引言

　　技術(shù)安全是鐵路運輸永恒的主題谅璧，是鐵路的生命線。我國地域遼闊铅惋，地形復(fù)雜绅拢，氣候變化大，致使鐵路災(zāi)害分布廣泛泪滥、類型眾多濒聪、發(fā)生頻繁，鐵路災(zāi)害的分布遍及全國，基本上凡有鐵路的地方均受程度不同的災(zāi)害侵襲萌小，由此平均每年造成鐵路運輸中斷100余次膛逞，累計10002000h，最高峰曾達到年斷道211次狱心。已發(fā)生災(zāi)害路段占全路總運營里程的20%以上蟹幔，尚有許多線路災(zāi)害處于潛伏狀態(tài)，嚴(yán)重威脅鐵路的行車安全音诫。

　　高速鐵路由于列車運行速度高惨奕、密度大，運送對象以旅客為主竭钝，一旦發(fā)生事故后果不可想象梨撞。因此，除了要求機車車輛香罐、供電卧波、線路以及通信信號設(shè)備高性能外，對各種可能發(fā)生的災(zāi)害庇茫，如自然災(zāi)害(強風(fēng)港粱、暴雨、大雪旦签、地震)查坪、突發(fā)事故(坍方落石、異物侵限)宁炫、列車及設(shè)備故障偿曙、突發(fā)的大規(guī)模群體事件等，都要實施全面監(jiān)測羔巢。世界各國已建成和正在建成的高速鐵路均將綜合安全保障體系的研究放在首位附直。如何針對可能發(fā)生的各類危及行車安全的災(zāi)害，建立安全萍卑、可靠六主、實時架看、準(zhǔn)確的鐵路安全防災(zāi)監(jiān)控和信息傳輸體系爬韧，制定科學(xué)有效的預(yù)警機制和應(yīng)急預(yù)案，在災(zāi)害發(fā)生前或發(fā)生后及時控制運行列車減速或停車锦列，使各種多發(fā)奏喜、隨機的鐵路災(zāi)害造成的破壞力降低到最小程度或避免災(zāi)害的發(fā)生，這對鐵路部門科學(xué)誊预、合理地調(diào)度列車效益、指揮運行，確保鐵路客運專線運行安全有著重大的實踐意義。

1 高速鐵路綜合安全防災(zāi)的需求分析

　　1.1綜合防災(zāi)安全監(jiān)控功能需求

　　綜合防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是對危及列車運行安全的自然災(zāi)害(風(fēng)缔道、雨屈淫、洪水、地震等)享甸、異物侵限截碴、突發(fā)事故和事件等進行實時監(jiān)測;對各種監(jiān)測信息進行分析、處理蛉威、匯總日丹，判定設(shè)備安全隱患、災(zāi)害及故障的類型蚯嫌、性質(zhì)和級別;實時顯示經(jīng)處理后的信息及災(zāi)害預(yù)警哲虾、限速、停運择示、恢復(fù)運營等處理建議束凑，為運營調(diào)度中心調(diào)整運行計劃，下達行車管制栅盲、搶險救援湘今、維修等指令提供依據(jù)。

　　1.2覆蓋內(nèi)容需求

　　高速鐵路安全監(jiān)控的主要監(jiān)測內(nèi)容按對象不同可大致分為5大類：自然災(zāi)害監(jiān)測(如地震剪菱、雨量及洪水摩瞎、風(fēng)速和風(fēng)向等);線路監(jiān)測(如軸溫、路基災(zāi)害等);大型結(jié)構(gòu)物監(jiān)測(如車站站房渗某、隧道磕糙、牽引變電所及通信信號機械室內(nèi)及周圍自然狀況監(jiān)測等);物體侵入監(jiān)測;列車運行狀況與車廂監(jiān)測等。

　　1.2.1自然災(zāi)害監(jiān)測

　　強風(fēng)監(jiān)測：監(jiān)測點設(shè)置在易發(fā)生強風(fēng)或突發(fā)性大風(fēng)地區(qū)的車站折焙、高架線和橋梁上晶睦。

　　雨量及洪水監(jiān)測：洪水災(zāi)害不像地震、風(fēng)災(zāi)那樣具有突發(fā)性层漠，而是按積少成多爱茫、循序漸進的規(guī)律因汛期雨水多而形成災(zāi)害的。高速鐵路受雨及洪水破壞主要表現(xiàn)在路堤涨旨、橋梁以及路塹自然邊坡破壞三大方面慰沸。

　　地震監(jiān)測：地震是屬于發(fā)生概率較小，但危害最大的一種特殊災(zāi)害槽叮，高速鐵路沿線地震儀應(yīng)設(shè)置在地震烈度大于等于VII度的線路區(qū)段磷像，一般考慮設(shè)在牽引變電所內(nèi)，以利于及時斷電響應(yīng)津贩。

　　高速鐵路同普速鐵路一樣邦匆，還應(yīng)針對不同地理環(huán)境條件睦绍、不同的運營機制，設(shè)置相應(yīng)的防火災(zāi)涉波、防雷擊英上、防冰雪等設(shè)施。

　　1.2.2線路監(jiān)測

　　軌溫監(jiān)測：軌溫的升高使無縫線路鋼軌的縱向應(yīng)力加大啤覆，超過一定標(biāo)準(zhǔn)時會導(dǎo)致脹軌跑道事故善延，對行車安全有極大的危害。鋼軌溫度傳感器設(shè)置地點應(yīng)選擇在線路條件如路基城侧、道床易遣、曲線、坡度等不利的地點嫌佑。在橋梁較多地段或曲線較多地段豆茫，可根據(jù)實際情況適當(dāng)增設(shè)。

　　路基災(zāi)害監(jiān)測：主要監(jiān)測路基病害的發(fā)生屋摇、發(fā)展和發(fā)出預(yù)警信息揩魂，這部分屬于“漸進”災(zāi)害。對于路基病害要結(jié)合發(fā)生災(zāi)害處的地形炮温、地質(zhì)火脉、環(huán)境和降雨量作出安全評估。

　　1.2.3大型結(jié)構(gòu)物監(jiān)測

　　車站監(jiān)測：在大型車站設(shè)有相應(yīng)的安全監(jiān)測系統(tǒng)茸汇，對周圍環(huán)境品糯、設(shè)備狀態(tài)等具有自動監(jiān)測和報警功能。當(dāng)發(fā)生重大災(zāi)害和事件可能影響行車時(如事故居饵、停電蛔交、火災(zāi)等)將信息通過車站綜合信息系統(tǒng)傳至調(diào)度中心安全調(diào)度臺處理。

　　橋梁减严、隧道監(jiān)測：高速鐵路為了提高行車速度镐访，大量地使用了橋梁和隧道，所以必須設(shè)置橋梁肮碗、隧道監(jiān)測系統(tǒng)限榆。系統(tǒng)所收集的可能或直接影響行車安全的信息(如火災(zāi)、非法侵限等)始踪，應(yīng)直接或通過綜合信息系統(tǒng)傳送至調(diào)度中心安全調(diào)度臺匯總處理笆唧。

　　牽引供電、通信信號監(jiān)測：作為客運專線重要設(shè)備的牽引供電和通信信號等系統(tǒng)應(yīng)具有高度的可靠性伊厉，保證設(shè)備總處于良好的狀態(tài)姜钳，或一旦設(shè)備存在危及行車安全的隱患時，能及時地發(fā)出警告形耗，強制列車減速甚至停車哥桥，需要具有防火、防水激涤、防盜等監(jiān)測拟糕。

　　1.2.4物體入侵監(jiān)測

　　依據(jù)線路建筑標(biāo)準(zhǔn)，對于一些易發(fā)生土倦踢、石崩潰和塌方送滞，落物難以預(yù)測巨整治投資大、施工困難的地段辱挥，根據(jù)預(yù)測的塌方范圍及落物軌跡犁嗅，設(shè)置崩塌、落物防護監(jiān)測網(wǎng)是必要的晤碘。按照要求高速鐵路為全封閉線路褂微，但是如果防護網(wǎng)被破壞以后有物體進入也會造成事故，因此同樣需要進行監(jiān)測园爷。

2 基于視頻的高速鐵路綜合安全防災(zāi)的構(gòu)成

　　傳統(tǒng)的高速鐵路綜合安全防災(zāi)系統(tǒng)都是基于各種傳感器來進行的宠蚂，但是隨著視頻監(jiān)控及其分析技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，基于視頻的綜合監(jiān)測系統(tǒng)得到了更多的重視和應(yīng)用卷芜。

　　2.1綜合安全防災(zāi)系統(tǒng)總體設(shè)計

　　高速鐵路客專綜合安全防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的運用和管理分為客運專線公司夷朽、綜合調(diào)度中心、基層站段和前端采集設(shè)備四級元粹，均配備相應(yīng)的防災(zāi)顯示設(shè)備熄朴、工作站和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等。系統(tǒng)可與客運專線的其他信息系統(tǒng)共享基礎(chǔ)信息資源勺激，并與其他信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換贯森。整個系統(tǒng)是一個分布式結(jié)構(gòu)，由客運專線鐵路公司安全設(shè)備褒饱、綜合調(diào)度中心防災(zāi)設(shè)備沛目、基層站段防災(zāi)設(shè)備、現(xiàn)場采集設(shè)備四部分組成援儡，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示莲赐。

高速鐵路客專綜合安全防災(zāi)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　2.2綜合安全防災(zāi)系統(tǒng)組成及其功能簡析

　　現(xiàn)場采集設(shè)備的工作是從設(shè)置在客運專線鐵路沿線的視頻采集點、各種監(jiān)測設(shè)備/系統(tǒng)采集有關(guān)環(huán)境狀況以及設(shè)備工況等安全監(jiān)控數(shù)據(jù);將這些數(shù)據(jù)按照災(zāi)害信息種類酿装、災(zāi)害信息程度分別進行初步處理后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸傳送至基層站段访递。運行的列車通過自診斷系統(tǒng)檢測到列車上的故障信息，通過區(qū)間或站內(nèi)無線基站傳送至車站綜合信息系統(tǒng)同辣，并繼續(xù)通過專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)傳送至綜合調(diào)度中心的安全監(jiān)控臺匯總拷姿、存貯和處理。

　　車站綜合信息系統(tǒng)將接收到的各類災(zāi)害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行匯集旱函，實時傳送至綜合調(diào)度中心安全監(jiān)控臺响巢。綜合維修段將接收到的各類災(zāi)害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)合視頻信息進行統(tǒng)計分析描滔，形成報表，將結(jié)果上報客運專線公司踪古。

　　調(diào)度中心安全監(jiān)控臺對接收的數(shù)據(jù)進行處理含长，處理后的視頻、強風(fēng)伏穆、暴雨拘泞、洪水、軌溫枕扫、地震等報警信息中包括災(zāi)害強度陪腌、線路狀態(tài)、行車規(guī)定和巡檢要求等具體規(guī)定燥颠。按照災(zāi)害處理規(guī)程給出預(yù)警處理建議和方案叼稍，將建議和方案傳送至各相關(guān)業(yè)務(wù)調(diào)度臺，并在相關(guān)區(qū)域運行的列車上顯示婉固。行車調(diào)度臺將其作為調(diào)整行車運行計劃的參考因索吠童，必要時行車調(diào)度臺通知維修和救援部門作好準(zhǔn)備。救援列車由車輛調(diào)度臺通知動車段調(diào)動稼乃，救援部門由相關(guān)車站出而協(xié)調(diào)输奢。客運專線公司將從調(diào)度中心安全監(jiān)控臺接收到的信息存檔記錄以供決策之仍。

3 基于視頻的高速鐵路綜合安全防災(zāi)系統(tǒng)涉及的監(jiān)控技術(shù)

　　3.1主動紅外夜視技術(shù)

　　綜合安全防災(zāi)系統(tǒng)的前端視頻監(jiān)控點通常在戶外自然環(huán)境較為惡劣的場所屉韧，同時需要對目標(biāo)進行全天候的監(jiān)控，在夜間也沒有路燈楔答、建筑物燈光等其它的環(huán)境光源可以利用谆藐，對于雨天、霧天等特殊氣象條件要求能夠保持良好的可視距離更假，可視距離最好能在1-2公里左右监灌。目前市場上能夠提供的夜視技術(shù)主要有三種：被動紅外成像技術(shù)、基于紅外燈的主動紅外夜視技術(shù)击胜、基于激光器的主動紅外夜視技術(shù)亏狰。被動紅外成像技術(shù)適合于監(jiān)控夜間人或車等運動物體，對于環(huán)境監(jiān)控力不從心偶摔，基于紅外燈的主動紅外夜視技術(shù)可視距離近(300米以內(nèi))暇唾，光源體積大壽命短故障率高，很難適應(yīng)戶外惡劣的自然環(huán)境辰斋〔咧荩基于激光器的主動紅外夜視技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，包括紅外激光照明器燈宫仗、超低照度彩轉(zhuǎn)黑攝像機够挂、紅外夜視專用監(jiān)控鏡頭三大部分旁仿。激光的特性決定了激光可以照攝更遠的距離，而且光強度也比常規(guī)光源要強的多下硕。激光具有亮度高丁逝、單色性好汁胆、方向性好等優(yōu)點梭姓，通過對波長的選擇可以增大CCD對波長的感應(yīng)程度。激光燈的壽命很長撰类，一般都在10000個小時以上驱请。攝像機的選擇則主要顧及兩個方面：一個是白天成像效果;一個是是否是感紅外的低照度。白天要求效果好拼建，就是要求其有濾光片切換結(jié)構(gòu)墓永，白天濾掉不可見光，使成像色彩更真實;晚上切換到夜視模式辜尝，把不可見光放進來毫蚁，這樣既能保證白天不失色，又能保證夜視效果雳址。夜視鏡頭的F數(shù)一般比常規(guī)鏡頭的F數(shù)要小析深，這就意味著鏡頭的進光量要比常規(guī)鏡頭要大，有較強的光收集能力敌痘，好的夜視鏡頭的鏡片對近紅外光進行了增透咨锐，提高了近紅外光的透過率。為了看清楚遠距離的物體钢婆，一般選用電動長焦鏡頭系馁。

　　3.2智能視頻分析技術(shù)

　　智能視頻(IV，IntelligentVideo)技術(shù)源自計算機視覺(CV窟扑，ComputerVision)與人工智能(AI喇颁，ArtificialIntelligent)的研究，其發(fā)展目標(biāo)在于將圖像與事件描述之間建立一種映射關(guān)系嚎货，使計算機從紛繁的視頻圖像中分辯橘霎、識別出關(guān)鍵目標(biāo)物體，這一研究應(yīng)用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)厂抖、將能借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉圖像中無用的或干擾信息茎毁、自動分析、抽取視頻源中的關(guān)鍵有用信息忱辅，從而使傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機不但成為人的眼睛七蜘，也使“智能視頻分析”計算機成為人的大腦，并具有更為“聰明”的學(xué)習(xí)思考方式墙懂。這一根本性的改變橡卤，可極大地發(fā)揮與拓展視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用與能力扮念，使監(jiān)控系統(tǒng)具有更高的智能化，大幅度降低資源與人員配置碧库，同時柜与，必將全面提升安全防范工作的效率。智能視頻分析在火災(zāi)報警乞哀、異物入侵報警谤变、車站與橋梁監(jiān)測方面能夠發(fā)揮很多積極作用

　　3.3綜合監(jiān)控主機

　　傳統(tǒng)的矩陣監(jiān)控系統(tǒng)有單獨的報警主機，但是通常只能接入開關(guān)量報警趣情，而現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器在報警接入方面數(shù)量較少适系，不能滿足多種監(jiān)測系統(tǒng)：強風(fēng)、雨量纺辟、地震高骑，多種數(shù)據(jù)協(xié)議：485總線，CANBUS總線等接入的要求脾仁，對多路模擬和數(shù)字量的采集無能為力辈殃。而集成了設(shè)備監(jiān)控、周邊區(qū)域音視頻監(jiān)控錄像秕栓，周界報警系統(tǒng)债案、消防報警系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)拟祖、燈光語音控制系統(tǒng)拣挪、動力環(huán)境監(jiān)控、模擬量數(shù)字量采集等多種功能的天地偉業(yè)綜合監(jiān)控主機能夠?qū)崿F(xiàn)與其它多種傳感器/系統(tǒng)的對接俱诸。采用基于Arm9的嵌入式系統(tǒng)提供了極高的系統(tǒng)穩(wěn)定性菠劝。多路插卡式設(shè)計，通過不同的插卡可以在一臺主機上支持多路門禁控制睁搭、RS-485總線或CANBUS總線赶诊、開關(guān)量輸入輸出、RS-232接口园骆。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)舔痪，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)锌唾，也不構(gòu)成任何其他建議锄码。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳晌涕，對此類作品本站僅提供交流平臺滋捶，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片弛镣、文字如涉及作品版權(quán)問題凄在，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容钩裆，以保證您的權(quán)益舞懦！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。