港口鐵路無(wú)人看守智能道口系統(tǒng)技術(shù)研究

劉雅琪

秦皇島港股份有限公司鐵路運(yùn)輸分公司 河北秦皇島 066000

1 研究背景及意義

港口鐵路一般歸地方鐵路管轄，并且由地方自己運(yùn)營(yíng)、自負(fù)盈虧，與國(guó)有鐵路運(yùn)輸管理模式相比，港口鐵路的人員和資源配置更加靈活。現(xiàn)有的道口很多都是人工看守，但是這種傳統(tǒng)的道口值守方式效率低、人工成本和資源成本高，且存在安全隱患，已不能再適應(yīng)現(xiàn)在企業(yè)改革創(chuàng)新、降本節(jié)支的發(fā)展形勢(shì)。所以，通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的人工智能技術(shù)和發(fā)達(dá)的設(shè)備，將原有的傳統(tǒng)鐵路道口看守模式，改造成為利用智能道口系統(tǒng)進(jìn)行道口看守。改進(jìn)作業(yè)方式，將以往的專門設(shè)置人員二十四小時(shí)值守，改為遠(yuǎn)程可監(jiān)視可控制的無(wú)人值守，形成無(wú)人現(xiàn)場(chǎng)值守的鐵路智能道口，不僅能做到盡可能短的時(shí)間內(nèi)快速的打開或者封閉道口，以提高公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸?shù)男?，降低道口?duì)火車運(yùn)輸和公路運(yùn)輸?shù)挠绊?，減少港口鐵路企業(yè)資源的浪費(fèi)，還可以提高鐵路運(yùn)輸安全保障系數(shù)，避免出現(xiàn)道口關(guān)閉時(shí)機(jī)和時(shí)間不合理、道口被盲目強(qiáng)行侵入發(fā)生安全事故的情況，此外還能改善道口整體的環(huán)境[1]。

2 智能道口系統(tǒng)技術(shù)研究

智能無(wú)人看守道口主要包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：視頻監(jiān)控系統(tǒng)、道口列車接近報(bào)警系統(tǒng)、道口信號(hào)燈系統(tǒng)、控制欄木機(jī)系統(tǒng)等。

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端的監(jiān)控主機(jī)設(shè)置在監(jiān)控室內(nèi)，智能攝像機(jī)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，安裝在道口兩側(cè)對(duì)角線，相互對(duì)射，實(shí)現(xiàn)道口靜態(tài)全天全覆蓋，基本上確保360度無(wú)死角全方位進(jìn)行監(jiān)控視頻錄入。目前，視頻傳輸通道主干網(wǎng)采用數(shù)字光纖通道,傳輸帶寬大于等于100Mbit/s,可以保證圖像質(zhì)量較為高清、減少失真,每臺(tái)攝像機(jī)圖像覆蓋范圍小于等于100米,同時(shí)設(shè)置夜間補(bǔ)光燈,可以保證夜間等光源不充足的情況下清楚觀察道口過(guò)往車輛及人員經(jīng)過(guò)出入或者鐵路職工巡視檢修等情況，同時(shí)攝像機(jī)具備透霧功能，確保大霧、霧霾等惡劣天氣能夠分辨現(xiàn)場(chǎng)畫面。智能攝像機(jī)內(nèi)置視頻編碼芯片，監(jiān)控主機(jī)內(nèi)置4G全網(wǎng)通模塊。4G模塊通過(guò)撥號(hào)連接到VPDN網(wǎng)絡(luò)后，與服務(wù)器平臺(tái)建立可靠連接，為無(wú)線傳輸提供可靠的數(shù)據(jù)安全防護(hù)，極大限度保證了數(shù)據(jù)的安全性。設(shè)備通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，用戶通過(guò)VPDN專線或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器從而獲取相應(yīng)視頻及其他數(shù)據(jù)。

同時(shí)，視頻監(jiān)控中還增加了分析的功能，讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備了“人工智能”特征。這就使得遠(yuǎn)程監(jiān)控人員無(wú)需時(shí)刻盯在監(jiān)控顯示器前，通過(guò)肉眼識(shí)別視頻畫面中出現(xiàn)的問(wèn)題，去對(duì)現(xiàn)場(chǎng)做出提醒或者啟動(dòng)報(bào)警裝置。有了分析的功能，該視頻監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地甄別所監(jiān)視畫面中有無(wú)人和物，完成道口障礙物檢測(cè)，并將信號(hào)傳遞給報(bào)警系統(tǒng)完成報(bào)警信號(hào)的輸出，大大提高工作效率，節(jié)約人力資源。

2.2 道口列車接近報(bào)警系統(tǒng)

該報(bào)警系統(tǒng)主要是由BD2+GPS模塊構(gòu)成，該模塊可以實(shí)時(shí)接收機(jī)車各類信息，比如當(dāng)前所在位置、運(yùn)行速度以及加速度等，并通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。服務(wù)器接收到現(xiàn)有機(jī)車數(shù)據(jù)后，后臺(tái)程序根據(jù)前期已經(jīng)預(yù)設(shè)好的各項(xiàng)參數(shù)，例如距離道口的位置參數(shù)、警示范圍半徑，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算、比對(duì)，當(dāng)火車進(jìn)入警示范圍時(shí)，該信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給報(bào)警裝置——道口廣播裝置和道口電子顯示屏裝置。自火車駛?cè)刖痉秶?，廣播裝置便開始報(bào)警，同時(shí)電子顯示屏上會(huì)顯示有火車駛?cè)?，與該道口距離、當(dāng)前車速、預(yù)計(jì)到達(dá)該道口時(shí)間等。當(dāng)火車通過(guò)該道口時(shí)，服務(wù)器再次根據(jù)接收到的火車位置信息，發(fā)出關(guān)閉道口廣播的指令，但是電子顯示屏依然對(duì)火車駛離的情況進(jìn)行如實(shí)顯示，以告知過(guò)往群眾[2]。

2.3 道口信號(hào)燈系統(tǒng)

道口兩側(cè)設(shè)置兩套信號(hào)燈,該裝置可以接收到火車車上和道口視頻監(jiān)控分析系統(tǒng)給出的信號(hào)。由于港口鐵路火車控制車速，一般即將經(jīng)過(guò)路口時(shí)車速不得超過(guò)20km/h，設(shè)定火車距離該道口2km時(shí)，道口兩端的信號(hào)燈開始由綠燈變?yōu)辄S燈并持續(xù)閃爍5s后變?yōu)榧t燈。待火車定位不再位于警示范圍且位置持續(xù)向遠(yuǎn)方移動(dòng)時(shí)，接收到道口允許通行的信號(hào)，該信號(hào)燈由紅變綠。

2.4 控制欄木機(jī)系統(tǒng)

基于目前最新計(jì)算機(jī)視覺圖像識(shí)別技術(shù)，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)所拍攝范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)視頻信號(hào)進(jìn)行圖像處理，能準(zhǔn)確的分辨監(jiān)控視頻畫面中有無(wú)人員或者車輛逗留，然后再收到火車是否已駛?cè)刖痉秶男盘?hào)，據(jù)此判斷欄木機(jī)是否可以落下。在欄木機(jī)落下的過(guò)程中，如果有人員或車輛闖入道口，則視頻監(jiān)控可檢測(cè)到，此時(shí)正在下落的欄木機(jī)會(huì)立即暫停，并且立即發(fā)出報(bào)警提示，一是道口廣播會(huì)重復(fù)播放指令，二是同時(shí)給鐵路信號(hào)機(jī)阻攔信號(hào)，使火車減速。待道口出清，恢復(fù)欄木機(jī)可落下狀態(tài)時(shí)再落下，并給出信號(hào)機(jī)通行信號(hào)，允許火車正常通行。在火車通過(guò)時(shí)，視頻畫面中一直有列車動(dòng)態(tài)運(yùn)行，待此畫面結(jié)束重新回歸沒有車輛、沒有人員畫面，火車已不在警示范圍之內(nèi)后，欄木機(jī)即判定此時(shí)可以升起。

當(dāng)系統(tǒng)接收到列車接近的信號(hào)、道口報(bào)警裝置報(bào)警、道口欄門關(guān)閉倒計(jì)時(shí)開始后，同時(shí)檢測(cè)到欄木機(jī)內(nèi)側(cè)鐵路上和欄木機(jī)下無(wú)人員和車輛逗留時(shí)，待倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，欄木機(jī)自行落下，之后鐵路信號(hào)機(jī)給出允許通過(guò)信號(hào)，火車可以通過(guò)道口。當(dāng)火車完全通過(guò)道口后，且列車尾距離道口30秒之后，欄木機(jī)自行升起。此時(shí)，各種報(bào)警裝置自動(dòng)解除，公路信號(hào)機(jī)恢復(fù)允許通行信號(hào)，鐵路上的信號(hào)機(jī)恢復(fù)成阻擋信號(hào)，道口恢復(fù)正常通行[3]。

3 結(jié)論與展望

現(xiàn)在的視頻監(jiān)控和信號(hào)傳輸基本上都是處于4G網(wǎng)絡(luò)通訊條件下，傳輸速率相對(duì)較低、畫質(zhì)不夠清晰，5G技術(shù)普及后，可以使傳輸速率大幅度提升，傳輸峰值超過(guò)10Gbit/s，真正實(shí)現(xiàn)高速傳輸，視頻監(jiān)控反應(yīng)靈敏，監(jiān)控效果能更加實(shí)時(shí)無(wú)延遲。5G的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)比4G縮短至50倍，能夠以更快的速度提供更加高清的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，保障更及時(shí)準(zhǔn)確信號(hào)傳輸，并且信號(hào)傳輸穩(wěn)定、可靠度可以得到大幅度的提升。

無(wú)人看守智能道口系統(tǒng)遵循著安全作業(yè)、科學(xué)管理的原則，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該系統(tǒng)將會(huì)在港口鐵路內(nèi)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。