基于微波雷达技术的站台两端监测告警系统研究

张秋亮，杨国元

（中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081）

目前，我国轨道交通安全防护技术水平尚不能满足铁路高速发展的需要，在站台有列车到达和出发时，仍然是依靠客运人员现场防护和盯控的模式实现站台端部的安全管控。同时，站台端部还会有车站工作人员和作业车辆的频繁出入，单一的非智能化报警设备，极易引起误报，导致判断不准确，引起管理困难。随着铁路行业的快速发展，车站到发列车数量和旅客人数明显增加，在多个站台有旅客同时到发的情况已非常普遍，依靠人盯人的传统防控模式，已无法实现人员的高效利用和站台端部的安全管理，极易造成非正常入侵站台边界、或者越界进入站区线路的危险情况。

国内针对车站站台越界报警的研究起步较晚，目前，有关站台越界报警的研究很少，文献[1]从视频监控角度对运动目标检测跟踪，设计实现了声光报警功能，将无线通信技术应用于智能视频监控系统中。文献[2] 通过无线传感网络实时监测室内环境状态，实现非法入侵的监控报警。本文针对站台两端出入管理难题，以加强站台端部作业防控，杜绝旅客从站台端部进入区间为需求，研究开发了站台两端监测告警系统，满足了站台端口无盲区封控和智能化管理要求，提升了车站安全管理水平。

1 系统设计

站台两端监测告警系统通过采用地面雷达监测[3]、摄像取证、声光电主动告警，电子门禁和智能化监控和出入管理系统设备，实现了车站站台端口的智能化管理监控，对靠近站台端口人员及时告警劝离、对违规行为进行警告取证，对工作人员出入进行规范化的管理、登记，达到对站台端口无盲区封控和智能化管理要求，提升车站安全管理水平。

1.1 设计思路

结合站台端口进出管道通道的具体情况，重新梳理了传统人工监测模式下的业务流程，根据自动化监测应用的具体需求，通过业务流程再造，提出了更加精细化、规范化的站台两端监测告警系统。

采用一体化设计，升级现有站台端口进出管理通道，为其加装端口封控雷达[4]、夜视摄像和门禁设备等一体化管理系统，提高站台端口安全管理水平。实现系统设计安全可靠，易于维护，设备安装不影响现有站台外观，不影响旅客乘车及行车安全，充分依托现有设施，减少不必要的施工。

采用3层架构[5-6]：站台级设备管控终端、智慧平台服务器虚拟机、用户终端。系统总体结构如图1所示。系统应用架构与智慧车站整体规划的应用架构一致，一个车站部署一套软件系统，该软件系统属于智慧车站平台软件的一个子系统。可实现对站台进出端口的无死角覆盖探测和出入门禁一体化管理，能够对违规出入人员进行告警、劝阻、报警和证据采集，对出入站台工作人员和车辆监控、识别、登记和安全提示，并在后台集中形成管理日志，便于统一管理，从根本上提升车站站台智能化管控和安全水平。

1.2 总体架构

图1 系统总体结构图

1.3 主要功能

系统功能模块结构图如图2所示。

图2 系统功能模块结构图

（1）车站端部端口侵入告警模块，对站台两端出入口内外5 m区域进行无缝覆盖探测，根据站台雷达探测设备上报的告警信息，在系统平台上发出告警提示信息，并完成多种告警联动，如联动视频监控模块，做视频抓拍、视频录像、云台转动；联动电子门禁系统关闭闸门；联动电话、短信通知等操作。并可以向用户终端界面推送报警提示，触发工作人员做相关应急处理。

（2）车站端部端口出入人员统计模块，对站台两端出入人员进行主动监测与识别，对于可识别人员，监控软件能够显示并记录出入人员信息及出入时间信息，便于管理。系统管理员可以查看人员出入记录，并作统计报表记录，对于未识别人员进行报警处理。

（3）车站端部端口出入车辆统计模块，对站台两端出入车辆进行主动监测与识别，对于可识别车辆，监控软件能够显示并记录出入车辆身份信息和出入时间信息，便于管理。系统管理员可以查看人员出入记录，并作统计报表记录。对于未识别车辆，进行报警处理。

（4）车站端部端口视频监控模块，通过终端调用站台两端的视频实时信息及历史视频信息，完成云平台控制等视频监控功能，同时，可以通过与入侵告警模块的联动功能，实现云平台控制、视频信息收集回传等，用于现场取证。

（5）车站端部端口电子门禁控制模块，可以通过终端控制电子门禁系统的开关，与入侵告警模块的联动功能，实现入侵自动关闭门禁系统的功能，用于自动拦截。

2 关键技术及创新点

2.1 关键技术

该系统采用微波雷达探测技术[7]探测靠近站台两端的人员和车辆，当识别出非正常接近行为时，发出声光信号，警示其不要通过，如果非法出入，则向远程控制中心发出警报信息，并调用视频摄像头拍摄违规行为。

核心的微波雷达探测设备采用多普勒雷达探测[8]体制，通过专门设计的微波雷达天线主动向预定的探测区域发射不影响人体健康的微量雷达波，并不断地检测回波信号，当探测区域内闯入人员和车辆等移动物体时，检测到的回波信号频率就发生变化，通过检测变化的回波频率，就可以把闯入的人员和车辆等物体和周围的静态物体回波区分开[9]，从而判断出有人员和车辆等活动的物体接近了站台出入口。同时，分别采用5 m探测距离的雷达实现对接近人员或车辆的告警，1 m探测距离的雷达实现对违规即将通过出入口的人员和车辆的报警操作，通过射频身份识别卡来识别工作人员和车辆，方便其自由出入，通过遥控器实现对其开关机和报警开关操作，方便出入口管理，将微波雷达探测信号与视频摄像机联动[10]，自动控制摄像机采集现场视频信息，用于远程监控和取证，服务于秩序维护和执法调度。

2.2 创新点

（1）站台端口管控设备装置模型。如图3所示，每套站台端口出入管控设备包括1组探测雷达（每部雷达覆盖1～2 m距离，数量根据端口宽度而定），1部管控通信设备，1部用于现场指控的遥控器，1部夜视摄像球机、可选配电磁门锁或车辆闸机，或用于控制已有设备工作。其中，管控通信设备内设语音播报喇叭，用于越界语音提示，探测雷达采用地面嵌入式设计及防滑钢化玻璃面板，内设LED白色闪光灯，用于越界闪光提示。

图3 站台端口出入管控设备结构图

（2）实现7×24 h自动检测功能。系统可对站台两端出入口内外5 m区域进行无缝覆盖探测，对站台两端出入人员或车辆进行主动监测与识别，达到有效管理，对违规闯入人员或者车辆进行劝阻、警告、及视频抓拍联动等操作，最大限度的实现了自动检测任务。对于车站两端安全防护和生产业务管理起到了重要的支撑和推动作用。

（3）一体化管理服务系统。系统的应用架构与智慧车站总体规划的应用架构是一致的，它属于智慧车站平台软件的子系统。综合利用智慧车站总体规划，采用B/S架构的模式部署在铁路综合计算机网上，服务器、PC终端等硬件设备共享智慧车站平台的硬件设备。该子系统的业务数据存储在智慧车站平台数据库，并且可以实现与报警数据联动，为用户提供站台报警情况图形化显示界面。

3 系统应用效果

站台两端监测告警系统已在青岛站、青岛北站实施，系统运行正常，可对站台两端出入口内外5 m区域进行无缝覆盖探测，最大限度的实现了自动检测任务。对于车站两端安全防护和生产业务管理起到了重要的支撑和推动作用，达到了预期的应用效果。

青岛站为胶济客运专线的终点站，共计10个站台，只有列车出入一侧的站台端口（北端）需要监控防护。青岛站站台端口出入管控设备安装方案如图4所示，在每个站台北端口栅栏内侧安装一套端口管控终端设备，包括1部管控通信设备，1部用于现场指控的遥控器，1部夜视摄像球机、1部电磁门锁（选配），1组地面嵌入式安装的雷达探测设备。其中，根据各站台端口宽度，1站台安装10部雷达，2～3站台安装4部雷达，4～5站台安装7部雷达，6～7站台安装7部雷达，8～9站台安装7部雷达，10站台安装4部雷达。

图4 青岛站站台端口出入管控设备实施方案示意图

（1）实现了7×24 h不间断的监测管理。

（2）实现了视频监控的自动记录。当站台端部有非法人员进出时，可在综控室实现全部站台端部的越界视频盯控。

（3）实现了智能动态报警机制。对非法越界人员实现动态报警警示，提示不允许跨越，避免人员错误进入站台外侧的安全隐患。

（4）实现了对车站工作人员在该区域作业的跟踪管理。对于在站台端部进行作业的人员，记录跟踪设备会自动进行预判和安全管控，从而保证了站台端部作业安全可靠的进行，实现了智能化的检测运用。

车站站台两端监测告警系统具有广阔的发展前景，随着系统各功能模块的不断完善和发展，还可根据业务需要及技术发展增加其他业务模块，促进铁路客运管理向更高层次迈进。

4 结束语

本文设计实现了一种基于微波雷达技术的站台两端监测告警系统，无盲区封控技术和智能化管理技术相结合，有效降低人力成本、提升车站安全管理水平及智能化水平，解决站台两端出入管理的难题。使用地面雷达监测、摄像取证、声光电主动告警，电子门禁、智能化监控和出入管理系统设备，实现了对车站站台端口的智能化管理监控，对靠近站台端口人员实时告警劝离，对违规进出行为进行警告取证，对电子门禁实现联动控制，达到对站台端口无盲区封控和智能化管理要求，提升了车站的安全管理水平。