紀(jì)偉

（中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031）

高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行“鐵總建設(shè)［2016］18號文”設(shè)計(jì)及實(shí)施方案

紀(jì)偉

（中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031）

結(jié)合滬昆高鐵貴州西段、滬昆高鐵云南段和渝萬高鐵綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行《中國鐵路總公司關(guān)于發(fā)布設(shè)計(jì)時(shí)速200km及以上鐵路區(qū)間線路視頻監(jiān)控設(shè)置有關(guān)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)的通知》（鐵總建設(shè)［2016］18號）的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻采集點(diǎn)設(shè)置、視頻采集點(diǎn)安裝、系統(tǒng)后臺(tái)設(shè)備配置和系統(tǒng)承載網(wǎng)等方面，對“鐵總建設(shè)［2016］18號文”在高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程中的設(shè)計(jì)及實(shí)施方案進(jìn)行研究探討。

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)；鐵總建設(shè)［2016］18號文；安防；視頻采集點(diǎn)；攝像機(jī)

0 引言

隨著我國鐵路運(yùn)輸安全標(biāo)準(zhǔn)的提升，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為鐵路安防系統(tǒng)的重要組成部分，在鐵路反恐治安工作中發(fā)揮越來越重要的作用。為進(jìn)一步做好鐵路區(qū)間安防有關(guān)工作，中國鐵路總公司于2016年1月下發(fā)了《中國鐵路總公司關(guān)于發(fā)布設(shè)計(jì)時(shí)速200km及以上鐵路區(qū)間線路視頻監(jiān)控設(shè)置有關(guān)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)的通知》（鐵總建設(shè)［2016］18號），明確新建及在建時(shí)速200km及以上鐵路項(xiàng)目，鐵路區(qū)間線路及設(shè)備機(jī)房重點(diǎn)區(qū)域，需利用高清攝像機(jī)進(jìn)行晝夜監(jiān)視。

2016年12月開通的滬昆高鐵貴州西段、滬昆高鐵云南段和渝萬高鐵綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)為國內(nèi)首批執(zhí)行“鐵總建設(shè)［2016］18號文”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，并順利實(shí)施完成的鐵路干線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)及實(shí)施經(jīng)驗(yàn)對后續(xù)其他鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目具有借鑒和指導(dǎo)意義。

1 工程概況

滬昆高鐵貴州西段自貴陽北站起始，依次經(jīng)貴安、平壩南、安順西、關(guān)嶺、普安和盤州站，進(jìn)入云南省富源北站，正線全長285km，目標(biāo)時(shí)速300km，橋隧比79.60%。

滬昆高鐵云南段自富源北站起始，依次經(jīng)曲靖北和嵩明站，終到昆明南站，正線全長185km，目標(biāo)時(shí)速300km，橋隧比70.72%。

渝萬高鐵自重慶北站起始，依次經(jīng)復(fù)盛、長壽北、長壽湖、墊江和梁平南站，終到萬州北站，正線全長247km，目標(biāo)時(shí)速250km，橋隧比71.00%。

2 設(shè)計(jì)及實(shí)施方案

2.1 區(qū)間視頻采集點(diǎn)設(shè)置

2.1.1 區(qū)間重點(diǎn)安防區(qū)域

區(qū)間隧道口、公跨鐵立交橋、橋梁救援疏散通道、調(diào)度局界口、車站咽喉區(qū)，以及沿線設(shè)備機(jī)房內(nèi)外（包括信號樓、線路所、信號中繼站、通信基站、隧道外直放站、牽引變電所、分區(qū)所、開閉所、AT所、10kV配電所）等重點(diǎn)安防區(qū)域需設(shè)置高清攝像機(jī)（1080P），并具備紅外夜視功能，實(shí)現(xiàn)晝夜監(jiān)視[1-2]。區(qū)間重點(diǎn)安防區(qū)域視頻采集點(diǎn)設(shè)置地點(diǎn)及類型見表1。

2.1.2 區(qū)間路基、路基和橋梁結(jié)合部以及長度6 km以上橋梁區(qū)段

區(qū)間路基、路基和橋梁結(jié)合部以及長度6km以上橋梁區(qū)段需設(shè)置線路巡視高清攝像機(jī)（1080P）進(jìn)行覆蓋，攝像機(jī)具備周界入侵行為分析功能，安裝在GSM-R移動(dòng)通信鐵塔或補(bǔ)設(shè)的視頻桿/塔上[1]。

（1）在連續(xù)路基地段，對于GSM-R基站子系統(tǒng)為雙網(wǎng)覆蓋的區(qū)段，相鄰GSM-R通信鐵塔間距一般在3km左右，每處GSM-R通信鐵塔兩側(cè)分別設(shè)置1臺(tái)焦距750mm的激光攝像機(jī)，即可滿足在單側(cè)線路監(jiān)視范圍1.5km內(nèi)對區(qū)間路基、路基和橋梁結(jié)合部進(jìn)行覆蓋。每處GSM-R通信鐵塔設(shè)置1臺(tái)紅外快球攝像機(jī)，對激光攝像機(jī)鐵塔下盲區(qū)進(jìn)行覆蓋，可取代通信機(jī)房室外場坪攝像機(jī)。

（2）在連續(xù)路基地段，對于GSM-R基站子系統(tǒng)為單網(wǎng)覆蓋的區(qū)段，相鄰GSM-R通信鐵塔間距一般為5～7km，除了每處GSM-R通信鐵塔兩側(cè)分別設(shè)置1臺(tái)焦距750mm的激光攝像機(jī)外，建議結(jié)合線路具體情況在2座GSM-R通信鐵塔間增設(shè)視頻鐵塔，以滿足單側(cè)線路1.5km的監(jiān)控覆蓋要求。

（3）對于連續(xù)隧道和連續(xù)橋梁地段，需根據(jù)線路監(jiān)控范圍計(jì)算選取合適焦距的攝像機(jī)，不應(yīng)全部采用焦距750mm的激光攝像機(jī)。監(jiān)控范圍在200m以內(nèi)時(shí)，建議采用紅外槍式攝像機(jī)進(jìn)行覆蓋；監(jiān)控范圍在200～800m時(shí)，建議采用焦距300mm的激光攝像機(jī)進(jìn)行覆蓋；監(jiān)控范圍在800～1500m時(shí)，建議采用焦距750mm的激光攝像機(jī)進(jìn)行覆蓋；對于橋隧相連地段，當(dāng)隧道口處路基段距離較短時(shí)，可利用隧道口處設(shè)置的變焦槍式攝像機(jī)兼顧該路基段的監(jiān)控覆蓋；如遇到彎道、障礙物等特殊區(qū)段，需根據(jù)實(shí)際監(jiān)控范圍選取合適焦距的攝像機(jī)，可采用紅外攝像機(jī)或短焦激光攝像機(jī)。

表1 區(qū)間重點(diǎn)安防區(qū)域視頻采集點(diǎn)設(shè)置地點(diǎn)及類型

2.2 區(qū)間視頻采集點(diǎn)安裝

2.2.1 區(qū)間重點(diǎn)安防區(qū)域攝像機(jī)

（1）區(qū)間隧道口、公跨鐵立交橋、橋梁救援疏散通道、調(diào)度局界口、車站咽喉區(qū)附近的室外攝像機(jī)，原則上均需在最佳監(jiān)控范圍內(nèi)立柱安裝。特殊情況無立柱安裝條件時(shí)，在取得運(yùn)營管理單位同意后，可選擇壁掛等其他安裝方式，不可安裝于接觸網(wǎng)桿上。隧道內(nèi)救援設(shè)施（緊急出口、避難所、緊急救援站等處）的室外攝像機(jī)建議在隧道內(nèi)壁掛安裝，需采取必要的防護(hù)措施，防止攝像機(jī)掉落侵入鐵路限界。

（2）攝像機(jī)安裝高度距離軌面以上應(yīng)不小于3.5m，視頻設(shè)備箱安裝高度為箱體中心距離地面以上1.5m[3]，攝像機(jī)與接觸網(wǎng)帶電體間的距離不得小于2.0m。

（3）攝像機(jī)安裝支柱宜選擇鋼柱。目前常用的攝像機(jī)安裝鋼柱有4.5m和7.0m兩種，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇高度合適的攝像機(jī)安裝鋼柱。

（4）攝像機(jī)立柱安裝時(shí)，應(yīng)滿足倒桿距離要求，需采取必要的防護(hù)措施，防止桿柱傾倒侵入鐵路限界，避免因意外事故影響行車安全和破壞鐵路設(shè)施。

2.2.2 區(qū)間線路巡視攝像機(jī)

“鐵總建設(shè)［2016］18號文”明確區(qū)間線路巡視攝像機(jī)應(yīng)安裝在GSM-R移動(dòng)通信鐵塔或補(bǔ)設(shè)的視頻桿/塔上。

（1）在既有通信鐵塔安裝攝像機(jī)。

①既有通信鐵塔安裝攝像需執(zhí)行《關(guān)于既有通信鐵塔附掛攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施的指導(dǎo)意見》（鐵總運(yùn)［2016］246號）。既有通信鐵塔附掛攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施時(shí)，必須堅(jiān)持安全第一的原則，滿足鐵塔安全要求和附掛設(shè)施的維護(hù)條件，確保鐵塔和附掛設(shè)施的安全穩(wěn)定[4]。

②建設(shè)單位組織相關(guān)單位對擬加裝攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施的鐵塔逐一進(jìn)行勘察，確定攝像機(jī)安裝需求，鐵塔設(shè)計(jì)單位根據(jù)需求對既有鐵塔結(jié)構(gòu)荷載、應(yīng)力、安裝條件等進(jìn)行核算，給出是否可以加裝的明確結(jié)論[4]。對于改造后可加裝攝像機(jī)的鐵塔，提供鐵塔改造設(shè)計(jì)方案，鐵塔改造方案不宜更換鐵塔主材，不影響已安裝調(diào)試的無線通信設(shè)備。對于無改造條件的通信鐵塔，研究新建鐵塔設(shè)計(jì)方案。

③附掛攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施宜利用四柱鋼管（或角鋼）塔，攝像機(jī)安裝支架需安裝在通信鐵塔的主體結(jié)構(gòu)上，并考慮鐵塔受力均衡，宜對稱安裝。既有通信鐵塔附掛攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施的荷載計(jì)算，應(yīng)預(yù)留至少2副移動(dòng)通信天線的安裝條件[4]。

滬昆高鐵貴州西段、云南段在安裝工程中，對既有四柱鋼管塔進(jìn)行改造，完成攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施的附掛。對于無改造條件的通信鐵塔，新建格構(gòu)式角鋼塔附掛攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施。角鋼塔基礎(chǔ)占地面積小且便于運(yùn)輸和安裝，更易于實(shí)施并節(jié)約投資。新建視頻專用鐵塔（角鋼塔）示意及實(shí)景見圖1和圖2。

圖1 新建視頻專用鐵塔（角鋼塔）示意圖

④在滿足視頻監(jiān)控場景前提下，應(yīng)最大限度降低攝像機(jī)等附掛設(shè)備設(shè)施的安裝高度，攝像機(jī)安裝高度距軌面原則上不大于20m，或不高于塔身高度的1/2[4]。在既有鐵塔安裝攝像機(jī)，需結(jié)合鐵塔設(shè)計(jì)單位給出的既有鐵塔安裝攝像機(jī)安全高度范圍，確定攝像機(jī)的安裝高度。在鐵塔既有安裝平臺(tái)以外附掛攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施時(shí)，需同步加裝檢修作業(yè)平臺(tái)和必要的人身安全防護(hù)設(shè)施，檢修作業(yè)平臺(tái)承重能力應(yīng)滿足2人同時(shí)作業(yè)和施工機(jī)具、設(shè)備設(shè)施的承重要求，檢修作業(yè)平臺(tái)宜設(shè)置于鐵塔兩段鋼管之間連接處，新建鐵塔也需按要求加裝檢修作業(yè)平臺(tái)和必要的人身安全防護(hù)設(shè)施。

⑤視頻設(shè)備箱宜安裝在鐵塔下部，箱體中線高度距基礎(chǔ)地平不大于1.5m[4]。電源轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置于視頻設(shè)備箱或臨近機(jī)房內(nèi)，避免高壓電流引上通信鐵塔。鐵塔上攝像機(jī)宜采用光接口，以減少光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，避免電磁干擾。滬昆高鐵貴州西段部分鐵塔攝像機(jī)安裝高度及鐵塔設(shè)置方案見表2。既有四柱鋼管塔改造后安裝攝像機(jī)見圖3，新建視頻鐵塔（角鋼塔）安裝攝像機(jī)見圖4。

圖2 新建視頻專用鐵塔（角鋼塔）實(shí)景圖

圖3 既有四柱鋼管塔改造后安裝攝像機(jī)

圖4 新建視頻鐵塔（角鋼塔）安裝攝像機(jī)

表2 滬昆高鐵貴州西段部分鐵塔攝像機(jī)安裝高度及鐵塔設(shè)置方案

（2）新建通信鐵塔安裝攝像機(jī)。新建GSM-R通信鐵塔需同時(shí)滿足無線通信專業(yè)和綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)安裝攝像機(jī)的需求。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮相應(yīng)點(diǎn)位鐵塔攝像機(jī)的安裝高度、安裝支架、檢修作業(yè)平臺(tái)、設(shè)備荷載、尺寸等相關(guān)要求，并考慮相應(yīng)鐵塔基礎(chǔ)和場坪。具體技術(shù)要求可參考在既有通信鐵塔安裝攝像機(jī)的相關(guān)要求。

GSM-R通信鐵塔的選點(diǎn)建議以無線通信專業(yè)選點(diǎn)為基礎(chǔ)，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)無線通信專業(yè)選點(diǎn)布置前端攝像機(jī)點(diǎn)位，對于無法完成視頻覆蓋的區(qū)域，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)自行架設(shè)桿/塔進(jìn)行覆蓋。典型線路巡視攝像機(jī)主要控制參數(shù)見表3[4]。激光攝像機(jī)安裝見圖5。

表3 典型線路巡視攝像機(jī)主要控制參數(shù)

圖5 激光攝像機(jī)安裝

2.3 綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要后臺(tái)設(shè)備配置

2.3.1 視頻存儲(chǔ)設(shè)備

視頻存儲(chǔ)設(shè)備容量計(jì)算公式為：存儲(chǔ)容量（TB）=接入節(jié)點(diǎn)視頻路數(shù)×4096（碼率kb/s）×3600（s/h）×24（h/d）×總天數(shù)/8（字節(jié)數(shù)）/1024/1024/1024[3，5]。

建議在存儲(chǔ)1080P視頻圖像時(shí)，按照4096（碼率kb/s）計(jì)算存儲(chǔ)容量。

2.3.2 視頻服務(wù)器

（1）視頻存儲(chǔ)服務(wù)器。視頻圖像分辨率為1080P時(shí)，建議按以下方法計(jì)算視頻存儲(chǔ)服務(wù)器配置數(shù)量：存儲(chǔ)服務(wù)器（臺(tái)）=接入節(jié)點(diǎn)視頻路數(shù)/100（向上取整）。

（2）視頻分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。視頻圖像分辨率為1080P時(shí)，建議按以下方法計(jì)算視頻分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器配置數(shù)量：分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器（臺(tái)）=同時(shí)調(diào)用節(jié)點(diǎn)視頻路數(shù)/85（向上取整）。每臺(tái)視頻分發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器相當(dāng)于可滿足21臺(tái)視頻監(jiān)控終端同時(shí)調(diào)用4路1080P視頻圖像。

2.3.3 視頻供電設(shè)備

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端及后臺(tái)設(shè)備均由UPS集中供電。各Ⅰ/Ⅱ視頻接入節(jié)點(diǎn)UPS后備時(shí)間為1h。各區(qū)間視頻匯集點(diǎn)UPS后備時(shí)間為3h。主要視頻設(shè)備功耗參考值見表4。

2.4 綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)承載網(wǎng)

需根據(jù)視頻采集點(diǎn)的數(shù)量等因素計(jì)算綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)帶寬需求，選擇通信傳輸系統(tǒng)承載或光網(wǎng)絡(luò)承載，在此重點(diǎn)介紹光網(wǎng)絡(luò)承載網(wǎng)。

2.4.1 視頻匯聚節(jié)點(diǎn)與視頻采集點(diǎn)間接入層

各視頻采集點(diǎn)設(shè)置現(xiàn)場攝像機(jī)，各視頻匯聚節(jié)點(diǎn)（區(qū)間GSM-R基站、車站、部分區(qū)間節(jié)點(diǎn)）內(nèi)設(shè)置帶光口的3層交換機(jī)，現(xiàn)場攝像機(jī)通過光纖點(diǎn)對點(diǎn)直連至匯集點(diǎn)處的3層交換機(jī)，組成星形網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)視頻圖像從視頻采集點(diǎn)向視頻匯聚節(jié)點(diǎn)的傳送。視頻采集點(diǎn)至視頻匯聚節(jié)點(diǎn)間組網(wǎng)示意見圖6。

2.4.2 視頻接入節(jié)點(diǎn)與視頻匯聚節(jié)點(diǎn)間匯聚層

以滬昆高鐵貴州西段為例，每路1080P視頻圖像按照占用6Mb/s帶寬計(jì)算，每處視頻匯聚節(jié)點(diǎn)至對應(yīng)的視頻接入節(jié)點(diǎn)需24～96Mb/s的實(shí)時(shí)帶寬，最長區(qū)間按3個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算，帶寬需要72～288Mb/s，因此既有傳輸系統(tǒng)無法滿足要求。新敷設(shè)光纜，利用各匯聚節(jié)點(diǎn)內(nèi)3層交換機(jī)及新敷設(shè)光纜中的2芯光纖，通過GE（O）直連組建若干個(gè)GE通道環(huán)形上聯(lián)至兩端視頻匯集點(diǎn)3層交換機(jī)。原則上每個(gè)GE通道環(huán)上節(jié)點(diǎn)數(shù)量不超過6個(gè)，從而自視頻匯聚節(jié)點(diǎn)將視頻監(jiān)控圖像實(shí)時(shí)傳送至視頻接入節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)管理。視頻接入節(jié)點(diǎn)至綜合視頻匯聚點(diǎn)組網(wǎng)示意見圖7。

表4 主要視頻設(shè)備功耗參考值 W

2.4.3 區(qū)域節(jié)點(diǎn)與視頻I類節(jié)點(diǎn)間骨干層

利用車站數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。車站間路由器利用敷設(shè)在鐵路兩側(cè)的各2芯光纖直連，采用GE（O）光接口。

3 結(jié)束語

隨著我國鐵路運(yùn)輸安防需求的不斷提高，對鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)也提出了更高要求。目前正在研究鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)與周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能，對視頻監(jiān)控覆蓋范圍、視頻圖像存儲(chǔ)時(shí)間、視頻調(diào)用范圍以及系統(tǒng)資源利用等方面都需進(jìn)行深入研討。將來還需結(jié)合新技術(shù)的發(fā)展，如新一代H.265視頻編碼、視頻承載網(wǎng)的EPON/GPON技術(shù)以及視頻云存儲(chǔ)等，研究更先進(jìn)、更科學(xué)、更高效的鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

圖6 視頻采集點(diǎn)至視頻匯聚節(jié)點(diǎn)間組網(wǎng)示意圖

圖7 視頻接入節(jié)點(diǎn)至綜合視頻匯聚點(diǎn)組網(wǎng)示意圖

[1] 鐵總建設(shè)［2016］18號 中國鐵路總公司關(guān)于發(fā)布設(shè)計(jì)時(shí)速200 km及以上鐵路區(qū)間線路視頻監(jiān)控設(shè)置有關(guān)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)的通知[S].

[2] 于格，張超岳，田長超．高鐵線路高清長焦激光攝像機(jī)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)[J]．中國鐵路，2016(11)：54-59.

[3] TB 10085—2009 鐵路圖像通信設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 鐵總運(yùn)［2016］246號 關(guān)于既有通信鐵塔附掛攝像機(jī)等設(shè)備設(shè)施的指導(dǎo)意見[S].

[5] TJ/DW 022—2013 鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（V1.0）[S].

The Design and Implementation Scheme of High-speed Railway Integrated Video Monitoring System Executed CHINA RAILWAY Construction［2016］No.18 Document

JI Wei
（China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd，Chengdu Sichuan 610031，China）

With the engineering practical experience of CHINA RAILWAY’s Notice about Video Monitoring Relevant Supplementary Standards Applied in the Railway Sections and Lines with a Design Speed of 200+Kilometers per Hour (CHINA RAILWAY Construction［2016］No.18 Document) executed in Guizhouxi section and Yunnan section of Shanghai-Kunming high-speed railway as well as Chongqing-Wanzhou highspeed railway integrated video monitoring system, the paper will make a study of the design and implementation scheme of high-speed railway integrated video monitoring system engineering adopted CHINA RAILWAY Construction［2016］No.18 Document in terms of integrated video monitoring system video capture point setting and installation, system background device con figuration and system bearer network etc.

integrated video monitoring system；CHINA RAILWAY Construction［2016］No.18 Document；security；video capture point；video camera

U298

A

1001-683X（2017）08-0078-07

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.08.078

紀(jì)偉（1981—），男，碩士。

E-mail：417465590@qq.com

責(zé)任編輯 盧敏

2017-05-09