铁路线路巡防平台建设方案研究

栗 敏

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063）

1 概述

目前，综合视频监控系统作为铁路运输指挥、生产作业、公安保卫、安全生产的一种重要技术手段，其采集点分散，采集信息繁杂。如何有效提取采集点采集的信息，遇到事故时如何进行快速处置，路局中心、站段、车间各级部门如何共享资源，各系统间如何互联互通，成为研究的重点。

根据中国国家铁路集团有限公司（简称国铁集团）党组《国铁集团关于开展“守底线、补缺陷、除隐患、防风险”安全专项整治行动的通知》（铁党办[2022]16 号）相关文件要求，结合不同等级铁路的视频监控特征，通过信息化、自动化、智能化等技术手段，充分利用监测预警资源，研究建设涵盖巡查、监控、处理、指挥、控制、应急等功能的线路巡防平台，成为提升“护路联防”的重要手段之一。

以强基达标、源头治理、专项整治作为工作方法，在充分利用既有铁路综合视频资源的基础上，结合新标准、新规范，研判线路外部较高风险处所，更换或补强既有铁路视频采集点，结合云协同技术，从而建设人机巡查、视频联动等功能于一体的线路巡防平台。

由于视频采集点、线路巡防终端、线路巡防中心平台分布于线路、车间、站段、路局中心等处，分布分散，巡防平台的通道建设成为平台成功建设与否的重要一环。结合承载网结构特征，利用或补强既有铁路承载网各节点设备，构建线路巡防平台的重要通道。

线路巡防平台的建设，使现场、车间、站段与路局中心共享资源，第一时间发现并处置铁路险情和沿线灾害，筑牢铁路环境安全屏障，保障运输安全。同时，促进线路巡防工作调度、指挥、管理和组织方式革新，规范巡防工作管理流程，提高风险防控水平。

2 平台接入需求分析

线路巡防平台的视频信息来源于铁路综合视频监控系统，由于铁路综合视频监控系统采集的视频信息来源广泛，需对该信息进行筛选、确定后，再统一接入线路巡防平台。

根据国铁集团相关规范及文件要求，铁路综合视频监控系统的线路视频采集点主要涵盖车站咽喉区、接触网分相区、隧道口、隧道紧急出口/避难所、桥梁救援疏散通道、路基、路基与桥梁结合部等处。为满足巡防平台“实时巡查、重点盯控”要求，需对涉及危及铁路行车安全及设备安全的处所采用高清夜视摄像机进行实时监控，并将实时视频统一纳入线路巡防平台中。

运营铁路优先考虑利用既有综合视频监控采集点设备实现关键地段的实时监控。由于既有线路视频监控区域普遍存在盲区，同时，既有摄像机采集的视频流监视效果不能全部满足新的使用需求，接入线路巡防平台前，需考虑更换或补强视频采集点设备。

较高风险地段暂按三级进行分类，泥石流、落石等地段按照一级问题归类，人员、动物入侵等易发生地段按照二级问题归类，其他地段按照三级问题归类。各视频采集点采集的视频数据根据较高风险地段的分级特征及运营单位相关意见进行对应分类，级别较高的视频数据优先接入线路巡防平台，同时，线路巡防平台需考虑预留级别较低的视频数据的接入能力。

3 线路巡防平台建设方案

线路巡防平台建设，是以路局为中心，向站段和车间覆盖。包括路局级线路巡防中心平台（简称中心平台）、站段巡防大屏、车间巡防终端及数据传输通道4 部分。中心平台部署于各路局信息机房，采用云协同技术，对现场采集点的视频流进行研判、上传和报警；站段设置巡防大屏；车间配置巡防终端；车间、站段、路局中心共享视频流信息。

3.1 中心平台架构分析

中心平台采用集中部署的方式，在路局集团公司信息机房内部署。该平台与铁路综合视频监控系统的局级区域中心相连，支撑路局集团公司、站段、车间三级用户使用。同时，巡防平台亦可与其他外部系统相连，共享信息，如图1 所示。

图1 中心平台架构Fig.1 Center patrol platform architecture diagram

中心平台设备主要包括应用服务器、数据库服务器、流媒体服务器、内服网应用接口服务器、视频接口服务器、综合视频专网应用接口服务器、视频分析服务器、地图服务器、存储设备及存储互联交换机等。

中心平台采用云协同技术，边端算法和云端算法相结合，利用智能算法盒分析现场视频流，并对视频流信息进行研判、上传并报警。智能算法盒分布于前端视频采集点及各接入节点处，包含视频编码、数据传输、存储、智能算法等多种技术，单台智能分析算法盒并发分析路数不少于4 路。智能算法盒实现边端算法，对铁路综合视频监控系统各采集点采集的视频流进行边端检测，快速检查异常，并向云端发送预警图像，云端智能分析服务器对边端发送的预警图像进行二次判识，减少误报，将判识结果推送至巡防终端并报警弹窗。

中心平台与铁路综合视频监控系统路局区域中心节点互联，利用铁路综合视频监控系统VPN 编号接入铁路数据通信网，巡防平台核心交换机和综合视频监控系统区域节点交换机相连。中心平台与综合视频监控系统间设置网关设备，通过视频网关设备，可获取综合视频监控系统平台的实时视频流，查看综合视频监控系统平台的录像视频，查询各摄像机的状态。

中心平台可与工务安全生产管理信息系统、综合维修生产管理信息系统互联，共享信息，协同处置各类问题；亦可与铁路地理信息平台互联，地理信息平台为巡防平台提供电子地图服务；也可预留其他检测系统端口，实现功能的扩展与共享。

铁路综合视频监控系统由铁路专用数据通信网承载，工务安全生产管理信息系统、综合维修生产管理信息系统由铁路局内部服务网承载，其他系统亦可由铁路局外部服务网或互联网承载。由于承载网的多样性，各级系统间访问的网络安全成为重中之重。为满足网络安全要求，中心平台设置网络安全设备，主要包括新一代防火墙、入侵检测、流量监测设备、核查服务器、终端管控服务器、数据防泄漏设备、运维审计系统服务器、日志审计系统服务器、漏洞扫描服务器和防病毒服务器等。

3.2 站段巡防大屏建设

路局站段的安全生产调度指挥中心配置线路巡防平台巡防大屏，以满足站段调度指挥安全生产的需要。巡防大屏可实时展示线路预警信息，展示各车间、站段巡查问题总数及未处理总数，展示巡防重点位置的数量（包括不限于隧道口、公跨桥、路隧桥结合部、路堑、救援疏散通道等），展示本段巡防计划中重点任务及完成比例，同时可以实时调看视频流信息。

巡防大屏可采用激光大屏显示系统，由2 台超短焦4k 高清激光工程投影机、1 台媒体矩阵（32 路输入12 路输出，可扩展）、1 台视频融合服务器（12 路视频输入，可扩展至24 路）、1 块6 m（长）×1.86 m（高）的无源荧幕组成。

3.3 车间巡防终端配置

为有效建设事故现场的“最后一公里”，铁路沿线各车间结合实际使用需求配置巡防终端。各巡防终端采用互联网接入方式，统一接入中心平台。巡防终端分为两类，一类用于监测、维护和管理智能分析算法盒，一类用于现场巡查、问题录入及应急处置。

巡防终端CPU 核数≥6，内存≥16 GB，硬盘≥1 TB，拥有10/100/1000 M 网络接口，包含LCD 显示屏， 显示面积≥23 英寸， 拥有Windows 操作系统。

3.4 数据传输通道方案

线路巡防平台各子系统设备分布于路局信息机房、站段、各车间及铁路线路沿线各视频采集点处，设备设施分布分散，各设备设施的互联互通成为线路巡防平台建设中的关键一环。结合各处通信网络带宽、网络设备特征，选择合适的通道，承载线路巡防平台系统中各设备设施的业务成为研究的重点。

线路巡防平台的通道建设依托于铁路既有通信承载网。目前，通信承载网主要有传输系统、数据网及接入网系统。根据线路巡防平台设备部署地不同的承载网设备特征，结合各设备业务的带宽需求，选择合适的承载网设备进行业务承载。通过计算各处业务接入的带宽需求，分析各处承载网设备是否满足接入条件，考虑各处承载网设备是否需要新设或补强。

结合线路巡防平台系统的架构，平台的通道建设主要涉及中心平台与路局综合视频区域中心间、智能分析算法盒与前端采集点间、巡防终端与中心平台间等3 个部分。

中心平台与路局综合视频区域中心。考虑中心平台设备部署地新增的通道带宽需求较大，该地新设路由器设备，建立局域网，并利用路局既有数据通信网提供的光通道与路局既有综合视频区域中心互联。

智能分析算法盒与前端采集点。若单台智能分析算法盒并发分析4 路视频，带宽需求约为10 M，智能分析算法盒与既有/补强前端采集点间利用数据网通道实现数据传输。

巡防终端与中心平台。工务段需设置巡防大屏，车间根据需要设置巡防终端，结合站段、各车间通信承载网的设置情况，灵活地选用传输设备、数据网或接入网设备，提供巡防大屏、各巡防终端至中心平台新增的通道需求。

4 巡防平台主要功能

线路巡防平台主要具备分类分级巡防策略优化功能、创新的智能化技防功能和专业管理强化功能。

1）线路巡防平台具备分类分级巡防策略优化功能。巡防平台将铁路沿线风险等级细化分类，按照“场景”“天气”和“问题”3 个方面划分，确保关键场景重点盯控，关键天气加密盯控，关键问题闭环盯控。根据风险管控要求，场景划分为重点、关注、一般共3 个等级，天气划分为特殊和一般2 个等级。根据不同等级确定巡查频次，最高等级即重点场景特殊天气，该等级下巡查频次设置为3 min巡查。根据不同风险分类，实行三级动态管理，精准管控风险。针对泥石流、落石等一级问题，立即扣停列车，确保行车安全；针对人员、动物入侵等二级问题，采取添乘、出巡等方式，现场确认；其他三级问题纳入问题库管理，按时销号。

2）线路巡防平台具备创新的智能化技防功能。巡防平台利用大数据、人工智能等先进的技术手段，将技防、人防、物防巧妙地结合，应用视频智能分析技术、摄像机+传感器智能分析技术等，科学、准确、及时地提高监测监控、预警预判、风险评估等，逐步实现针对险情、灾情、异物侵限、闲杂人员或大型动物入侵线路安全限界等危及行车及设备安全风险的自动预警。

3）线路巡防平台具有专业管理强化功能。铁路局站段建立适当的管理办法，配备相关监控人员，合理利用线路巡防平台。该平台作为段调度指挥的组成部分，依托段级管理，同时，各工务车间具备一定的监控职能，建立了事故现场的“最后一公里”，更加快速、准确地处置问题。该平台作为防范各类安全风险、应对处置各类突发事件的指挥中枢，承担险情、灾情实时监控预警、应急处置、协调指挥和信息管理等职责，提升了工务部门应急管理的科学化、专业化、智能化和精细化。

5 结束语

本文结合铁路线路综合视频采集点分布特征及风险等级，确定了线路巡防平台的接入需求，提出了线路巡防平台的建设方案，线路巡防中心平台亦可与其他系统相连，实现数据共享。

该平台建立的分级体系，能够快速分类问题，提升事故处理能力；利用大数据、人工智能等新技术，提高现场监控、判断能力；同时，铁路局站段的管理更加科学化、专业化、智能化。

本文充分说明线路巡防平台建设的可行性及必要性，研究线路巡防平台的建设方案，为提升“护路联防”工作提供技术支撑。