物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鐵路站場安全管理中的應(yīng)用

姚 愷

（中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 信息技術(shù)所，廣州 510088）

鐵路站場是鐵路運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之一，鐵路站場的安全管理對(duì)鐵路系統(tǒng)的運(yùn)輸安全發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。鐵路站場的所屬區(qū)域是以鐵路車站為中心，以兩側(cè)進(jìn)站信號(hào)機(jī)為界，到發(fā)場、旅客候車廳、調(diào)車場、咽喉區(qū)、維修區(qū)、檢修等、牽出線、機(jī)車走行線等都包括在鐵路站場之內(nèi)[1]。

目前，由于鐵路站場的各專業(yè)系統(tǒng)建設(shè)未統(tǒng)一規(guī)劃、數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一，導(dǎo)致各系統(tǒng)間無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，監(jiān)測數(shù)據(jù)缺少相互對(duì)比，使得鐵路站場的安全管理面臨一些問題和挑戰(zhàn)：（1）信息集成共享能力有限，不能有效集成機(jī)務(wù)和車輛信息，站機(jī)聯(lián)控和站輛聯(lián)控能力欠缺；（2）展示大屏以電務(wù)聯(lián)鎖表和車站技術(shù)作業(yè)圖表等獨(dú)立的功能界面為主，信息集成展示能力不足，未實(shí)現(xiàn)車務(wù)、電務(wù)、機(jī)務(wù)、車輛、人員、設(shè)備等相關(guān)專業(yè)信息的集中展示；（3）現(xiàn)場作業(yè)人員信息掌握和反饋功能薄弱，尚不能及時(shí)獲取計(jì)劃指令和預(yù)警信息，以及準(zhǔn)確反饋現(xiàn)場作業(yè)動(dòng)態(tài)，影響作業(yè)安全和調(diào)度計(jì)劃的準(zhǔn)確性；（4）安全卡控預(yù)警能力不足；（5）數(shù)據(jù)共享能力不足，導(dǎo)致數(shù)據(jù)重復(fù)錄入情況嚴(yán)重，數(shù)據(jù)源不唯一，影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展[2]，其在鐵路站場安全管理中的應(yīng)用越來越受到重視[3]。將各類智能設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)彼此間的通信和數(shù)據(jù)共享，從而為鐵路站場安全管理提供更加智能、高效的解決方式是一個(gè)行之有效的技術(shù)手段[4]。本文探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鐵路站場安全管理中的應(yīng)用場景，并詳細(xì)介紹其在中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司懷化西站的應(yīng)用實(shí)例，為懷化西站實(shí)現(xiàn)安全管理與降本增效提供有效支撐。

1 物聯(lián)網(wǎng)在鐵路站場安全管理中的應(yīng)用

1.1 在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在鐵路站場建立多個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)（站臺(tái)、通道、出入口等重要區(qū)域），將監(jiān)控?cái)z像頭與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和遠(yuǎn)程管理，從而提升鐵路站場的安全性[4]。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)站場內(nèi)部和周邊區(qū)域的全方位監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)可疑行為或異常情況，相關(guān)人員可迅速采取應(yīng)對(duì)措施，避免事故的發(fā)生。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。監(jiān)控中心可通過網(wǎng)絡(luò)連接到各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)時(shí)獲取監(jiān)控畫面，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和指揮，從而提高安全管理的效率。還可對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行便捷地維護(hù)和升級(jí)。

若結(jié)合人臉識(shí)別、行為分析等技術(shù)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)更智能的鐵路站場安全管理。通過人臉識(shí)別技術(shù)可對(duì)進(jìn)出站場的人員身份進(jìn)行識(shí)別，快速判斷是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)；基于行為分析技術(shù)可通過算法識(shí)別人員的異常行為，提升對(duì)安全隱患的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對(duì)能力。

1.2 在狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通過安裝傳感器和監(jiān)控設(shè)備，對(duì)鐵路軌道、車輛和設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以保障鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通。鐵路軌道上的傳感器收集并傳輸與軌道結(jié)構(gòu)有關(guān)的數(shù)據(jù)（軌道形變、位移、溫度等）；車輛上的傳感器檢測車輛的振動(dòng)、軌道跳躍等走行狀況。這些數(shù)據(jù)被傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控人員可通過電腦或移動(dòng)終端實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理。一旦系統(tǒng)檢測到異常情況，會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，通知相關(guān)人員進(jìn)行維修和處置，以防止事故的發(fā)生，提高鐵路運(yùn)輸?shù)目煽啃院桶踩浴Ｍ瑫r(shí)，通過對(duì)大量狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)的分析，可改進(jìn)鐵路相關(guān)設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)，提高鐵路設(shè)施的建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)營效率。

1.3 在環(huán)境檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用

鐵路站場可利用環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，基于傳感器來收集站場內(nèi)的環(huán)境參數(shù)（空氣質(zhì)量、噪音水平、溫度、濕度等），并實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)。管理人員可遠(yuǎn)程監(jiān)測站場的環(huán)境情況。

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)站場環(huán)境異常，例如，過高的噪音水平或空氣污染等，一旦傳感器檢測到的環(huán)境參數(shù)超過預(yù)設(shè)的安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并觸發(fā)相應(yīng)的安全措施，如開啟或關(guān)閉空調(diào)、通風(fēng)設(shè)備等，保持鐵路站場內(nèi)的環(huán)境適宜。管理人員可利用收集到的數(shù)據(jù)對(duì)鐵路站場的環(huán)境問題進(jìn)行分析，及時(shí)制定相應(yīng)的改善措施和管理策略，提升鐵路站場的環(huán)境質(zhì)量。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧懷西中的應(yīng)用實(shí)例

中國鐵路廣州局集團(tuán)公司智慧懷西（懷化西站）項(xiàng)目采用“1 個(gè)管控平臺(tái)”+“車、機(jī)、工、電、輛各個(gè)專業(yè)N 個(gè)智能應(yīng)用”的1+N 應(yīng)用架構(gòu)體系，將主要業(yè)務(wù)邏輯拆分為一系列可共享復(fù)用的微服務(wù)，形成服務(wù)中臺(tái)，供所有相關(guān)系統(tǒng)使用，從而打破應(yīng)用邊界，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)超融合和應(yīng)用一體化的目標(biāo)。

智慧懷西的“1 個(gè)管控平臺(tái)”指智慧懷西一體化綜合管控平臺(tái)，平臺(tái)界面如圖1 所示。該平臺(tái)基于數(shù)據(jù)治理手段，打通各專業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)壁壘，并在數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上建設(shè)包含共性與個(gè)性的應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)懷化西站各專業(yè)的作業(yè)全流程管控、人員管控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)智能統(tǒng)計(jì)，并基于智能手持終端，融合5G移動(dòng)通信、北斗基站和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，利用多專業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)貨檢作業(yè)管理、狀態(tài)監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測等業(yè)務(wù)功能。

圖1 智慧懷西一體化綜合管控平臺(tái)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貨檢作業(yè)管理中的應(yīng)用實(shí)例

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧懷西項(xiàng)目的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)貨檢作業(yè)的管理，貨檢值班室可通過鐵路內(nèi)網(wǎng)連接到各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的視頻攝像頭，實(shí)時(shí)獲取貨檢作業(yè)監(jiān)控畫面，當(dāng)貨車通過時(shí)對(duì)車輛頂部、側(cè)面進(jìn)行立體高清掃描，并在后臺(tái)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行智能判斷[5]，如圖2 所示。

圖2 貨檢值班室對(duì)貨檢作業(yè)的監(jiān)控畫面

貨檢值班室根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能判斷出的問題進(jìn)行報(bào)警。貨檢值班室值班人員對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行確認(rèn)和分級(jí)處理。并下發(fā)作業(yè)任務(wù)給現(xiàn)場作業(yè)人員，現(xiàn)場作業(yè)人員通過智能移動(dòng)終端與貨檢值班室值班員進(jìn)行交互，從而實(shí)現(xiàn)貨檢作業(yè)過程中的安全管理，如圖3 所示。

圖3 作業(yè)人員交互界面

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧懷西項(xiàng)目視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用提升了貨檢作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量，保障了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩煽浚〉昧肆己玫男Ч?/p>

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用實(shí)例

智慧懷西項(xiàng)目的道岔狀態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)（簡稱：狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)）的檢測對(duì)象為道岔閉合區(qū)域，寬度一般小于4 mm。狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通過特征點(diǎn)提取技術(shù)，對(duì)道岔縫隙參數(shù)進(jìn)行特征提取，通過圖像處理技術(shù)定位道岔閉合點(diǎn)。當(dāng)機(jī)車將要到達(dá)道岔位置時(shí)，控制中心發(fā)出指令，通信模塊將指令發(fā)送到圖像采集裝置，圖像采集裝置對(duì)道岔狀態(tài)進(jìn)行采集，再通過工控機(jī)判定道岔狀態(tài)并輸出監(jiān)測檢測結(jié)果。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合傳感器可實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）精準(zhǔn)監(jiān)測、識(shí)別道岔開合狀態(tài)；（2）道岔狀態(tài)異常告警功能；（3）精準(zhǔn)定位道岔所在位置，如圖4 所示。

圖4 道岔定位示意

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

外界環(huán)境因素，尤其是氣象災(zāi)害，對(duì)鐵路行車組織有十分重要的影響。為應(yīng)對(duì)此類情況，智慧懷西項(xiàng)目的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在懷化西站各類站場的重點(diǎn)區(qū)域安裝一體化氣象監(jiān)測設(shè)備，進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，如圖5 所示。一體化氣象監(jiān)測設(shè)備收集氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)傳輸回后臺(tái)服務(wù)器，在后臺(tái)對(duì)氣壓、風(fēng)速、雨量、風(fēng)向等進(jìn)行全方位分析，為懷化西站的防洪管理及各項(xiàng)安全生產(chǎn)提供氣象數(shù)據(jù)支撐[6-7]。

圖5 一體化氣象監(jiān)測設(shè)備

3 結(jié)束語

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用在鐵路站場安全管理中，可協(xié)助鐵路工作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備、人員和環(huán)境等的實(shí)時(shí)監(jiān)測與管理，全面梳理整合業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)資源。在智慧懷西項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可協(xié)助實(shí)現(xiàn)貨檢作業(yè)管理、狀態(tài)監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測等業(yè)務(wù)功能，取得了良好的應(yīng)用效果。實(shí)踐證明，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可為提高鐵路站場作業(yè)的自動(dòng)化和智能化提供技術(shù)支持，為鐵路行業(yè)實(shí)現(xiàn)安全管理與降本增效提供參考。