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鐵路道口無人（少人）值守智慧管理系統(tǒng)
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摘要：
本方案從鐵路道口存在的安全隱患著手，利用現(xiàn)在成熟的太陽能無線傳感技術(shù)、多系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)、視頻監(jiān)控分析技術(shù)構(gòu)建一套鐵路系統(tǒng)綜合管理解決方案，實(shí)現(xiàn)眾多鐵路道口自動(dòng)化管理，提高道口管理的安全性，并實(shí)現(xiàn)無人值守或者單人多點(diǎn)值守，大幅釋放道口管理的人力成本。
鐵路道口無人（少人）值守智慧管理系統(tǒng)
一、引言
我國國土面積廣闊交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，截至2022年底，全國綜合交通網(wǎng)絡(luò)的總里程超過600萬公里。其中公路里程達(dá)535萬公里，鐵路約為15.5萬公里，形成了以公路以及鐵路為主體的全球最大的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。
隨著國民經(jīng)濟(jì)及鐵路跨越式發(fā)展的深入，列車的運(yùn)行密度、速度及載重不斷提高，公路運(yùn)輸工具數(shù)量也迅速增加，穿越道口的機(jī)動(dòng)車輛越來越多，道口碰撞事故不斷發(fā)生，這不僅中斷鐵路運(yùn)輸、嚴(yán)重影響了交通系統(tǒng)的運(yùn)行，還導(dǎo)致人民生命和財(cái)產(chǎn)的損失。
二、現(xiàn)狀分析
鐵路與公路的平交道口作為限制機(jī)車速度及運(yùn)輸安全的重要因素正在逐步改為立交或者拆除，現(xiàn)階段仍然存在比較多的平交道口都是對(duì)當(dāng)?shù)厝罕娡ㄐ杏兄匾绊懀鸪脑斐杀具^高，勢(shì)必會(huì)讓這個(gè)問題長期存在。要保證鐵路道口的安全通行需要道口安全員提前知道列車的到來，確保有足夠的時(shí)間來清空道口，關(guān)閉欄桿，從而使公路交通不影響鐵路交通，確保道口通行安全，因此每個(gè)道口迫切需要列車來車能提前探知跟提前通知的設(shè)備。
現(xiàn)在我國站內(nèi)道口來車管理大多還是處于靠電話通知和道口工眺望的狀態(tài)，只有少數(shù)采用電子技術(shù)手段輔助管理。分析現(xiàn)有國內(nèi)外減少道口事故的技術(shù)，普遍還是采用鐵軌端安裝磁電感應(yīng)的傳感器，采用布置信號(hào)電纜的方式連接值班室主機(jī)，來車時(shí)通知道口值守人，由道口值守人處理。
目前國內(nèi)鐵路與公路的平交道口我們主要分為兩類。
第一類：城區(qū)平交道口。
有值守崗?fù)ぃ锌词厝藛T，公路端有護(hù)欄，當(dāng)火車近道口一公里時(shí)鳴笛提醒崗?fù)た词厝藛T，由看守人員控制放下公路端護(hù)欄。
第二類：城郊線平交道口。
無崗?fù)ぃ瑹o看守人員，無護(hù)欄。設(shè)立有人看守道口成本較大，固定投資就要上百萬，看守人員工時(shí)成本每年也要幾十萬。
問題一：如果各個(gè)平交道口都設(shè)立人員看守，不僅人工成本高，而且人工管理更繁瑣。
問題二：有沒技術(shù)手段在減少人力管理成本的同時(shí)最大化的保證鐵路道口的安全同行。
問題三：不管是城區(qū)平交道口還是城郊的平交道口前期規(guī)劃里沒有在離道口1公里左右鐵路端特意預(yù)設(shè)好電源線跟信號(hào)線，如果新增設(shè)備需電源供電跟有線信號(hào)傳輸意味著需要重新拉線布線，不僅審批手續(xù)麻煩，而且施工代價(jià)非常高。有沒有無需布線的無線傳感器，既能自主供電，又可以遠(yuǎn)距離傳輸？
針對(duì)這些問題，我們根據(jù)鐵路道口的實(shí)際情況，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上升級(jí)優(yōu)化，全新打造了整套鐵路道口無人（少人）值守智慧管理系統(tǒng)，是為鐵路平交道口實(shí)施無人（或少人）值守而定制研發(fā)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要以太陽能無線傳感器為基礎(chǔ)，提供多種告警手段和數(shù)字視頻監(jiān)控功能。系統(tǒng)綜合了列車接近感應(yīng)、公路端喊話提醒、交通信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)聯(lián)動(dòng)護(hù)欄、圖像采集、視頻復(fù)核、手機(jī)端通知及管理、通訊和數(shù)據(jù)等高科技技術(shù)，提高了道口的安全性，實(shí)現(xiàn)了道口安全管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和智能化。值班人員不僅可以隨時(shí)觀看各個(gè)鐵路道口的視頻圖像，還可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)控制各個(gè)道口的欄木機(jī)，安全有效的保證通行車輛和行人的安全。
三、系統(tǒng)構(gòu)成
鐵路道口無人（少人）值守智慧管理系統(tǒng)分為道口前端設(shè)備及基于互聯(lián)網(wǎng)的綜合管理平臺(tái)。
道口前端設(shè)備：
道口前端設(shè)備是完成無人道口值守各項(xiàng)任務(wù)的主要執(zhí)行者。它可根據(jù)前端檢測(cè)設(shè)備發(fā)回來的信號(hào)控制電動(dòng)欄桿升降、聲光報(bào)警、啟動(dòng)公路端語音廣播、聯(lián)動(dòng)交通信號(hào)燈、監(jiān)控、錄像等功能，也可根據(jù)需要支持現(xiàn)場(chǎng)工作人員的操作。
道口前端設(shè)備包括：電動(dòng)欄桿（選配、根據(jù)每個(gè)道口的情況選擇安裝不安裝）、攝像機(jī)、聲光報(bào)警器、擴(kuò)音器、交通指示燈、太陽能無線紅外光墻傳感器、鐵路道口控制器等設(shè)備。
綜合管理平臺(tái)：
鐵路道口無人（少人）值守智慧管理平臺(tái)是鐵路道口來車警示智能化管理系統(tǒng)核心，是總控軟件，可以管理某個(gè)鐵路段，甚至某個(gè)鐵路局下轄所有鐵路道口都可以匯總統(tǒng)一管理。
硬件設(shè)備：工控計(jì)算機(jī)；軟件：鐵路道口來車警示智能化管理平臺(tái)軟件。
四、工作流程：
在距鐵路公路平交道口1公里-1.2公里的鐵軌兩側(cè)安裝太陽能紅外光墻，其工作原理中中間形成多組紅外光線，當(dāng)列車駛?cè)霑r(shí)阻斷紅外光線即觸發(fā)信號(hào)，以無線信號(hào)的形式發(fā)送至鐵路道口控制器。
當(dāng)鐵路道口控制器接收到前端紅外光墻發(fā)送過來的信號(hào)時(shí)執(zhí)行同步執(zhí)行以下動(dòng)作：
- 即刻聲光報(bào)警提醒道口值班人員。注意：如無人值守道口則無需外接聲光警笛；
- 聯(lián)動(dòng)交通信號(hào)燈，公路端信號(hào)燈點(diǎn)亮紅燈；
- 聯(lián)動(dòng)電動(dòng)欄桿，執(zhí)行放下動(dòng)作；
- 即可啟動(dòng)公路端語音廣播，播放“列車即將過道口，請(qǐng)?jiān)诰渚€外安心等候，注意安全！”等相關(guān)語音；
- 上傳至某鐵路局或者某鐵路分段“鐵路道口來車警示智能化管理平臺(tái)”統(tǒng)一管理；
6、多個(gè)路段責(zé)任人手機(jī)端推送。
五、系統(tǒng)具備功能
1、雙向來車檢測(cè)。
不管任一方向列車駛來近道口時(shí)都可檢測(cè)到，駛?cè)雸?bào)警，駛出屏蔽不報(bào)警，保證系統(tǒng)只在駛?cè)霑r(shí)觸發(fā)后續(xù)所有動(dòng)作。
2、多系統(tǒng)全自動(dòng)聯(lián)動(dòng)。
包括語音廣播、道口攝像機(jī)、電動(dòng)欄桿都可自動(dòng)執(zhí)行，從而多方位保障道口安全。
3、多層級(jí)管理，為實(shí)現(xiàn)無人值守或者少人值守提供技術(shù)保障。
3.1、微信操作界面
主要提供給路段負(fù)責(zé)人使用，可使一個(gè)人管理多個(gè)道口甚至整個(gè)路段的道口。
支持接警、反向撤布防、可記錄1000條歷史記錄（如報(bào)警記錄、布撤防記錄或上線斷線記錄等）、一個(gè)微信號(hào)可綁定多臺(tái)道口控制器，管理多臺(tái)道口控制器、也支持多個(gè)微信管理一臺(tái)道口控制器，最多支持50個(gè)微信號(hào)同時(shí)管理一個(gè)道口控制器。
3.2、恒博鐵路道口來車警示智能化管理平臺(tái)軟件
智能化管理平臺(tái)軟件可以將下轄所有道口信息匯總管理，并具備故障接收、視頻自動(dòng)彈屏、視頻自動(dòng)錄像、視頻查看等等功能，結(jié)合前端多系統(tǒng)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)，和平臺(tái)管理軟件的匯總功能，從而為實(shí)現(xiàn)無人值守道口管理提供完整解決方案。
部分軟件功能介紹
a、軟件概述
智能化管理平臺(tái)軟件運(yùn)行在Windows環(huán)境下，通過網(wǎng)絡(luò)通訊云平臺(tái)，采用IP網(wǎng)絡(luò)方式和專業(yè)高速通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和處理，具有報(bào)警響應(yīng)時(shí)間短、系統(tǒng)容量大、可靠性高、數(shù)據(jù)安全、擴(kuò)充性強(qiáng)、施工簡單、操作方便、建設(shè)投資少等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多道口控制器信息的接收和管理，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)歷史記錄，并支持文檔導(dǎo)出打印。
b、功能介紹
（1）軟件主界面與狀態(tài)顯示
主界面中，每個(gè)按鈕表示一個(gè)道口“道口控制器”，代表某一個(gè)鐵路公路的平交道口。選中該圖標(biāo)鼠標(biāo)右鍵，可實(shí)現(xiàn)對(duì)該用戶的遠(yuǎn)程布防，遠(yuǎn)程撤防，遠(yuǎn)程緊急報(bào)警等功能。最大可管理100萬個(gè)站點(diǎn)或者平交道口；支持各道口平面圖導(dǎo)入；平面圖上實(shí)際產(chǎn)品模型圖布置。
（2）多屏顯示報(bào)警事件：對(duì)任何一類突發(fā)警情都能實(shí)現(xiàn)三屏同步顯示：第一屏顯示該警情精準(zhǔn)的百度地圖，迅速鎖定出警路線；第二屏顯示該警情的點(diǎn)位分布圖和詳實(shí)的用戶信息；第三屏顯示警情現(xiàn)場(chǎng)的視頻畫面，復(fù)核報(bào)警事件的有效性。
（3）系統(tǒng)以阿里云和騰訊云雙服務(wù)器做后臺(tái)支持，一主用，一備用雙服務(wù)器協(xié)同運(yùn)行機(jī)制，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/span>
（4）支持多級(jí)聯(lián)動(dòng)接警： 檢測(cè)到列車駛?cè)牒螅陈范呜?zé)任人手機(jī)上第一時(shí)間接收?qǐng)?bào)警信息，并查看相應(yīng)視頻畫面視為一級(jí)通知；整個(gè)路段或者某個(gè)鐵路局安裝了鐵路道口來車警示智能化管理平臺(tái)軟件的電腦屏幕上同步分屏顯示百度地圖，同時(shí)彈出報(bào)警點(diǎn)位分布圖，并調(diào)取對(duì)應(yīng)監(jiān)控圖像視為二級(jí)通知。
（5）完整的用戶資料信息：每個(gè)道口的名稱、地址、平面圖、視頻圖、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、備用電話以及鐵軌處太陽能紅外光墻觸發(fā)時(shí)間、觸發(fā)位置、觸發(fā)次數(shù)、道口控制器布撤防狀態(tài)、道口設(shè)備工作是否正常等信息。
（6）監(jiān)控視頻、截圖存儲(chǔ)功能：來車時(shí)聯(lián)動(dòng)的監(jiān)控視頻一旦被彈出，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)錄像、截圖功能，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。
（7）分權(quán)限管理：平臺(tái)共設(shè)有超級(jí)管理員、管理員和操作員三種權(quán)限管理，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。
（8）數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能：重要的數(shù)據(jù)庫資料如客戶資料、電子地圖、報(bào)警信息等系統(tǒng)將實(shí)時(shí)備份，一旦系統(tǒng)遭到雷擊或其他不可抗拒力量破壞能及時(shí)恢復(fù)，保障了系統(tǒng)的安全性。
六、系統(tǒng)解決痛點(diǎn)
1．減少安裝工程量。
首先是城區(qū)鐵路公路的平交道口還是城郊的平交道口前期規(guī)劃里沒有在離道口1公里左右鐵路端特意布置好電源線跟光纜信號(hào)線，如果新增設(shè)備需電源供電跟有線信號(hào)傳輸意味著需要重新拉線布線，不僅審批手續(xù)麻煩，而且施工代價(jià)非常高，為了降低成本，增加安裝點(diǎn)位置的靈活性，所以本方案采用的是太陽能一體的紅外光墻，太陽能板集成在設(shè)備表面，一體式設(shè)計(jì)，讓施工組裝更簡單，其采用自然光以上的光源即可正常供電，全年陰雨天都沒關(guān)系，適應(yīng)性更強(qiáng)，信號(hào)無線信號(hào)傳輸?shù)那岸颂綔y(cè)設(shè)備。
其次由于檢測(cè)設(shè)備安裝于距離道口較遠(yuǎn)的地方，地形相對(duì)較復(fù)雜，中間可能有建筑、山包等遮擋物，所以對(duì)信號(hào)傳輸有著比較嚴(yán)格的要求，所以信號(hào)傳輸采用具備遠(yuǎn)距離發(fā)送能力跟擁有極強(qiáng)穿透力的軍用跳頻技術(shù)，保證信號(hào)的穩(wěn)定性。
太陽能供電、遠(yuǎn)距離無線信號(hào)傳輸技術(shù)，讓整個(gè)系統(tǒng)施工環(huán)境最惡劣的環(huán)節(jié)變的及其簡單，即裝即用。
2、進(jìn)一步提升道口通行安全。
列車駛過警戒線，即刻聯(lián)動(dòng)電動(dòng)護(hù)欄、警示廣播、交通信號(hào)燈等，不僅規(guī)避了人防懈怠、注意力不集中引起事故的弊端，還可大幅提高有人值守?zé)o人值守道口列車通過的安全性。
3、釋放人力，提升效能。
本系統(tǒng)可將每個(gè)道口關(guān)乎安全的設(shè)備設(shè)施聯(lián)動(dòng)起來，結(jié)合成熟的視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)復(fù)核技術(shù)，實(shí)現(xiàn)道口的安全管理無人值守或者少人值守。系統(tǒng)搭建完成后一般一個(gè)鐵路局只需設(shè)置兩個(gè)工作崗位，一為鐵路道口來車警示智能化管理平臺(tái)軟件專人管理，工作內(nèi)容包括軟件維護(hù)、故障記錄、視頻監(jiān)控復(fù)核、維護(hù)記錄、排除故障反饋記錄等工作；二為巡檢維護(hù)故障處理人員，比如整個(gè)寧波車務(wù)段只需配備一個(gè)責(zé)任人，通過手機(jī)接收分配給其管理各道口的地理位置、視頻畫面、故障信息等，便于精準(zhǔn)及時(shí)去處理。大大減少道口安全員人員配備，不斷縮減這部分人員支出，讓人力資源管理更優(yōu)化。
七、主要產(chǎn)品參數(shù)
監(jiān)控系統(tǒng)采用海康螢石攝像機(jī)，電動(dòng)欄桿跟交通信號(hào)燈常規(guī)就行，因?yàn)橹恍栝_關(guān)量信號(hào)輸入會(huì)執(zhí)行動(dòng)作即可，所以這里不做贅述。
前端鐵軌處檢測(cè)設(shè)備：四光束太陽能全無線紅外光墻（HB-T001R4）
（1）產(chǎn)品特點(diǎn)及功能
·太陽能供電，無需外接電源線；無線信號(hào)報(bào)警，無需外接信號(hào)線，真正的全無線光墻。
·安裝不用鋪管布線，維護(hù)不用查線，節(jié)省管線等材料費(fèi)，減少工程量降低安裝維護(hù)成本。
·無需太陽直射，陰雨天也能把光線轉(zhuǎn)化為電能，供對(duì)射正常使用。
·具有故障自檢功能。
·太陽光干擾時(shí)能自動(dòng)屏蔽，不誤報(bào)，主機(jī)有強(qiáng)光干擾提示。
·大功率無線信號(hào)發(fā)送，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
·完備的防衛(wèi)能力：入侵者無法以快速跳躍、匍伏或其它動(dòng)作通過隱形紅外防衛(wèi)射束網(wǎng)的防范范圍。
·良好的抗干擾特性：當(dāng)昆蟲或小動(dòng)物等通過紅外防衛(wèi)射束網(wǎng)時(shí)，由于不能完全遮斷紅外防衛(wèi)射束,所以不會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警。
·嚴(yán)密的防破壞能力：當(dāng)紅外對(duì)射被破壞或撬砸時(shí)，報(bào)警信號(hào)輸出電路將自動(dòng)輸出無線報(bào)警信號(hào)。
·可全天侯工作：紅外對(duì)射探測(cè)器具有抗不良天氣環(huán)境干擾能力。
（2）技術(shù)參數(shù)
實(shí)景安裝圖例
八、系統(tǒng)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)分析
1、前端太陽能紅外光墻到鐵路控制器的無線信號(hào)丟失風(fēng)險(xiǎn)。雖然本方案中無線信號(hào)傳輸采用的是目前行業(yè)最先進(jìn)的軍用調(diào)頻+跳頻無線電技術(shù)，但是在特殊情況下還是會(huì)存在信號(hào)丟失的可能性，比如強(qiáng)電磁波沖擊，信號(hào)模塊損壞等。信號(hào)丟失意味著后續(xù)交通信號(hào)燈、護(hù)欄、語音廣播等都不會(huì)啟動(dòng)，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。建議在距道口不同間距處安裝多對(duì)太陽能光墻做檢測(cè)，如500米處，1000米處，1200米處，多對(duì)分階段探測(cè)，某一對(duì)光墻信號(hào)丟失時(shí)其余光墻正常探測(cè)，就像現(xiàn)代飛機(jī)一般至少都有2個(gè)引擎的，有的大的雙通道飛機(jī)配有4個(gè)引擎，在正常飛行的過程中，所有引擎都是工作的，遇到故障的時(shí)候，所有的引擎中只要有一個(gè)引擎在工作，飛機(jī)都是有動(dòng)力的，可以飛行并安全著陸。通過這個(gè)方法可大幅降低因信號(hào)丟失而引起安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。
2、對(duì)安裝環(huán)境有一定的要求。作為該系統(tǒng)的前端探測(cè)設(shè)備我們均采用了太陽能供電技術(shù)，雖然不要求太陽光直射，在自然光條件即可正常工作，但對(duì)于一些光線長時(shí)間達(dá)不到太陽能板最低光照要求（最低光照不少于1800Lux）的安裝環(huán)境，供電就無法正常有序地進(jìn)行。
3、其他互聯(lián)設(shè)備故障。目前電動(dòng)護(hù)欄跟交通信號(hào)燈發(fā)生故障時(shí)暫時(shí)無法主動(dòng)上傳故障信息，目前兩種應(yīng)對(duì)方法，一為平臺(tái)軟件管理人員在平臺(tái)管理時(shí)需關(guān)注道口的彈屏監(jiān)控畫面，觀察畫面中電動(dòng)護(hù)欄及交通信號(hào)燈是否處于正常狀態(tài)；二為設(shè)置故障報(bào)修電話警示牌，當(dāng)通行者發(fā)現(xiàn)故障時(shí)可快速的報(bào)修，便于路段責(zé)任人安排人員及時(shí)有效排障。
九、結(jié)束語
通過現(xiàn)有技術(shù)加強(qiáng)我國鐵路道口的現(xiàn)代化改造，必將提高道口管理的自動(dòng)化水平，提升道口通過的安全性，對(duì)于減少道口事故、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全、提高鐵路公路運(yùn)營效率有著十分重要的意義。
上一個(gè)：