李光耀

（呼和浩特鐵路局 科研所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

鐵路貨車輔助檢車分析系統(tǒng)的研究

李光耀

（呼和浩特鐵路局 科研所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

在闡述鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)總體構(gòu)架的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前貨物列車的檢車需求，分析鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)組成及原理，車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)主要由車號(hào)主機(jī)、判別器、磁鋼及車號(hào)接收天線等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)列車車號(hào)信息的采集；圖像采集系統(tǒng)采用四路高清數(shù)字相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物列車的監(jiān)測(cè)；鐵路貨物列車輔助檢車軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出站列車車頂、車身實(shí)時(shí)圖像顯示、錄像存儲(chǔ)、查詢、回放、抓圖等功能。實(shí)踐表明，鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)應(yīng)用效果良好。

鐵路；輔助檢車；貨車；分析

隨著鐵路貨運(yùn)提速、加密、重載的發(fā)展趨勢(shì)日益凸顯，如何確保貨物列車安全、快速到達(dá)目的地是鐵路貨運(yùn)部門非常重視的問(wèn)題[1]。目前常規(guī)的貨物列車檢查方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，有必要研制一套鐵路貨車輔助檢車分析系統(tǒng)，對(duì)我國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸安全發(fā)揮科學(xué)管理、超前防范的作用，并且通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)信息的定性定量分析，探討貨物運(yùn)輸事故的規(guī)律，為提高貨運(yùn)安全管理水平提供先進(jìn)、科學(xué)的手段。

1 鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)目前貨物列車的檢車需求，鐵路貨車輔助檢車分析系統(tǒng)的研究主要包括以下 3 個(gè)方面。①采用四路高清數(shù)字相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像[2]，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物列車頂部貨物裝載情況、車身門扣狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。②研制高速車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)列車車號(hào)信息的采集。③研制鐵路貨物列車輔助檢車軟件[3]，應(yīng)用 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)及 Delphi 語(yǔ)言進(jìn)行編寫，力求界面友好，便于操作和觀察，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出站列車車頂、車身的實(shí)時(shí)圖像顯示、錄像存儲(chǔ)、查詢、回放、抓圖等功能。

鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要由車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)構(gòu)成，貨車裝載視頻監(jiān)視系統(tǒng)軟件運(yùn)行于工控機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)貨物列車站場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)錄像及同步回放功能。鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)的架構(gòu)如圖 1 所示。

圖 1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)組成及原理

2.1 硬件系統(tǒng)

2.1.1 車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)

車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)主要由車號(hào)主機(jī)、判別器、磁鋼及車號(hào)接收天線等設(shè)備組成，能夠正確讀取 TRANSCORE，SRT，XC，HTK 型傳統(tǒng) AAR 編碼格式、新型 FMO編碼格式的車輛及機(jī)車標(biāo)簽[4]，最大識(shí)別距離為 6 m，工作頻率在 910.10 M～924.38 MHz 之間，能夠全天候采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)的車輛通過(guò)信息，內(nèi)容包括車次、車號(hào)、車型、自身設(shè)備信息、車輛到達(dá)時(shí)間、車輛通過(guò)時(shí)間及其他需要加載的信息等，構(gòu)成完整的車輛到達(dá)與通過(guò)信息。車號(hào)接收天線安裝在監(jiān)測(cè)點(diǎn)的軌道中央，當(dāng)列車到達(dá)時(shí)，磁鋼傳感器獲取列車到達(dá)信號(hào)，觸發(fā)主機(jī)開始工作，等待列車通過(guò)；當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)天線上方時(shí)，讀取帶有車輛底部電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)制解調(diào)、解碼處理后還原成車次車號(hào)等數(shù)據(jù)信息。

2.1.2 圖像采集系統(tǒng)

高清攝像機(jī)需要具備的專用功能為支持車牌識(shí)別，支持視頻觸發(fā)、外部 I/O 觸發(fā)、網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)、RS-485觸發(fā)，支持紅綠燈狀態(tài)輸入，支持 JPEG 抓圖等，同時(shí)需要補(bǔ)光燈同步。頻閃燈需要功率因數(shù)(PF) ＞90%，即有功功率光通量 /PCS＞220 Lm (流明)，光源效率 ＞90%，色溫范圍為 5 500～7 500 K，光源角度為 15°～45° 可調(diào)。雙機(jī)八燈聯(lián)控接線圖如圖 2 所示。

當(dāng)接線完成時(shí)應(yīng)對(duì)頻閃燈進(jìn)行測(cè)試，分一級(jí)測(cè)試和二級(jí)測(cè)試 2 級(jí)進(jìn)行。頻閃燈一級(jí)測(cè)試為通電測(cè)試，即在安裝后，將一組頻閃燈通電進(jìn)行測(cè)試。一方面確保 4 個(gè)頻閃燈整體都亮，保證接線和頻閃燈都沒問(wèn)題；另一方面，確保 4 個(gè)頻閃燈的 LED 器件都亮。二級(jí)測(cè)試也稱為連接攝像機(jī)測(cè)試，即在一級(jí)測(cè)試后，將 2 組頻閃燈與攝像機(jī)相連進(jìn)行測(cè)試，必須確保頻閃燈與相機(jī)配合沒有問(wèn)題，確定相機(jī)對(duì)于閃光燈的控制參數(shù)。整體測(cè)試時(shí)間在 2 h 以上，確保頻閃燈和攝像機(jī)性能穩(wěn)定。

2.2 軟件系統(tǒng)

圖 2 雙機(jī)八燈聯(lián)控接線圖 (4 燈 1 組可接多組)

鐵路貨物列車輔助檢車軟件系統(tǒng)采用 Delphi 語(yǔ)言進(jìn)行編寫，主要包括車輛進(jìn)入自動(dòng)錄像、自動(dòng)記錄通過(guò)車輛車號(hào)、手動(dòng)錄像、錄像回放及錄像檢索等功能，其界面友好，方便操作和觀察。鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)軟件主界面如圖 3 所示，其中：①為視頻監(jiān)視區(qū)，顯示 4 個(gè)攝像頭的實(shí)時(shí)畫面[5]；②為過(guò)車記錄區(qū)，顯示過(guò)車記錄；③為操作區(qū)，點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕進(jìn)行操作；④為狀態(tài)顯示區(qū)，顯示錄像狀態(tài)等信息；⑤為車號(hào)顯示區(qū)，顯示當(dāng)前檢測(cè)到的車號(hào)。

圖 3 鐵路貨物列車輔助檢車系統(tǒng)軟件主界面

通過(guò)點(diǎn)擊“設(shè)置”按鈕，錄入正確的管理員密碼進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置界面。編輯并保存每個(gè)攝像頭的連接參數(shù)，包括地址、用戶名、密碼及端口號(hào)，關(guān)閉設(shè)置界面。然后在主界面上點(diǎn)擊刷新按鈕，如果配置正確，則可以看到每個(gè)攝像頭的實(shí)時(shí)畫面。編輯并保存錄像位置，關(guān)閉設(shè)置界面，過(guò)車錄像界面如圖 4 所示。當(dāng)列車經(jīng)過(guò)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì) 4 個(gè)攝像頭的畫面進(jìn)行錄像并鎖定操作，過(guò)車記錄框顯示經(jīng)過(guò)的列車車號(hào)，車號(hào)顯示區(qū)顯示當(dāng)前車號(hào)。列車經(jīng)過(guò)后，系統(tǒng)提示錄像結(jié)束，并且要求錄入車次號(hào)，車次錄入框?qū)⒃?30 s后自動(dòng)關(guān)閉。

圖 4 過(guò)車錄像界面

點(diǎn)擊“回放”按鈕，進(jìn)入錄像回放界面圖如圖 5所示。雙擊需要查看的畫面，可以進(jìn)入全屏查看。一般情況下，監(jiān)視系統(tǒng)需要 24 h 運(yùn)行，當(dāng)遇特殊情況關(guān)閉時(shí)，需要錄入管理員密碼。

圖 5 錄像回放界面圖

特別需要說(shuō)明的是，該系統(tǒng)應(yīng)在閃光燈二級(jí)測(cè)試階段確定相機(jī)對(duì)閃光燈的控制參數(shù)。相機(jī)對(duì)閃光燈控制參數(shù)使用配置文件方式，配置文件名為 IO_CFG. ini，存放在安裝目錄下。配置文件總共為 4 行，第1行為第 1 個(gè)相機(jī)對(duì)閃光燈配置參數(shù)，第 2 行為第 2 個(gè)相機(jī)對(duì)閃光燈配置參數(shù)，以此類推。每一行有19位，其中 IO 默認(rèn)狀態(tài) byDefaultStatus 1 位、IO 起效時(shí)狀態(tài)byIoOutStatus 1 位、輸出 IO 提前時(shí)間 wAheadTime 4位、脈沖間隔時(shí)間 dwTimePluse 4 位、IO 有效持續(xù)時(shí)間 dwTimeDelay 4 位、倍頻 byFreqMulti 2 位、占空比byDutyRate 2 位、保留 byRes 1 位。倍頻置為 1，輸出 IO 提前時(shí)間、脈沖間隔時(shí)間及 IO 有效持續(xù)時(shí)間等參數(shù)設(shè)置將不起作用。占空比用于調(diào)節(jié)相機(jī)和燈的配合程度，一般為 2～10，但應(yīng)根據(jù)不同批次的燈來(lái)確定。

從 2011 年 12 月至今，鐵路貨車輔助檢車分析系統(tǒng)在呼和浩特站呼西南場(chǎng)和呼西北廠安裝使用，系統(tǒng)實(shí)際示意圖如圖 6 所示。

圖 6 系統(tǒng)實(shí)際示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在鐵路車站應(yīng)用鐵路貨車輔助檢車分析系統(tǒng)，采用先進(jìn)、成熟的視頻監(jiān)控技術(shù)對(duì)經(jīng)過(guò)車輛信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，第一時(shí)間通知相關(guān)人員進(jìn)行補(bǔ)救，可以大大降低人工查車的片面性和失誤率，降低貨物運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)輸效率[6-7]。通過(guò)對(duì)監(jiān)控錄像進(jìn)行回放，可以對(duì)過(guò)往信息進(jìn)行定量分析，為探索貨物運(yùn)輸相關(guān)事故的規(guī)律、提高貨運(yùn)安全管理水平提供科學(xué)手段。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)可以較好地保障鐵路貨運(yùn)安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛問(wèn)題并消除安全風(fēng)險(xiǎn)，有效提高鐵路貨運(yùn)安全，降低貨物遺失風(fēng)險(xiǎn)，具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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責(zé)任編輯：吳文娟

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