港口鐵路無人看守智能道口系統(tǒng)技術(shù)研究

劉雅琪

秦皇島港股份有限公司鐵路運輸分公司 河北秦皇島 066000

1 研究背景及意義

港口鐵路一般歸地方鐵路管轄，并且由地方自己運營、自負盈虧，與國有鐵路運輸管理模式相比，港口鐵路的人員和資源配置更加靈活。現(xiàn)有的道口很多都是人工看守，但是這種傳統(tǒng)的道口值守方式效率低、人工成本和資源成本高，且存在安全隱患，已不能再適應(yīng)現(xiàn)在企業(yè)改革創(chuàng)新、降本節(jié)支的發(fā)展形勢。所以，通過運用先進的人工智能技術(shù)和發(fā)達的設(shè)備，將原有的傳統(tǒng)鐵路道口看守模式，改造成為利用智能道口系統(tǒng)進行道口看守。改進作業(yè)方式，將以往的專門設(shè)置人員二十四小時值守，改為遠程可監(jiān)視可控制的無人值守，形成無人現(xiàn)場值守的鐵路智能道口，不僅能做到盡可能短的時間內(nèi)快速的打開或者封閉道口，以提高公路運輸和鐵路運輸?shù)男剩档偷揽趯疖囘\輸和公路運輸?shù)挠绊懀瑴p少港口鐵路企業(yè)資源的浪費，還可以提高鐵路運輸安全保障系數(shù)，避免出現(xiàn)道口關(guān)閉時機和時間不合理、道口被盲目強行侵入發(fā)生安全事故的情況，此外還能改善道口整體的環(huán)境[1]。

2 智能道口系統(tǒng)技術(shù)研究

智能無人看守道口主要包括以下幾個系統(tǒng)：視頻監(jiān)控系統(tǒng)、道口列車接近報警系統(tǒng)、道口信號燈系統(tǒng)、控制欄木機系統(tǒng)等。

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端的監(jiān)控主機設(shè)置在監(jiān)控室內(nèi)，智能攝像機在作業(yè)現(xiàn)場，安裝在道口兩側(cè)對角線，相互對射，實現(xiàn)道口靜態(tài)全天全覆蓋，基本上確保360度無死角全方位進行監(jiān)控視頻錄入。目前，視頻傳輸通道主干網(wǎng)采用數(shù)字光纖通道,傳輸帶寬大于等于100Mbit/s,可以保證圖像質(zhì)量較為高清、減少失真,每臺攝像機圖像覆蓋范圍小于等于100米,同時設(shè)置夜間補光燈,可以保證夜間等光源不充足的情況下清楚觀察道口過往車輛及人員經(jīng)過出入或者鐵路職工巡視檢修等情況，同時攝像機具備透霧功能，確保大霧、霧霾等惡劣天氣能夠分辨現(xiàn)場畫面。智能攝像機內(nèi)置視頻編碼芯片，監(jiān)控主機內(nèi)置4G全網(wǎng)通模塊。4G模塊通過撥號連接到VPDN網(wǎng)絡(luò)后，與服務(wù)器平臺建立可靠連接，為無線傳輸提供可靠的數(shù)據(jù)安全防護，極大限度保證了數(shù)據(jù)的安全性。設(shè)備通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，用戶通過VPDN專線或者無線網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器從而獲取相應(yīng)視頻及其他數(shù)據(jù)。

同時，視頻監(jiān)控中還增加了分析的功能，讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備了“人工智能”特征。這就使得遠程監(jiān)控人員無需時刻盯在監(jiān)控顯示器前，通過肉眼識別視頻畫面中出現(xiàn)的問題，去對現(xiàn)場做出提醒或者啟動報警裝置。有了分析的功能，該視頻監(jiān)控系統(tǒng)會自動地甄別所監(jiān)視畫面中有無人和物，完成道口障礙物檢測，并將信號傳遞給報警系統(tǒng)完成報警信號的輸出，大大提高工作效率，節(jié)約人力資源。

2.2 道口列車接近報警系統(tǒng)

該報警系統(tǒng)主要是由BD2+GPS模塊構(gòu)成，該模塊可以實時接收機車各類信息，比如當(dāng)前所在位置、運行速度以及加速度等，并通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。服務(wù)器接收到現(xiàn)有機車數(shù)據(jù)后，后臺程序根據(jù)前期已經(jīng)預(yù)設(shè)好的各項參數(shù)，例如距離道口的位置參數(shù)、警示范圍半徑，進行實時計算、比對，當(dāng)火車進入警示范圍時，該信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給報警裝置——道口廣播裝置和道口電子顯示屏裝置。自火車駛?cè)刖痉秶螅瑥V播裝置便開始報警，同時電子顯示屏上會顯示有火車駛?cè)耄c該道口距離、當(dāng)前車速、預(yù)計到達該道口時間等。當(dāng)火車通過該道口時，服務(wù)器再次根據(jù)接收到的火車位置信息，發(fā)出關(guān)閉道口廣播的指令，但是電子顯示屏依然對火車駛離的情況進行如實顯示，以告知過往群眾[2]。

2.3 道口信號燈系統(tǒng)

道口兩側(cè)設(shè)置兩套信號燈,該裝置可以接收到火車車上和道口視頻監(jiān)控分析系統(tǒng)給出的信號。由于港口鐵路火車控制車速，一般即將經(jīng)過路口時車速不得超過20km/h，設(shè)定火車距離該道口2km時，道口兩端的信號燈開始由綠燈變?yōu)辄S燈并持續(xù)閃爍5s后變?yōu)榧t燈。待火車定位不再位于警示范圍且位置持續(xù)向遠方移動時，接收到道口允許通行的信號，該信號燈由紅變綠。

2.4 控制欄木機系統(tǒng)

基于目前最新計算機視覺圖像識別技術(shù)，通過監(jiān)控系統(tǒng)對所拍攝范圍內(nèi)的實時視頻信號進行圖像處理，能準確的分辨監(jiān)控視頻畫面中有無人員或者車輛逗留，然后再收到火車是否已駛?cè)刖痉秶男盘枺瑩?jù)此判斷欄木機是否可以落下。在欄木機落下的過程中，如果有人員或車輛闖入道口，則視頻監(jiān)控可檢測到，此時正在下落的欄木機會立即暫停，并且立即發(fā)出報警提示，一是道口廣播會重復(fù)播放指令，二是同時給鐵路信號機阻攔信號，使火車減速。待道口出清，恢復(fù)欄木機可落下狀態(tài)時再落下，并給出信號機通行信號，允許火車正常通行。在火車通過時，視頻畫面中一直有列車動態(tài)運行，待此畫面結(jié)束重新回歸沒有車輛、沒有人員畫面，火車已不在警示范圍之內(nèi)后，欄木機即判定此時可以升起。

當(dāng)系統(tǒng)接收到列車接近的信號、道口報警裝置報警、道口欄門關(guān)閉倒計時開始后，同時檢測到欄木機內(nèi)側(cè)鐵路上和欄木機下無人員和車輛逗留時，待倒計時結(jié)束后，欄木機自行落下，之后鐵路信號機給出允許通過信號，火車可以通過道口。當(dāng)火車完全通過道口后，且列車尾距離道口30秒之后，欄木機自行升起。此時，各種報警裝置自動解除，公路信號機恢復(fù)允許通行信號，鐵路上的信號機恢復(fù)成阻擋信號，道口恢復(fù)正常通行[3]。

3 結(jié)論與展望

現(xiàn)在的視頻監(jiān)控和信號傳輸基本上都是處于4G網(wǎng)絡(luò)通訊條件下，傳輸速率相對較低、畫質(zhì)不夠清晰，5G技術(shù)普及后，可以使傳輸速率大幅度提升，傳輸峰值超過10Gbit/s，真正實現(xiàn)高速傳輸，視頻監(jiān)控反應(yīng)靈敏，監(jiān)控效果能更加實時無延遲。5G的網(wǎng)絡(luò)延時比4G縮短至50倍，能夠以更快的速度提供更加高清的監(jiān)控數(shù)據(jù)，保障更及時準確信號傳輸，并且信號傳輸穩(wěn)定、可靠度可以得到大幅度的提升。

無人看守智能道口系統(tǒng)遵循著安全作業(yè)、科學(xué)管理的原則，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該系統(tǒng)將會在港口鐵路內(nèi)得到越來越廣泛的應(yīng)用。