謝錦妹 楊廣亮 候晶 田德柱 段培勇

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081；2.中鐵科學(xué)技術(shù)開發(fā)有限公司，北京 100081；3.中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司烏海車務(wù)段，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

鐵路列車前進(jìn)時(shí)，周圍的空氣也被帶動(dòng)向前流動(dòng)，越靠近列車，空氣流動(dòng)的速度越快。人在站臺(tái)上時(shí)，靠近列車高速流動(dòng)的空氣與人背后緩慢流動(dòng)的空氣，形成將人推向列車的壓力差，極易造成人身傷亡事故。因此，我國鐵路要求旅客在站臺(tái)安全白線以內(nèi)候車。另外，個(gè)別旅客因個(gè)人原因，下車后未經(jīng)出站口出站，而是穿越站臺(tái)兩端進(jìn)入車站岔區(qū)及區(qū)間，存在極大人身安全隱患［1］。

車站客運(yùn)人員數(shù)量有限，在接發(fā)旅客列車時(shí)，站臺(tái)客運(yùn)人員主要負(fù)責(zé)站臺(tái)旅客乘降組織。隨著我國鐵路的高速發(fā)展，車站發(fā)車密度增加，客流量增大，車站安全生產(chǎn)壓力也隨之加大。鐵路車站的運(yùn)營自動(dòng)化與智能化都是未來車站安全運(yùn)營的必要執(zhí)行項(xiàng)目，現(xiàn)階段的安全管制措施仍以人為管控為主、系統(tǒng)控制為輔，未實(shí)現(xiàn)人防、物防、技防有機(jī)結(jié)合［2］。為避免旅客在候車期間侵入安全白線、誤闖站臺(tái)兩端等非安全區(qū)域，造成人員財(cái)產(chǎn)損失甚至行車事故，本文對站臺(tái)防侵入技術(shù)進(jìn)行研究。

鐵路站臺(tái)防侵入監(jiān)控系統(tǒng)，可監(jiān)控個(gè)別旅客因個(gè)人原因，在候車期間侵入安全白線、誤闖站臺(tái)兩端等非安全區(qū)域時(shí)進(jìn)行報(bào)警，消除人身安全隱患，并可應(yīng)用于周界監(jiān)控、重點(diǎn)區(qū)域安全監(jiān)控等領(lǐng)域，與現(xiàn)有的安防視頻系統(tǒng)融合使用。

鐵路站臺(tái)防侵入監(jiān)控系統(tǒng)是車站保障旅客安全出行的有力手段，對車站減員提效、事故提前預(yù)警、提高指揮調(diào)度效率起到重大的推進(jìn)作用，符合鐵路集團(tuán)公司“全面深化改革、提高質(zhì)量效益、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展”的工作要求，并且從鐵路發(fā)展的角度看有著推廣應(yīng)用的實(shí)際意義，將為車站和鐵路集團(tuán)公司的創(chuàng)新發(fā)展做出一定的科學(xué)研究貢獻(xiàn)。

1 研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外用于站臺(tái)防侵入監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)主要為對射技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)2大類。

對射技術(shù)主要利用紅外或激光發(fā)生器和接收器對射來建立“虛擬防線”，見圖1。當(dāng)人員進(jìn)入布防區(qū)時(shí)，紅外線被遮斷產(chǎn)生報(bào)警信號［3］。對射技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)難度小、易實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，但只能定性判斷、易受干擾、無法區(qū)分人員行進(jìn)方向。視頻監(jiān)控技術(shù)是通過相機(jī)采集現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)，利用圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對侵入人員的識(shí)別，見圖2。視頻監(jiān)控技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、總體成本低、圖片直觀等優(yōu)點(diǎn)［4］，但其易受環(huán)境因素影響，檢測可靠性低。

圖1 對射技術(shù)

圖2 視頻監(jiān)控技術(shù)

與既有2種技術(shù)相比，激光掃描技術(shù)具有檢測精度高、全天候工作的優(yōu)點(diǎn)，可對區(qū)域內(nèi)物體二維掃描，實(shí)現(xiàn)人員定位、追蹤等功能，見圖3。

圖3 激光掃描技術(shù)

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

鐵路站臺(tái)防侵入監(jiān)控系統(tǒng)采用二維激光掃描技術(shù)與視頻監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合的監(jiān)控手段，智能判斷安全白線區(qū)域內(nèi)是否有人員侵入、旅客出站是否誤闖站臺(tái)兩端等非安全區(qū)域等，見圖4。

圖4 布防區(qū)域

2.1 站臺(tái)安全監(jiān)控

在站臺(tái)上方位置處安裝激光掃描傳感器向下掃描，沿站臺(tái)安全白線形成一道虛擬的屏蔽門［5］，見圖5。如果旅客在候車期間越過安全白線，系統(tǒng)報(bào)警，車站客運(yùn)人員根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行及時(shí)處理，以免造成嚴(yán)重后果。在站臺(tái)端部處安裝激光掃描傳感器水平掃描［6-8］。旅客乘降時(shí)，對站臺(tái)兩端非安全區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控區(qū)域分為預(yù)警區(qū)域和報(bào)警區(qū)域，當(dāng)旅客進(jìn)入預(yù)警區(qū)域時(shí)，對誤入旅客進(jìn)行聲光提醒；當(dāng)旅客繼續(xù)前行進(jìn)入報(bào)警區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，車站客運(yùn)人員根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行及時(shí)處理，以免造成嚴(yán)重后果，見圖6。

圖5 站臺(tái)白線安全監(jiān)控方案

圖6 站臺(tái)端部安全監(jiān)控方案

2.2 視頻監(jiān)控

站臺(tái)安全監(jiān)控模塊采用高清攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)站臺(tái)旅客乘降實(shí)時(shí)監(jiān)控。如有報(bào)警發(fā)生，系統(tǒng)通過激光掃描數(shù)據(jù)獲取人員的侵入位置，視頻監(jiān)控設(shè)備根據(jù)人員的侵入位置信息進(jìn)行追蹤監(jiān)控。

2.3 監(jiān)控信息管理方案

鐵路站臺(tái)防侵入監(jiān)控系統(tǒng)采用“分散監(jiān)控、集中管理”的思想，由監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心組成；監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控中心通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)連接。

分散監(jiān)控，即根據(jù)站臺(tái)數(shù)量及監(jiān)控需求布設(shè)多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。

集中管理，即監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不僅本地存儲(chǔ)，而且通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心；監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器儲(chǔ)存各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一管理，并實(shí)時(shí)推送報(bào)警信息，提供信息管理功能。

監(jiān)控信息管理基于B/S系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，監(jiān)控信息包括預(yù)警報(bào)文、圖片、設(shè)備狀態(tài)報(bào)文等。監(jiān)控信息管理流程（圖7）為：測點(diǎn)機(jī)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器，部署在服務(wù)器上的監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)接收到的報(bào)文級別進(jìn)行相應(yīng)的處理，并按設(shè)定的報(bào)警方式實(shí)時(shí)推送給相關(guān)人員，如通過對講機(jī)發(fā)送給站臺(tái)客運(yùn)人員；監(jiān)控室工作人員將確認(rèn)信息、處理信息等上報(bào)給服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對報(bào)警的閉環(huán)管理。

圖7 監(jiān)控信息管理流程

圖8 鐵路站臺(tái)防侵入監(jiān)控系統(tǒng)組成

3 系統(tǒng)組成

鐵路站臺(tái)防侵入監(jiān)控系統(tǒng)由站臺(tái)白線安全監(jiān)控模塊、站臺(tái)端部安全監(jiān)控模塊、中央控制單元、服務(wù)器等部分組成，見圖8，其中站臺(tái)白線安全監(jiān)控模塊和站臺(tái)端部安全監(jiān)控模塊的數(shù)量根據(jù)站臺(tái)數(shù)量、長度和需求決定。

4 數(shù)據(jù)處理方法

系統(tǒng)通過激光傳感器掃描的數(shù)據(jù)獲取入侵物的二維輪廓，從而判斷站臺(tái)安全白線、站臺(tái)端部等特定區(qū)域是否有人員侵入。

識(shí)別算法通過數(shù)據(jù)分割算法判斷是否為人員侵入。對于飛鳥、漂浮物等干擾物，可結(jié)合物體大小、在目標(biāo)區(qū)域停留時(shí)間及運(yùn)動(dòng)軌跡等特征濾出，提高識(shí)別算法的準(zhǔn)確性。

5 系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)

基于上述設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)可識(shí)別站臺(tái)旅客乘降過程中誤入安全白線和站臺(tái)兩端或進(jìn)入車站岔區(qū)及區(qū)間等不安全行為，并可現(xiàn)場進(jìn)行聲光報(bào)警；監(jiān)控室工作人員可通過Web網(wǎng)頁實(shí)時(shí)接收報(bào)警信息，并將確認(rèn)信息、處理信息等上報(bào)給服務(wù)器；車站客運(yùn)人員可通過對講機(jī)收聽包含報(bào)警位置的報(bào)警信息。

系統(tǒng)總體技術(shù)指標(biāo)：①單個(gè)端部監(jiān)控模塊監(jiān)控范圍為20 m，識(shí)別物體大小6 cm×6 cm。②單個(gè)白線監(jiān)控模塊監(jiān)控長度為150 m，識(shí)別物體大小30 cm×30 cm。③報(bào)警響應(yīng)時(shí)間小于3 s。

6 技術(shù)特點(diǎn)

1）布防方便，可實(shí)現(xiàn)對站臺(tái)安全白線區(qū)域、站臺(tái)端部多區(qū)域的布防，布防區(qū)域可參數(shù)化設(shè)計(jì)，適用不同站臺(tái)、多種工況。

2）誤判率低，檢測算法可以濾掉飛鳥、漂浮物等干擾。

3）報(bào)警響應(yīng)速度快。

7 結(jié)語

本文提出一種基于激光掃描技術(shù)與視頻監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合的鐵路站臺(tái)防侵入監(jiān)控系統(tǒng)，其報(bào)警準(zhǔn)確性高，抗干擾能力強(qiáng)，誤判率低，便于安裝實(shí)施。經(jīng)現(xiàn)場試用驗(yàn)證，可對旅客侵入白線、端部等非安全區(qū)域進(jìn)行報(bào)警，為車站安全生產(chǎn)提供智能化的技術(shù)支持，對事故提前預(yù)警，提高指揮調(diào)度效率起到重大的推進(jìn)作用，對保障鐵路運(yùn)輸安全有著重要意義。