鐵路島式站臺越線報(bào)警系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

劉騏瑋

（1.中國鐵道科學(xué)研究院，北京 100081 2.中國鐵路沈陽局集團(tuán)有限公司 丹東站，丹東 118000）

鐵路客運(yùn)站站臺旅客乘降工作主要依靠站臺客運(yùn)人員在現(xiàn)場進(jìn)行旅客乘降組織，實(shí)時(shí)觀察旅客是否越線，對越線旅客進(jìn)行提醒等人為干預(yù)手段來完成。但由于旅客人數(shù)眾多、站臺距離較長，導(dǎo)致客運(yùn)人員較難及時(shí)發(fā)現(xiàn)并提醒越線旅客。同時(shí)，旅客也很難及時(shí)接收到客運(yùn)人員發(fā)出的越線警告，使得旅客在站臺乘降過程中存在較大的人身安全風(fēng)險(xiǎn)。

客運(yùn)站的旅客乘降安全是鐵路運(yùn)輸安全的重要一環(huán)。鐵路人圍繞如何有效保證旅客乘車安全、提高旅客服務(wù)質(zhì)量、構(gòu)建智能化車站等問題不斷進(jìn)行探索。張正普針對站臺非安全區(qū)的旅客安全問題，提出了車站站臺非安全區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法[1]；劉忠誠結(jié)合現(xiàn)代安全管理理念和鐵路客運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)提出了鐵路旅客運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)管理思考[2]；王文淵等人為改善站臺安全線存在的標(biāo)識不醒目等問題提出了引入主動標(biāo)識技術(shù)來增強(qiáng)站臺安全標(biāo)線警示性能[3]；滿中樺、劉燦研針對旅客越線行為研發(fā)了一種智能站臺越線檢測報(bào)警器[4]；陳盛友將檢測和報(bào)警功能相結(jié)合研發(fā)了一套旅客站臺越線智能檢測及語音報(bào)警系統(tǒng)[5]；王光明結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)對鐵路旅客站臺安全警戒線進(jìn)行了研究[6]。譚飛剛、劉建針對站臺異物監(jiān)測提出了一種基于計(jì)算機(jī)視覺的地鐵站臺異物檢測算法[7]。

本文結(jié)合現(xiàn)場客運(yùn)工作經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)備研發(fā)了一套鐵路島式站臺越線報(bào)警系統(tǒng)，將該系統(tǒng)與現(xiàn)場客運(yùn)人員實(shí)際工作結(jié)合起來，發(fā)揮系統(tǒng)的及時(shí)性、安全性、提示提醒全等優(yōu)勢，充分展現(xiàn)智慧車站的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)減少作業(yè)人員、提高工作效率、增強(qiáng)旅客人身安全保障的目的。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鐵路島式站臺越線報(bào)警系統(tǒng)是專門針對站臺上旅客經(jīng)常出現(xiàn)的越過安全警示線這一危險(xiǎn)舉動而設(shè)計(jì)的一套能及時(shí)對越線行為作出警示提醒的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)旅客的越線行為并對其進(jìn)行聲光警示提醒，提高旅客的自我安全保護(hù)意識，同時(shí)，提示客運(yùn)工作人員有旅客越過安全線，使其及時(shí)發(fā)現(xiàn)并提醒越線的旅客，提高了旅客乘降組織工作安全系數(shù)，降低了意外人身傷亡事故的發(fā)生概率。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

鐵路島式站臺越線報(bào)警系統(tǒng)主要分為4個區(qū)域：遠(yuǎn)端控制區(qū)、現(xiàn)場檢測區(qū)、分析控制區(qū)和聲光警示區(qū)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。1個島式站臺共需架設(shè)4臺激光越線探測器，分別位于島式站臺兩側(cè)安全線的4個頂端。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)功能

鐵路島式站臺越線報(bào)警系統(tǒng)由激光越線探測、越線信號處理控制、聲光警示和遠(yuǎn)程遙控4個功能模塊組成。

系統(tǒng)通過每個站臺上的4臺激光越線探測器對島式站臺安全線內(nèi)側(cè)及站臺兩頂端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到目標(biāo)越過安全線時(shí)立即向越線信號控制主機(jī)發(fā)出越線信息。控制主機(jī)收到越線信息后分析數(shù)據(jù)可靠性，判斷前端是否有誤判，當(dāng)確有越線情況時(shí)，主機(jī)分辨是站臺上哪一組探測器報(bào)警，根據(jù)報(bào)警防區(qū)啟動相應(yīng)位置的聲光警示。站臺語音提示器在越線位置反復(fù)播報(bào)越線信息，同時(shí)安裝在安全線上的地埋式閃光燈頻繁閃爍。旅客越線時(shí)間越長，閃光燈亮度及閃爍頻率越高，提醒旅客應(yīng)立即退回安全線內(nèi)。整個系統(tǒng)可由站臺工作人員使用無線手持設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的布防和撤防。

2 系統(tǒng)設(shè)備及工作流程

2.1 系統(tǒng)設(shè)備

鐵路島式站臺越線報(bào)警系統(tǒng)主要設(shè)備包括：激光越線探測器、越線信號控制主機(jī)、聲光警示設(shè)備、無線遠(yuǎn)程手持設(shè)備。

2.1.1 激光越線探測器

激光越線探測器，如圖2所示，以激光測量技術(shù)作為探測核心。激光光源受激光腔的濾波效應(yīng)，其光束細(xì)、功率密度高、光線疊加幅度穩(wěn)定并且在時(shí)間和空間上周期一致。激光越線探測器結(jié)合飛行時(shí)間算法理念實(shí)現(xiàn)了對移動物體精確監(jiān)測。激光脈沖經(jīng)倍頻、發(fā)射、接收、放大、整形、鑒頻等一系列硬件電路處理送入內(nèi)部邏輯運(yùn)算單元，使用背景差分濾波法結(jié)合軟件程序分析對防護(hù)區(qū)域移動目標(biāo)實(shí)現(xiàn)高精度不間斷監(jiān)控，被監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域內(nèi)若有旅客越過安全警戒線，越線探測器會自動分析、計(jì)算出越線位置并向控制主機(jī)發(fā)出越線信息。

圖2 激光越線探測器

2.1.2 越線信號控制主機(jī)

越線信號控制主機(jī)主要具有3部分功能：（1）負(fù)責(zé)處理來自現(xiàn)場檢測區(qū)的激光越線探測器發(fā)出的越線信息，收到越線信號后，通過監(jiān)測系統(tǒng)先判斷越線信號是否準(zhǔn)確，剔除由于接收設(shè)備電路故障及供電電源故障產(chǎn)生的錯誤報(bào)警信號，將準(zhǔn)確的越線信息進(jìn)行輸出；（2）驅(qū)動燈光、聲音警示設(shè)備；（3）與無線手持設(shè)備遠(yuǎn)程通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程的布防和撤防。

2.1.3 聲光警示設(shè)備

聲光警示設(shè)備分為聲音警示設(shè)備和燈光警示設(shè)備，如圖3和圖4所示。警示設(shè)備由控制主機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)出現(xiàn)越線情況時(shí)控制主機(jī)觸發(fā)一直處于待機(jī)狀態(tài)的聲音提示器播報(bào)越線提示語音，語音音量可無級調(diào)節(jié)，同時(shí)主機(jī)啟動大功率電壓控制電路，驅(qū)動地埋式閃光燈工作。若旅客一直處于越線狀態(tài)，越線時(shí)間越長，控制主機(jī)輸出的電壓越高，地埋式閃光燈內(nèi)部集成壓控頻電路，隨著電壓升高，其閃爍頻率增強(qiáng)、燈光增亮，警示作用更加明顯。

2.1.4 無線遠(yuǎn)程手持設(shè)備

無線遠(yuǎn)程手持設(shè)備，如圖5所示。站臺客運(yùn)人員可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要，開啟或關(guān)閉某一站臺或多個站臺的激光越線探測器，從而實(shí)現(xiàn)站臺越線報(bào)警系統(tǒng)的靈活性。

2.2 系統(tǒng)工作流程

（1）站臺客運(yùn)人員可根據(jù)旅客進(jìn)入站臺的時(shí)間，使用手中的無線遠(yuǎn)程手持設(shè)備啟動激光越線探測系統(tǒng)，使激光越線探測器進(jìn)入實(shí)時(shí)探測狀態(tài)。

（2）激光越線探測器間斷發(fā)出高頻脈沖激光束，當(dāng)任意位置有人或物體越過安全警示線時(shí)，立即輸出越線信息給越線信號控制主機(jī)。

（3）越線信號控制主機(jī)接收到前端越線信號后，驗(yàn)證越線報(bào)警信息，若準(zhǔn)確，則按照報(bào)警位置啟動相應(yīng)站臺語音報(bào)警系統(tǒng)播放越線提醒語音，同時(shí)，啟動安裝在站臺安全線上的地埋式閃光燈同時(shí)進(jìn)行閃爍提醒。通過聲光及時(shí)提醒越線旅客已經(jīng)越線，并催促其進(jìn)入安全區(qū)域。

（4）站臺客運(yùn)人員聽到或看到越線報(bào)警信號后可以進(jìn)一步人為勸阻、制止越線旅客使其退到安全區(qū)域內(nèi)，為旅客人身安全和列車正常運(yùn)行提供了保障。

圖5 無線遠(yuǎn)程手持設(shè)備

（5）當(dāng)列車按規(guī)定到達(dá)站臺停穩(wěn)后，站臺客運(yùn)人員操作遠(yuǎn)程無線手持設(shè)備控制按鈕，暫時(shí)關(guān)閉相應(yīng)站臺的激光越線探測器，因此旅客在乘降列車的過程中不會進(jìn)行探測和報(bào)警。

（6）當(dāng)旅客乘降完畢，列車車門關(guān)閉后，站臺客運(yùn)人員可根據(jù)現(xiàn)場需要再次開啟站臺激光越線探測器，目的是確保列車啟動時(shí)，安全線以外及站臺兩端沒有滯留的旅客、行李等，防止發(fā)生意外傷害。

（7）列車駛離站臺后，站臺客運(yùn)人員可視工作需要通過遠(yuǎn)程無線手持設(shè)備關(guān)閉站臺越線報(bào)警系統(tǒng)。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的島式站臺越線報(bào)警系統(tǒng)是從鐵路客運(yùn)站旅客乘降組織工作現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合激光探測和遠(yuǎn)程通信等現(xiàn)代化技術(shù)和先進(jìn)的管理理念，設(shè)計(jì)開發(fā)的一種輔助鐵路客運(yùn)站客運(yùn)工作的系統(tǒng)，具有及時(shí)性強(qiáng)、安全性高、提示提醒全等特點(diǎn)。該系統(tǒng)已經(jīng)在中國鐵路沈陽局集團(tuán)有限公司丹東站進(jìn)行試用，有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)旅客乘降組織工作中存在的弊端，真正實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控全覆蓋、越線即制止、標(biāo)識提醒全的目標(biāo)，達(dá)到了良好的效果。該系統(tǒng)不僅充分展現(xiàn)了智慧鐵路現(xiàn)代化、智能化、科技化的特點(diǎn)，并且較好地實(shí)現(xiàn)了減少作業(yè)人員、提高客運(yùn)工作效率、增強(qiáng)旅客人身安全保障的目的。