10]，自動控制攝像機采集現場視頻信息，用于遠程監控和取證，服務于秩序維護和執法調度。

2.2 創新點

（1）站臺端口管控設備裝置模型。如圖3所示，每套站臺端口出入管控設備包括1組探測雷達（每部雷達覆蓋1～2 m距離，數量根據端口寬度而定），1部管控通信設備，1部用于現場指控的遙控器，1部夜視攝像球機、可選配電磁門鎖或車輛閘機，或用于控制已有設備工作。其中，管控通信設備內設語音播報喇叭，用于越界語音提示，探測雷達采用地面嵌入式設計及防滑鋼化玻璃面板，內設LED白色閃光燈，用于越界閃光提示。

圖3 站臺端口出入管控設備結構圖

（2）實現7×24 h自動檢測功能。系統可對站臺兩端出入口內外5 m區域進行無縫覆蓋探測，對站臺兩端出入人員或車輛進行主動監測與識別，達到有效管理，對違規闖入人員或者車輛進行勸阻、警告、及視頻抓拍聯動等操作，最大限度的實現了自動檢測任務。對于車站兩端安全防護和生產業務管理起到了重要的支撐和推動作用。

（3）一體化管理服務系統。系統的應用架構與智慧車站總體規劃的應用架構是一致的，它屬于智慧車站平臺軟件的子系統。綜合利用智慧車站總體規劃，采用B/S架構的模式部署在鐵路綜合計算機網上，服務器、PC終端等硬件設備共享智慧車站平臺的硬件設備。該子系統的業務數據存儲在智慧車站平臺數據庫，并且可以實現與報警數據聯動，為用戶提供站臺報警情況圖形化顯示界面。

3 系統應用效果

站臺兩端監測告警系統已在青島站、青島北站實施，系統運行正常，可對站臺兩端出入口內外5 m區域進行無縫覆蓋探測，最大限度的實現了自動檢測任務。對于車站兩端安全防護和生產業務管理起到了重要的支撐和推動作用，達到了預期的應用效果。

青島站為膠濟客運專線的終點站，共計10個站臺，只有列車出入一側的站臺端口（北端）需要監控防護。青島站站臺端口出入管控設備安裝方案如圖4所示，在每個站臺北端口柵欄內側安裝一套端口管控終端設備，包括1部管控通信設備，1部用于現場指控的遙控器，1部夜視攝像球機、1部電磁門鎖（選配），1組地面嵌入式安裝的雷達探測設備。其中，根據各站臺端口寬度，1站臺安裝10部雷達，2～3站臺安裝4部雷達，4～5站臺安裝7部雷達，6～7站臺安裝7部雷達，8～9站臺安裝7部雷達，10站臺安裝4部雷達。

圖4 青島站站臺端口出入管控設備實施方案示意圖

（1）實現了7×24 h不間斷的監測管理。

（2）實現了視頻監控的自動記錄。當站臺端部有非法人員進出時，可在綜控室實現全部站臺端部的越界視頻盯控。

（3）實現了智能動態報警機制。對非法越界人員實現動態報警警示，提示不允許跨越，避免人員錯誤進入站臺外側的安全隱患。

（4）實現了對車站工作人員在該區域作業的跟蹤管理。對于在站臺端部進行作業的人員，記錄跟蹤設備會自動進行預判和安全管控，從而保證了站臺端部作業安全可靠的進行，實現了智能化的檢測運用。

車站站臺兩端監測告警系統具有廣闊的發展前景，隨著系統各功能模塊的不斷完善和發展，還可根據業務需要及技術發展增加其他業務模塊，促進鐵路客運管理向更高層次邁進。

4 結束語

本文設計實現了一種基于微波雷達技術的站臺兩端監測告警系統，無盲區封控技術和智能化管理技術相結合，有效降低人力成本、提升車站安全管理水平及智能化水平，解決站臺兩端出入管理的難題。使用地面雷達監測、攝像取證、聲光電主動告警，電子門禁、智能化監控和出入管理系統設備，實現了對車站站臺端口的智能化管理監控，對靠近站臺端口人員實時告警勸離，對違規進出行為進行警告取證，對電子門禁實現聯動控制，達到對站臺端口無盲區封控和智能化管理要求，提升了車站的安全管理水平。