鐵路線路安全環(huán)境管控平臺搭建方案研究

摘要：針對鐵路沿線災(zāi)情、險(xiǎn)情、異物侵?jǐn)_、大型動物或無關(guān)人員入侵鐵路安全限界等危及列車行駛和設(shè)備安全的風(fēng)險(xiǎn)隱患，判定劃分線路外部侵害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，在充分利用既有鐵路綜合視頻資源的基礎(chǔ)上，補(bǔ)強(qiáng)視頻監(jiān)控設(shè)備。利用人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)手段，搭建集視頻分析、危情預(yù)警、人機(jī)巡查、遠(yuǎn)程管控、集中指揮、多方聯(lián)動、應(yīng)急處置、信息共享等功能于一體的綜合管理平臺，提升巡查作業(yè)智能化和標(biāo)準(zhǔn)化水平、強(qiáng)化險(xiǎn)情監(jiān)控和預(yù)警能力、實(shí)現(xiàn)對險(xiǎn)情的精準(zhǔn)管控和及時(shí)響應(yīng)。本文以充分利用既有鐵路通信承載網(wǎng)、綜合視頻及網(wǎng)絡(luò)安全資源為前提，結(jié)合路局業(yè)務(wù)管理部門意見，從線路安全環(huán)境管控平臺配置與架構(gòu)、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)、承載網(wǎng)通道、網(wǎng)絡(luò)安全及其他配套等五個(gè)方面提出了鐵路線路安全環(huán)境管控平臺的搭建方案。

關(guān)鍵詞：鐵路；線路安全環(huán)境管控平臺；綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)；承載網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)安全

一 、引言

根據(jù)《國鐵集團(tuán)工電部關(guān)于線路安全環(huán)境管控平臺建設(shè)實(shí)施的指導(dǎo)意見》（工電線路函〔2023〕52號）、《關(guān)于印發(fā)lt;線路安全環(huán)境管控平臺軟硬件信創(chuàng)補(bǔ)充要求gt;及專家評審意見的通知》（工電通號函〔2023〕121號）以及《國鐵集團(tuán)關(guān)于印發(fā)lt;線路安全環(huán)境視頻智能分析及相關(guān)設(shè)備技術(shù)要求（暫行）gt;的通知》（鐵工電〔2024〕42號）要求，針對鐵路沿線災(zāi)情、險(xiǎn)情、異物侵?jǐn)_、大型動物或無關(guān)人員入侵鐵路安全限界等危及列車行駛和設(shè)備安全的風(fēng)險(xiǎn)隱患，需要各鐵路局搭建集統(tǒng)計(jì)分析、質(zhì)態(tài)監(jiān)控、視頻巡查、視頻聯(lián)動、智能分析、預(yù)警確認(rèn)、問題處置、調(diào)度指揮、現(xiàn)場巡查等功能于一體的路局級線路安全環(huán)境管控平臺。

通過信息化、自動化、智能化的技防手段，整合監(jiān)測預(yù)警資源，促進(jìn)線路巡防工作的調(diào)度、指揮、管理、組織方式變革，支撐工務(wù)站段完善巡防組織機(jī)構(gòu)，明確段、車間巡防職責(zé)，建立配套管理制度，在保證線路巡防工作質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步規(guī)范巡防工作管理流程、促進(jìn)優(yōu)化巡防人員配置、提高工作效率，全面提升線路安全風(fēng)險(xiǎn)總體防控水平。

二、 鐵路線路安全環(huán)境管控平臺搭建目標(biāo)及設(shè)計(jì)原則

（一）搭建目標(biāo)

為適應(yīng)鐵路沿線外部環(huán)境、防災(zāi)、治安及反恐等安全新形勢、新挑戰(zhàn)，提高安全防控能力，防范化解風(fēng)險(xiǎn)隱患，搭建路局級線路安全環(huán)境管控平臺。以高鐵線路的防洪、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患管控為重點(diǎn)，以提升鐵路線路安全環(huán)境管控智能化水平、強(qiáng)化險(xiǎn)情監(jiān)控預(yù)警能力、防止動客車擊撞異物為目標(biāo)，按照創(chuàng)新管理方式和技術(shù)手段、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方面力量和資源的思路，滿足全線覆蓋、實(shí)時(shí)巡查、重點(diǎn)監(jiān)控、及時(shí)反應(yīng)的要求，探索以視頻巡查為主、現(xiàn)場巡查為輔的模式。突出高鐵沿線防洪、環(huán)境高風(fēng)險(xiǎn)處所管控，高鐵運(yùn)行期間，對隧道口、長大路塹、高陡邊坡、橋頭等高風(fēng)險(xiǎn)處所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)落石、泥石流、異物侵限、人員或大型動物入侵線路等險(xiǎn)情、災(zāi)情，立即處置。將沿線既有鐵路綜合視頻集中接入線路安全環(huán)境管控平臺，巡查覆蓋了沿線重要、關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)隱患處所，實(shí)現(xiàn)對險(xiǎn)情、災(zāi)情的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動預(yù)警；以提升巡查作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平、實(shí)現(xiàn)迅速準(zhǔn)確管控為目標(biāo)，充分發(fā)揮線路安全環(huán)境管控平臺檢查監(jiān)控功能，以可視化手段促進(jìn)現(xiàn)場巡查作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化開展，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急處置的集中指揮、多方聯(lián)動。

（二）設(shè)計(jì)原則

在充分利用既有鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源的基礎(chǔ)上，補(bǔ)強(qiáng)視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)施，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化先進(jìn)技術(shù)手段，搭建集視頻分析、危情預(yù)警、人機(jī)巡查、遠(yuǎn)程管控、集中指揮、多方聯(lián)動、應(yīng)急處置、信息共享等功能于一體的綜合管理平臺，確保能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和處置鐵路環(huán)境險(xiǎn)情和沿線災(zāi)害，提高對鐵路外部行車條件的風(fēng)險(xiǎn)管控水平，保障鐵路運(yùn)輸安全。結(jié)合運(yùn)營管理部門意見，線路安全環(huán)境管控平臺部署原則如下：

1.根據(jù)業(yè)務(wù)需求，在路局信息機(jī)房配置線路安全環(huán)境管控平臺中心設(shè)備，并配套具備相應(yīng)功能的軟件。

2.根據(jù)需要在綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的匯聚點(diǎn)、接入節(jié)點(diǎn)，如車站或區(qū)間節(jié)點(diǎn)等位置部署邊緣分析設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能分析功能。

3.在工務(wù)段調(diào)度指揮中心新設(shè)巡防用戶終端及大屏，用于開展日常巡查工作。在線路車間按需設(shè)置巡防終端，方便車間/工區(qū)用戶使用。

4.線路安全環(huán)境管控平臺與既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)等考慮部署網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)設(shè)備，并根據(jù)需求對網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

5.充分利用綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)及承載網(wǎng)絡(luò)資源，并根據(jù)需求對其擴(kuò)容、補(bǔ)強(qiáng)。

三、鐵路線路安全環(huán)境管控平臺設(shè)計(jì)方案

搭建線路安全環(huán)境管控平臺，需要充分利用既有鐵路通信承載網(wǎng)、綜合視頻及網(wǎng)絡(luò)安全資源。平臺設(shè)計(jì)方案主要包含線路安全環(huán)境管控平臺方案、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)改造方案、承載網(wǎng)通道方案、網(wǎng)絡(luò)安全方案及其他配套方案五個(gè)方面的內(nèi)容。

（一）線路安全環(huán)境管控平臺方案

1.平臺功能

線路安全環(huán)境管控平臺主要包括視頻巡查、巡查計(jì)劃、現(xiàn)場巡查、預(yù)警確認(rèn)、問題處置、調(diào)度指揮、電子地圖、應(yīng)急處置、統(tǒng)計(jì)分析、應(yīng)用配置、系統(tǒng)維護(hù)、便捷功能、巡防大屏、現(xiàn)場巡查App等功能模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)自動報(bào)警。該平臺能夠有效提升視頻智能巡查工作量占比，降低人工監(jiān)控、巡查的工作量。

2.平臺架構(gòu)

線路安全環(huán)境管控平臺采用集中部署的方式。通過在信息機(jī)房內(nèi)部署路局級線路安全環(huán)境管控平臺，實(shí)現(xiàn)與鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)的互連，支撐路局集團(tuán)公司、站段、車間三級用戶使用。

3.平臺設(shè)備配置

在路局中心通信機(jī)房設(shè)置服務(wù)器設(shè)備，主要包括：應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲設(shè)備、存儲交換機(jī)、智能分析服務(wù)器、內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用接口服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、視頻接口服務(wù)器、綜合視頻專網(wǎng)應(yīng)用接口服務(wù)器、地圖服務(wù)器、運(yùn)維服務(wù)器、前端應(yīng)用管理服務(wù)器；設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，主要包括：接入路由器、核心交換機(jī)、接入交換機(jī)、管理網(wǎng)段交換機(jī)；配套軟件主要包括：線路安全環(huán)境管控平臺應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布軟件、視頻分發(fā)軟件、云端智能分析軟件；在綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)等處配置智能分析算法盒；在路局集團(tuán)公司相關(guān)業(yè)務(wù)部門用戶、站段用戶、車間用戶配置巡防終端。

線路安全環(huán)境管控平臺通過部署在綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)等處的智能分析算法，實(shí)現(xiàn)對鐵路沿線重點(diǎn)區(qū)域視頻流的快速檢測。攝像機(jī)在原有視頻流的基礎(chǔ)上，需另輸出一路碼流至相應(yīng)智能算法盒進(jìn)行分析并將邊緣分析報(bào)警信息（包括報(bào)警級別、類型、名稱、描述、時(shí)間、關(guān)聯(lián)圖片及視頻等）上報(bào)至路局級線路安全環(huán)境管控平臺，由路局級線路安全環(huán)境管控平臺智能分析服務(wù)器對報(bào)警信息進(jìn)行二次判識，從而實(shí)現(xiàn)對晴天夜間、中小雨、薄霧等條件下鐵路沿線重點(diǎn)區(qū)域人或者異物的智能識別功能。

4.平臺接口

線路安全環(huán)境管控平臺能夠與鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)，獲取視頻實(shí)時(shí)碼流、視頻歷史碼流、前端分析報(bào)警信息、視頻監(jiān)控設(shè)備信息、視頻監(jiān)控設(shè)備靜態(tài)信息、視頻監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息等。

線路安全環(huán)境管控平臺能夠與工務(wù)段安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)雙向交互巡查問題數(shù)據(jù)，完成非緊急類巡查問題處置、問題狀態(tài)等信息共享，實(shí)現(xiàn)對問題庫問題的雙向管理與閉環(huán)卡控，將線路巡防工作納入工務(wù)段統(tǒng)一管理考核體系。線路安全環(huán)境管控平臺能夠與鐵路地理信息平臺互聯(lián)，獲取基礎(chǔ)行政區(qū)劃、遙感影像地圖數(shù)據(jù)等標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)。線路安全環(huán)境管控平臺預(yù)留與其他相關(guān)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的互聯(lián)接口，待后續(xù)線路安全環(huán)境管控平臺明確相關(guān)接口需求后，通過平臺升級改造方式接入相關(guān)系統(tǒng)預(yù)警信息。

（二）綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)改造方案

線路安全環(huán)境管控平臺需通過與鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)獲取實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)流。目前，視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)設(shè)備處理能力僅能滿足已接入的線路視頻數(shù)據(jù)流處理要求，根據(jù)線路安全環(huán)境管控平臺業(yè)務(wù)功能和最大數(shù)據(jù)流并發(fā)量，需擴(kuò)充視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)的視頻流吞吐計(jì)算能力，補(bǔ)強(qiáng)或新設(shè)云計(jì)算、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

利用綜合視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)既有服務(wù)器，并根據(jù)新設(shè)終端同時(shí)調(diào)用視頻業(yè)務(wù)的需求，新設(shè)云計(jì)算資源服務(wù)器，并考慮一定的冗余系數(shù)，補(bǔ)強(qiáng)既有綜合視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)的分發(fā)、轉(zhuǎn)發(fā)能力。

新設(shè)視頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)線路安全環(huán)境管控平臺通過視頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備獲取視頻平臺的實(shí)時(shí)視頻流、查看視頻平臺的錄像視頻、控制視頻平臺的攝像機(jī)PTZ、查詢視頻平臺的攝像機(jī)狀態(tài)。新設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)云計(jì)算服務(wù)器、視頻網(wǎng)關(guān)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。

（三）承載網(wǎng)通道方案

線路安全環(huán)境管控平臺采用鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)VPN編號接入數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，通過既有光纜互聯(lián)線路安全環(huán)境管控平臺核心交換機(jī)與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)線路安全環(huán)境管控平臺與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)。工務(wù)段終端利用各工務(wù)段線路安全環(huán)境管控平臺交換機(jī)設(shè)備，接入相應(yīng)工務(wù)段通信接入層路由器。車間終端采用車間內(nèi)傳輸設(shè)備上聯(lián)至相應(yīng)車站后，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)通道聯(lián)通至路局線路安全環(huán)境管控平臺中心設(shè)備。智能分析算法盒利用區(qū)間視頻交換機(jī)接入既有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，不滿足條件的地方也可利用區(qū)間傳輸設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（四）網(wǎng)絡(luò)安全方案

為提升視頻網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)平臺對線路安全環(huán)境管控平臺內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全的監(jiān)測感知、研判分析、預(yù)測溯源、響應(yīng)處置能力，須對路局既有的視頻安全防護(hù)平臺從功能和性能方面進(jìn)行組件擴(kuò)容。

根據(jù)《線路巡防生產(chǎn)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)方案》的要求，路局級線路安全環(huán)境管控平臺應(yīng)與既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮網(wǎng)絡(luò)安全防范設(shè)備。在線路安全環(huán)境管控平臺網(wǎng)絡(luò)邊界，應(yīng)部署入侵檢測設(shè)備、防火墻；在系統(tǒng)服務(wù)器區(qū)部署防病毒設(shè)備、漏洞掃描、終端管控、日志審計(jì)等共用綜合視頻通信網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)設(shè)備。

利用并擴(kuò)容既有的視頻網(wǎng)絡(luò)安全平臺防病毒、漏洞掃描、終端管控、配置日志審計(jì)、核查、數(shù)據(jù)防泄漏、運(yùn)維審計(jì)/堡壘機(jī)、綜合視頻安全防護(hù)平臺、前端準(zhǔn)入、區(qū)域節(jié)點(diǎn)防火墻、區(qū)域節(jié)點(diǎn)入侵檢測等設(shè)備，對全局線路安全環(huán)境管控平臺終端、新設(shè)服務(wù)器等新設(shè)備提供接入條件，對既有平臺設(shè)備進(jìn)行l(wèi)icense擴(kuò)容。

（五）其他配套方案

線路安全環(huán)境管控平臺會在路局中心的通信機(jī)房、信息機(jī)房、各工務(wù)段工區(qū)/車間新增設(shè)備，設(shè)計(jì)方案時(shí)需要考慮既有機(jī)房的機(jī)房空間、既有電源設(shè)備的容量，對條件不滿足的機(jī)房應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)擴(kuò)容及改造。

四、結(jié)束語

通過線路安全環(huán)境管控平臺的搭建，各路局工務(wù)段通過運(yùn)用平臺，建立管理辦法，配備監(jiān)控人員，將平臺作為調(diào)度值班室的組成部分，使之成為防范化解防洪和外部環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)、及時(shí)應(yīng)對處置各類突發(fā)事件的指揮中樞，承擔(dān)對險(xiǎn)情、災(zāi)情等的實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警、應(yīng)急處置、協(xié)調(diào)指揮、信息管理等職責(zé)，促進(jìn)鐵路應(yīng)急管理智能化、專業(yè)化、科學(xué)化和精細(xì)化水平的提升。

作者單位：沈怡彥 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司

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