鐵路道口遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)要點分析

田方偉

（廣西鋼鐵集團有限公司，廣西 防城港 538002）

從目前鐵路道口的管理工作來看，很多人流量和車流量都比較大的鐵路道口仍然還在用人工看守的方式對道口進行管理，該方式存在管理效率低下、投入的人力、物力和資金成本比較高以及安全事故風(fēng)險大等缺點；因此，鐵路管理部門必須要采用更為先進的管理技術(shù)對鐵路的管理方式進行改革，這對保障鐵路的安全運行有十分重要的意義。該文對鐵路道口遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)進行探討，闡述了系統(tǒng)的功能和特點，并指出遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路道口管理中的應(yīng)用要點，為鐵路道口管理的改革創(chuàng)新提供技術(shù)支持。

1 系統(tǒng)概述

在鐵路道口管理中應(yīng)用遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)的根本目的是提高道口的安全管理水平，安全是系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用的第一原則。采用更為先進的技術(shù)，提高對道口安全管理的水平，減少對火車運輸與道路交通之間的影響，保證鐵路的穩(wěn)定運行。在鐵路道口的管理中應(yīng)用遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)具有很重要的意義，一方面可以提高管理的效率，另一方面還可以減少人員的投入，降低管理成本，是創(chuàng)新鐵路道口管理方式的重要舉措。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鐵路道口遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)是由視頻系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)和自動化技術(shù)組成的1種高科技系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)人工值守的管理方式變成了無人值守的遠程操作管控。人工管理雖然具有較強的調(diào)度功能，但是其管理效率低，而且很有可能因人員疏忽而導(dǎo)致發(fā)生嚴重的安全事故。遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以通過視頻展示的全景圖像對道口進行自動化管理，該方式的安全性和技術(shù)含量都比較高。遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)包括室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)通信以及道口終端系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)

室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分為視頻監(jiān)控和遠程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)被安裝在主控臺上。

2.2 遠程控制設(shè)備部分

遠程控制設(shè)備包括道口端的控制主機以及信號接收設(shè)備，道口管理人員對道口操作設(shè)備發(fā)出操作指令，道口控制主機接到指令后開始運行，對指令進行自動化的連鎖運算，最終將驅(qū)動指令發(fā)射給室外設(shè)備。

3 系統(tǒng)操作方式

3.1 調(diào)度通知模式

人工操作是操作該系統(tǒng)的1種方式，需要調(diào)度人員以口頭通知的形式將火車的運行狀態(tài)傳遞給道口管理人員，道口管理人員接收到指令后，手動單擊控制頁面中的操作按鈕，向室外設(shè)備發(fā)出控制命令。

3.2 自動模式

另一種操作方式就是自動化操作，道口集中監(jiān)控系統(tǒng)通過采集火車運行信號信息，自動判斷火車與道口之間的距離，當火車接近道口的時候，會向室外設(shè)備發(fā)射控制預(yù)警，整個過程全部都由系統(tǒng)自動化控制。

4 系統(tǒng)的主要功能

4.1 同時遠程控制多個道口

在城市中，火車的線路復(fù)雜繁多，經(jīng)常會出現(xiàn)多列火車同時通過鐵路道口的情況，因此對遠程控制系統(tǒng)來說，它最主要的作用是能夠控制和處理多列火車同時通過道口的情況，并且要保證車輛的安全性和可靠性。

4.2 監(jiān)測、記錄設(shè)備的運行狀態(tài)

監(jiān)控系統(tǒng)能夠自主監(jiān)測內(nèi)存的使用狀態(tài)，當系統(tǒng)運行的內(nèi)存超過設(shè)定值時，系統(tǒng)就會自動發(fā)出超負荷告警，保證控制系統(tǒng)的運行反應(yīng)速度不會受到影響。當系統(tǒng)中的某個設(shè)備或者運行環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)也會根據(jù)問題發(fā)生的具體情況作出報警提示；例如某個道口的封閉時間過長，系統(tǒng)會提醒操作人員開放道口；當遇到設(shè)備故障時，直接指出設(shè)備的故障點，幫助維護人員及時進行維修處理[1]。

4.3 狀態(tài)采集、記錄及事故分析

遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過信號采集設(shè)備對現(xiàn)場的設(shè)備參數(shù)進行全面采集，便于操作人員實時了解設(shè)備的運行狀態(tài)，避免出現(xiàn)操作失誤和遺漏的情況。設(shè)備事故時間以及操作人員的處理過程都會被記錄下來，并存儲6個月以上，這樣就可以方便操作人員對事故進行分析，并進行合理的責任劃分，從而避免問題的重復(fù)發(fā)生[2]。

4.4 道口維護、測試

當鐵路道口需要進行整體維護的時候，可以將系統(tǒng)設(shè)置為維護狀態(tài)，避免道口系統(tǒng)不斷發(fā)出預(yù)警干擾；當維護結(jié)束后，操作人員與維護人員要相互配合測試系統(tǒng)是否恢復(fù)正常，確保系統(tǒng)正常之后才可以繼續(xù)運行。

5 系統(tǒng)主要特點

5.1 安全

從系統(tǒng)硬件上來看，鐵路道口的遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)全部采用了安全模塊設(shè)計，不僅設(shè)備的安全性可以得到保證，而且監(jiān)控圖像顯示清晰、全景無障礙死角，確保了對道口的安全監(jiān)控。

5.2 維護簡單快捷

遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，從維護方面來看，系統(tǒng)采用的是模塊化設(shè)計，對其進行維護處理的工作簡單快捷，極大地減少了維護的時間，不會影響鐵路的正常運行。

5.3 擴容性強

模塊化的設(shè)計方式使遠程監(jiān)控系統(tǒng)的擴容性更強，通過增加系統(tǒng)模塊就能滿足增加鐵路道口管理數(shù)量的需求，從而節(jié)約建設(shè)成本。

5.4 視頻監(jiān)控實時性強、存儲空間大

遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)是對道口進行24 h的監(jiān)控管理，具有很強的實時性，而且系統(tǒng)本身的存儲空間也比較大，能夠保存長時間的視頻監(jiān)控圖像[3]。

6 鐵路道口遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)要點

6.1 道口設(shè)備

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，道口的主要設(shè)備見表1。

表1 道口主要設(shè)備

6.2 道口自動報警設(shè)備

6.2.1 設(shè)備安裝2#

在該鐵路道口左右兩側(cè)各安裝2對傳感器；在道口兩側(cè)安裝信號接收機，該信號接收機可以接收火車的運行信號和遠程控制信號；在道口兩側(cè)安裝1個紅色的報警燈，發(fā)揮警示道口往來車輛的作用。

6.2.2 設(shè)備基本功能

正常情況下，道口的信號接收機一直是處于亮白燈的狀態(tài)，紅燈報警燈處于熄滅的狀態(tài)；當有火車從左側(cè)接近道口時，左側(cè)的傳感器會接收火車的信號，并將信號反饋給操作控制臺，紅燈報警燈發(fā)出警示，提醒過往的行人和車輛[4]。

6.3 道口遠程控制報警設(shè)備

6.3.1 設(shè)備安裝

在安裝道口的遠程控制設(shè)備時，需要在道口的兩側(cè)各安裝1臺電動的攔木，在火車通過的時候攔木放下，禁止行人和車輛通過，還需要在道口兩側(cè)各設(shè)置1套遮斷信號機，提示火車能夠正常通過該道口；遠程控制箱和攝像機也需要安裝在道口的合適的位置上。

6.3.2 設(shè)備基本功能

遠程控制箱可以對道口攔木、信號機以及其他設(shè)備進行整體控制，它能夠向控制臺傳輸視頻及信號；攔木由系統(tǒng)遠程控制，必要時可以由人工手動操作控制；遮斷信號機的作用是當發(fā)生危急情況的時候，提醒火車緊急停車。

6.3.3 道口防雷設(shè)計

遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)由多個電子設(shè)備共同構(gòu)成，雷雨天氣對該系統(tǒng)的影響非常大，因此必須要做好設(shè)備的防雷工作，首先就要安裝避雷針，尤其是需要在金屬立桿型攝像機金屬立桿的頂部安裝避雷裝置。其次，也需要做好傳輸線路的安全防護，避免雷電侵襲傳輸線路；最后，室內(nèi)外的多個電力設(shè)備都要按照規(guī)定做好防雷接地設(shè)置，確保設(shè)備不會受到雷擊，保證系統(tǒng)可以正常對道口進行管理。

6.3.4 操作方式

由于鐵路運輸組織和原有企業(yè)對道口操作的標準不一樣，因此道口集中監(jiān)控系統(tǒng)的操作控制模式也不盡相同。目前常見的道口集中監(jiān)控系統(tǒng)的操作模式主要有以下2種：1） 調(diào)度通知模式。該模式是通過監(jiān)控系統(tǒng)拍攝的畫面，以口頭通知的形式將行車情況傳遞給道口工作人員，再由道口工作人員根據(jù)火車的具體行車情況發(fā)送控制指令，從而達到遠程操作目的的1種控制方式，這也是目前較為常見的道口監(jiān)管措施。2） 自動監(jiān)控模式。該模式是集鐵路道口監(jiān)控系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)于一體的綜合性模式，通過監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場的各項信息進行采集，利用信號開放條件和傳輸措施判定火車的運行狀況，在火車經(jīng)過道口時自行發(fā)送控制命令，從而實現(xiàn)自動操作的目的。在監(jiān)控中，道口手機系統(tǒng)與信號聯(lián)鎖系統(tǒng)接收到站場信號設(shè)備的指令，當火車經(jīng)過道口時，道口控制設(shè)備自動發(fā)出報警指令，并及時封閉道口。

6.3.5 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)、線路設(shè)計及施工

6.3.5.1 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

該道口遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)在每個道口都采用光纖與集中監(jiān)控中心進行連接，多個道口與集中監(jiān)控中心采用點對點星型拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)；各個道口與集中監(jiān)控中心采用點對點的方式進行連接，進而組成星型拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。另外，道口與數(shù)據(jù)監(jiān)控中心之間采用光纖進行連接，實現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)以及TCP/IP控制數(shù)據(jù)信息的相互溝通，并且保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性和準確性。

6.3.5.2 線路設(shè)計

該工程的光纜線路采用獨立組網(wǎng)敷設(shè)，敷設(shè)方式分別為沿鐵路進行直埋敷設(shè)和沿廠內(nèi)現(xiàn)有的管線橋架進行架空敷設(shè)。

6.3.5.3 硬件設(shè)計

該工程遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中采用的工控計算機以標準化計算機兼容體系結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)平臺，減少了軟件開發(fā)的工作量，提高了監(jiān)控功能的模塊化、通用化和綜合化性能。另外，將視頻錄像機作為監(jiān)控設(shè)備的重點，實時監(jiān)控鐵道路口的動態(tài)狀況，確保可以調(diào)取清晰、準確的信息圖像。

6.3.5.4 軟件設(shè)計

在該工程中采用了組態(tài)軟件，這也是工業(yè)自動化領(lǐng)域常用的軟件開發(fā)方案，通過組態(tài)軟件工具中的硬件組態(tài)、數(shù)據(jù)組態(tài)以及圖像圖形組態(tài)等就能順利完成軟件的開發(fā)工作，達到預(yù)計遠程集中監(jiān)控的目的。在具體的設(shè)計中，采用模塊化的軟件設(shè)計流程，將軟件分成若干個相對獨立的功能模塊，并在各模塊之間適當配置入口和出口參數(shù)，使模塊之間能夠相互通信，從而保證信息傳輸?shù)男屎桶踩浴＠迷撥浖軌驅(qū)崿F(xiàn)實時硬盤錄像、抓圖、權(quán)限分配以及多畫面監(jiān)控等功能；同時，它還具備智能識別預(yù)警和設(shè)置鐵路軌道周邊視場范圍的功能；另外，該軟件具備比較豐富的光學(xué)參數(shù)調(diào)整功能，能夠?qū)崿F(xiàn)熱成像調(diào)焦、激光跟蹤、自動聚焦和電動變倍等功能。

6.3.5.5 平臺部署

中心存儲／數(shù)據(jù)管理服務(wù)器能夠通過流媒體獲得設(shè)備的實時視頻，再根據(jù)相關(guān)配置的錄像要求，能夠?qū)σ曨l進行管理和保存。

報警服務(wù)器能夠接收設(shè)備上傳的報警信息，還可以將該報警信息轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的客戶端。

網(wǎng)頁服務(wù)器能夠滿足對視頻圖像進行分級管理和轉(zhuǎn)發(fā)以及靈活操作整個平臺的需求，網(wǎng)頁服務(wù)器的開發(fā)則是在IP網(wǎng)絡(luò)平臺的基礎(chǔ)上進行的，該方法可以在管理權(quán)限要求下，對視頻圖像進行自由分發(fā)。

對時鐘服務(wù)器來說，為了保證所有系統(tǒng)時間的絕對一致性，需要控制鐵路局內(nèi)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的時間。

6.3.5.6 線路施工

為了避免施工路面上原有的電纜和光纜受到損壞，在新鋪設(shè)光纜時，應(yīng)該注意以下4點：1） 在有明確電纜和光纜標志的地段不能采用開溝機進行挖掘。2） 在電纜井出線或交叉處不能用開溝機進行挖掘。3） 由于馬路兩側(cè)電纜縱橫，因此在新鋪線路通過馬路時，路兩側(cè)10 m內(nèi)不能采用開溝機進行挖掘。4） 經(jīng)過現(xiàn)場勘察，確定采用開溝機對部分線路進行挖掘，施工時每隔10 m挖1個探坑，確認地下是否有電纜和光纜，在確認2個探坑之間沒有電纜和光纜線路時，再采用開溝機進行挖掘。

6.3.5.7 取消攔木桿

攔木桿的存在很大程度上影響了鐵路道口自動化監(jiān)控系統(tǒng)的視線，也限制了自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能的發(fā)揮。雖然目前不少攔木桿的起降速度已經(jīng)達到了可控制的范圍，但是仍然無法保證在無人監(jiān)控下可以阻攔有意闖入封閉路段的車輛和行人，也無法保證欄木桿不會對這類人群造成傷害。因此，取消攔木桿、增加鐵路道口的攝像裝置能有效地對有意闖入封閉道口的車輛和行人進行處罰、取證，即使這些車輛和行人在進入道口之后沒有造成交通事故，也可以根據(jù)鐵道部門制定的規(guī)章對其進行處罰。另外，取消攔木桿還可以方便本部門車輛在行駛通過鐵道路口時觀察四周的情況。經(jīng)過各方的研究與努力，目前大部分鐵路道口的攔木桿都是可以取消的。

6.3.5.8 與站場鐵路信號聯(lián)鎖自動操作

與鐵路信號系統(tǒng)實施聯(lián)鎖自動控制，是現(xiàn)在鐵路道口遠程集中監(jiān)控的常用手段，雖然近年來國內(nèi)信息技術(shù)發(fā)展迅速，但是由于目前鐵路道口大多位于距離鐵路信號控制樓較遠的地方，因此仍有不少地區(qū)存在信號控制難度較大的問題。可以采用電纜直接敷設(shè)的方法解決該問題，但是隨著信號系統(tǒng)改造力度的增加以及信號強度的提高，其投資成本也隨之上升。目前最佳的信號設(shè)置方法就是在每個道口都設(shè)置分機控制，再利用光線通信達到集中控制的目的。在分機控制中，每個信號樓都設(shè)置1道集中控制主機，通過鐵路信號系統(tǒng)及時地將每個道口臨近區(qū)域的信號狀況、信號強度發(fā)送給道口控制主機，并將其作為自動封閉道口的命令符號。在該狀態(tài)下，鐵路信號排列進路的同時，相關(guān)道口還會根據(jù)車輛距離、車輛行駛狀況來決定道口是否自動封閉。經(jīng)過工作實踐發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)有的技術(shù)條件可以輕松實現(xiàn)該技術(shù)，通過該技術(shù)能將每個鐵路道口的工作情況、車輛行駛狀況和闖紅燈車輛情況及時地傳輸給運營部門保衛(wèi)處，保衛(wèi)人員就會依法對這些車輛和行人進行處罰。

7 結(jié)語

綜上所述，遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)人工值守的管理方式，是自動化管理的具體應(yīng)用，該系統(tǒng)保證了鐵路的安全運行以及過往行人和車輛的安全。遠程集中控制是1種自動化操作方式，該方式不僅提高了管理設(shè)備的運行速度，而且還減少了鐵路管理的投入成本。控制指令由道口控制臺發(fā)出，系統(tǒng)遠程控制設(shè)備，不需要在道口設(shè)置道口房進行人工值守。總之，遠程集中控制系統(tǒng)對鐵路道口的管理具有十分重要的實際意義，需要對其進行進一步的探索，從而不斷提高設(shè)備的自動化程度。