港口铁路无人看守智能道口系统技术研究

刘雅琪

秦皇岛港股份有限公司铁路运输分公司 河北秦皇岛 066000

1 研究背景及意义

港口铁路一般归地方铁路管辖，并且由地方自己运营、自负盈亏，与国有铁路运输管理模式相比，港口铁路的人员和资源配置更加灵活。现有的道口很多都是人工看守，但是这种传统的道口值守方式效率低、人工成本和资源成本高，且存在安全隐患，已不能再适应现在企业改革创新、降本节支的发展形势。所以，通过运用先进的人工智能技术和发达的设备，将原有的传统铁路道口看守模式，改造成为利用智能道口系统进行道口看守。改进作业方式，将以往的专门设置人员二十四小时值守，改为远程可监视可控制的无人值守，形成无人现场值守的铁路智能道口，不仅能做到尽可能短的时间内快速的打开或者封闭道口，以提高公路运输和铁路运输的效率，降低道口对火车运输和公路运输的影响，减少港口铁路企业资源的浪费，还可以提高铁路运输安全保障系数，避免出现道口关闭时机和时间不合理、道口被盲目强行侵入发生安全事故的情况，此外还能改善道口整体的环境[1]。

2 智能道口系统技术研究

智能无人看守道口主要包括以下几个系统：视频监控系统、道口列车接近报警系统、道口信号灯系统、控制栏木机系统等。

2.1 视频监控系统

视频监控系统前端的监控主机设置在监控室内，智能摄像机在作业现场，安装在道口两侧对角线，相互对射，实现道口静态全天全覆盖，基本上确保360度无死角全方位进行监控视频录入。目前，视频传输通道主干网采用数字光纤通道,传输带宽大于等于100Mbit/s,可以保证图像质量较为高清、减少失真,每台摄像机图像覆盖范围小于等于100米,同时设置夜间补光灯,可以保证夜间等光源不充足的情况下清楚观察道口过往车辆及人员经过出入或者铁路职工巡视检修等情况，同时摄像机具备透雾功能，确保大雾、雾霾等恶劣天气能够分辨现场画面。智能摄像机内置视频编码芯片，监控主机内置4G全网通模块。4G模块通过拨号连接到VPDN网络后，与服务器平台建立可靠连接，为无线传输提供可靠的数据安全防护，极大限度保证了数据的安全性。设备通过4G网络将数据传输到服务器，用户通过VPDN专线或者无线网络接入服务器从而获取相应视频及其他数据。

同时，视频监控中还增加了分析的功能，让视频监控系统具备了“人工智能”特征。这就使得远程监控人员无需时刻盯在监控显示器前，通过肉眼识别视频画面中出现的问题，去对现场做出提醒或者启动报警装置。有了分析的功能，该视频监控系统会自动地甄别所监视画面中有无人和物，完成道口障碍物检测，并将信号传递给报警系统完成报警信号的输出，大大提高工作效率，节约人力资源。

2.2 道口列车接近报警系统

该报警系统主要是由BD2+GPS模块构成，该模块可以实时接收机车各类信息，比如当前所在位置、运行速度以及加速度等，并通过4G网络将数据上传至服务器。服务器接收到现有机车数据后，后台程序根据前期已经预设好的各项参数，例如距离道口的位置参数、警示范围半径，进行实时计算、比对，当火车进入警示范围时，该信号通过网络传输给报警装置——道口广播装置和道口电子显示屏装置。自火车驶入警示范围后，广播装置便开始报警，同时电子显示屏上会显示有火车驶入，与该道口距离、当前车速、预计到达该道口时间等。当火车通过该道口时，服务器再次根据接收到的火车位置信息，发出关闭道口广播的指令，但是电子显示屏依然对火车驶离的情况进行如实显示，以告知过往群众[2]。

2.3 道口信号灯系统

道口两侧设置两套信号灯,该装置可以接收到火车车上和道口视频监控分析系统给出的信号。由于港口铁路火车控制车速，一般即将经过路口时车速不得超过20km/h，设定火车距离该道口2km时，道口两端的信号灯开始由绿灯变为黄灯并持续闪烁5s后变为红灯。待火车定位不再位于警示范围且位置持续向远方移动时，接收到道口允许通行的信号，该信号灯由红变绿。

2.4 控制栏木机系统

基于目前最新计算机视觉图像识别技术，通过监控系统对所拍摄范围内的实时视频信号进行图像处理，能准确的分辨监控视频画面中有无人员或者车辆逗留，然后再收到火车是否已驶入警示范围的信号，据此判断栏木机是否可以落下。在栏木机落下的过程中，如果有人员或车辆闯入道口，则视频监控可检测到，此时正在下落的栏木机会立即暂停，并且立即发出报警提示，一是道口广播会重复播放指令，二是同时给铁路信号机阻拦信号，使火车减速。待道口出清，恢复栏木机可落下状态时再落下，并给出信号机通行信号，允许火车正常通行。在火车通过时，视频画面中一直有列车动态运行，待此画面结束重新回归没有车辆、没有人员画面，火车已不在警示范围之内后，栏木机即判定此时可以升起。

当系统接收到列车接近的信号、道口报警装置报警、道口栏门关闭倒计时开始后，同时检测到栏木机内侧铁路上和栏木机下无人员和车辆逗留时，待倒计时结束后，栏木机自行落下，之后铁路信号机给出允许通过信号，火车可以通过道口。当火车完全通过道口后，且列车尾距离道口30秒之后，栏木机自行升起。此时，各种报警装置自动解除，公路信号机恢复允许通行信号，铁路上的信号机恢复成阻挡信号，道口恢复正常通行[3]。

3 结论与展望

现在的视频监控和信号传输基本上都是处于4G网络通讯条件下，传输速率相对较低、画质不够清晰，5G技术普及后，可以使传输速率大幅度提升，传输峰值超过10Gbit/s，真正实现高速传输，视频监控反应灵敏，监控效果能更加实时无延迟。5G的网络延时比4G缩短至50倍，能够以更快的速度提供更加高清的监控数据，保障更及时准确信号传输，并且信号传输稳定、可靠度可以得到大幅度的提升。

无人看守智能道口系统遵循着安全作业、科学管理的原则，随着科学技术的发展，该系统将会在港口铁路内得到越来越广泛的应用。