鐵路站臺防侵入監控系統的研發

謝錦妹 楊廣亮 候晶 田德柱 段培勇

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081；2.中鐵科學技術開發有限公司，北京 100081；3.中國鐵路呼和浩特局集團有限公司烏海車務段，內蒙古 烏海 016000）

鐵路列車前進時，周圍的空氣也被帶動向前流動，越靠近列車，空氣流動的速度越快。人在站臺上時，靠近列車高速流動的空氣與人背后緩慢流動的空氣，形成將人推向列車的壓力差，極易造成人身傷亡事故。因此，我國鐵路要求旅客在站臺安全白線以內候車。另外，個別旅客因個人原因，下車后未經出站口出站，而是穿越站臺兩端進入車站岔區及區間，存在極大人身安全隱患［1］。

車站客運人員數量有限，在接發旅客列車時，站臺客運人員主要負責站臺旅客乘降組織。隨著我國鐵路的高速發展，車站發車密度增加，客流量增大，車站安全生產壓力也隨之加大。鐵路車站的運營自動化與智能化都是未來車站安全運營的必要執行項目，現階段的安全管制措施仍以人為管控為主、系統控制為輔，未實現人防、物防、技防有機結合［2］。為避免旅客在候車期間侵入安全白線、誤闖站臺兩端等非安全區域，造成人員財產損失甚至行車事故，本文對站臺防侵入技術進行研究。

鐵路站臺防侵入監控系統，可監控個別旅客因個人原因，在候車期間侵入安全白線、誤闖站臺兩端等非安全區域時進行報警，消除人身安全隱患，并可應用于周界監控、重點區域安全監控等領域，與現有的安防視頻系統融合使用。

鐵路站臺防侵入監控系統是車站保障旅客安全出行的有力手段，對車站減員提效、事故提前預警、提高指揮調度效率起到重大的推進作用，符合鐵路集團公司“全面深化改革、提高質量效益、實現創新發展”的工作要求，并且從鐵路發展的角度看有著推廣應用的實際意義，將為車站和鐵路集團公司的創新發展做出一定的科學研究貢獻。

1 研究現狀

國內外用于站臺防侵入監控系統的技術主要為對射技術和視頻監控技術2大類。

對射技術主要利用紅外或激光發生器和接收器對射來建立“虛擬防線”，見圖1。當人員進入布防區時，紅外線被遮斷產生報警信號［3］。對射技術具有結構簡單、技術難度小、易實施等優點，但只能定性判斷、易受干擾、無法區分人員行進方向。視頻監控技術是通過相機采集現場圖像數據，利用圖像處理技術實現對侵入人員的識別，見圖2。視頻監控技術具有結構簡單、總體成本低、圖片直觀等優點［4］，但其易受環境因素影響，檢測可靠性低。

圖1 對射技術

圖2 視頻監控技術

與既有2種技術相比，激光掃描技術具有檢測精度高、全天候工作的優點，可對區域內物體二維掃描，實現人員定位、追蹤等功能，見圖3。

圖3 激光掃描技術

2 系統設計方案

鐵路站臺防侵入監控系統采用二維激光掃描技術與視頻監控技術相結合的監控手段，智能判斷安全白線區域內是否有人員侵入、旅客出站是否誤闖站臺兩端等非安全區域等，見圖4。

圖4 布防區域

2.1 站臺安全監控

在站臺上方位置處安裝激光掃描傳感器向下掃描，沿站臺安全白線形成一道虛擬的屏蔽門［5］，見圖5。如果旅客在候車期間越過安全白線，系統報警，車站客運人員根據報警信息進行及時處理，以免造成嚴重后果。在站臺端部處安裝激光掃描傳感器水平掃描［6-8］。旅客乘降時，對站臺兩端非安全區域進行實時監控，監控區域分為預警區域和報警區域，當旅客進入預警區域時，對誤入旅客進行聲光提醒；當旅客繼續前行進入報警區域時，系統報警，車站客運人員根據報警信息進行及時處理，以免造成嚴重后果，見圖6。

圖5 站臺白線安全監控方案

圖6 站臺端部安全監控方案

2.2 視頻監控

站臺安全監控模塊采用高清攝像機實現站臺旅客乘降實時監控。如有報警發生，系統通過激光掃描數據獲取人員的侵入位置，視頻監控設備根據人員的侵入位置信息進行追蹤監控。

2.3 監控信息管理方案

鐵路站臺防侵入監控系統采用“分散監控、集中管理”的思想，由監控點和監控中心組成；監控點與監控中心通過無線或有線網絡連接。

分散監控，即根據站臺數量及監控需求布設多個監控點。

集中管理，即監控數據不僅本地存儲，而且通過網絡傳輸至監控中心；監控中心數據庫服務器儲存各個監控點數據，統一管理，并實時推送報警信息，提供信息管理功能。

監控信息管理基于B/S系統架構設計，監控信息包括預警報文、圖片、設備狀態報文等。監控信息管理流程（圖7）為：測點機采集現場數據后實時上傳至服務器，部署在服務器上的監控系統根據接收到的報文級別進行相應的處理，并按設定的報警方式實時推送給相關人員，如通過對講機發送給站臺客運人員；監控室工作人員將確認信息、處理信息等上報給服務器，實現對報警的閉環管理。

圖7 監控信息管理流程

圖8 鐵路站臺防侵入監控系統組成

3 系統組成

鐵路站臺防侵入監控系統由站臺白線安全監控模塊、站臺端部安全監控模塊、中央控制單元、服務器等部分組成，見圖8，其中站臺白線安全監控模塊和站臺端部安全監控模塊的數量根據站臺數量、長度和需求決定。

4 數據處理方法

系統通過激光傳感器掃描的數據獲取入侵物的二維輪廓，從而判斷站臺安全白線、站臺端部等特定區域是否有人員侵入。

識別算法通過數據分割算法判斷是否為人員侵入。對于飛鳥、漂浮物等干擾物，可結合物體大小、在目標區域停留時間及運動軌跡等特征濾出，提高識別算法的準確性。

5 系統功能及技術指標

基于上述設計方案，系統可識別站臺旅客乘降過程中誤入安全白線和站臺兩端或進入車站岔區及區間等不安全行為，并可現場進行聲光報警；監控室工作人員可通過Web網頁實時接收報警信息，并將確認信息、處理信息等上報給服務器；車站客運人員可通過對講機收聽包含報警位置的報警信息。

系統總體技術指標：①單個端部監控模塊監控范圍為20 m，識別物體大小6 cm×6 cm。②單個白線監控模塊監控長度為150 m，識別物體大小30 cm×30 cm。③報警響應時間小于3 s。

6 技術特點

1）布防方便，可實現對站臺安全白線區域、站臺端部多區域的布防，布防區域可參數化設計，適用不同站臺、多種工況。

2）誤判率低，檢測算法可以濾掉飛鳥、漂浮物等干擾。

3）報警響應速度快。

7 結語

本文提出一種基于激光掃描技術與視頻監控技術相結合的鐵路站臺防侵入監控系統，其報警準確性高，抗干擾能力強，誤判率低，便于安裝實施。經現場試用驗證，可對旅客侵入白線、端部等非安全區域進行報警，為車站安全生產提供智能化的技術支持，對事故提前預警，提高指揮調度效率起到重大的推進作用，對保障鐵路運輸安全有著重要意義。