铁路安防系统的设计概论 - 安防知识网

随着春节长假的结束，春运客流返程高峰也进入收尾阶段。今年春运启动后面临2.3亿人员的移动运输需求。在铁路、公路、民航三大运输方式中，无论是性价比还是安全系数，铁路输送皆占绝对优势。因此，铁路运输自然而然就成了春运队伍中的排头兵，铁路运输安全的压力也骤然增加。

　　当前，春运拥挤状况比比皆是，究其根源，其实是我国交通网络不能满足区域性交通疏运需求造成。国内铁路运输系统规模仅次于美国，为世界第二。然而，国内人均铁路长度才不到六公分，还不到一支香烟长度，所以被戏称为“香烟铁路”。而由于这样的拥挤程度导致的春运期间人流密度大，车站拥挤、人员物品调掉落轨道、盗窃、抢劫及诈骗等安全隐患及犯罪行为在火车车站内也日益趋多。此外，春运期间的恶劣天气常造成列车停驶，因此铁路的安全系统就显得尤为重要，为从根本上解决上述春运拥挤与平时运输安全问题，更是在铁路安防设计与施工初期时需加以慎重考虑及规划。

　　铁路安防的需求与系统类型

　　铁路安防系统因轨道系统不同而有多重建置与需求形式。本文仅就一般铁路安全系统进行探讨，高铁及地铁系统在此文不作论述。

　　铁路安防依应用类别可分为四大部分：车站内的安全防范、货运安全、轨道安全以及列车厢内部安全。出于不同的安全顾虑与需求，在铁路安全系统上的系统与设备选型也因应用而各有不同。

　　车站的安全顾虑需求

　　与其它轨道系统一样，车站是铁路安防的重要环节。而在结构上，铁路车站与地铁、高铁、动车等车站并无太大差异。对铁路车站而言，安全顾虑首当其冲的是月台区，由表1可看出铁路车站的安全顾虑及需求。

　　铁路货运安全顾虑需求

　　铁路货运历来都是铁路和其它轨道系统在安全上关注的重点，由于物品种类及内容复杂，铁路货物引发的火灾及造成列车严重误点的现象层出不穷。[nextpage]

　　从表2可以看出，铁路货运安全部分主要是在货运货物本体及运输过程的安全管制、监控。

　　列车厢内部安全与动态

　　列车车厢也是铁路安全系统设计不可忽略的部分。列车内有必要的对列车前后门及列车内部旅客人员状态进行监控，尤其春运期间，绝大部分铁路列车为长途客车。因而，除了应对旅客安全加以掌握外，还需配合车厢内DVR储存系统做好全程记录安全管控。

　　从表3来看，铁路列车厢内部安全与动态安全顾虑部分主要是诉求旅客乘员的人身财物安全为主要目地，意在防止盗窃、强夺犯罪及事后举证，整体安全重点是放在车厢内部的安全。

　　铁路轨道安全与状态掌握

　　最后是铁路轨道行车区域的安全顾虑。由于春运期间我国部分地区时常出现雨雪天气，因轨道积雪及铁路电力缆线结冰挂冰无法承载而电力线拉断，易导致列车行驶中断。2008年南方雪灾使得连接南北的铁路大动脉京广铁路湖南段的电气化接触网受损，期间无法开行电气化列车，引致多班列车取消，大量旅客滞留在火车站。因此，保障轨道安全与掌握行车信息也是铁路安防必须顾虑的。

　　从表4来看，铁路轨道安全顾虑主要是在过轨道异物入侵、结冰积雪和电力中断的安全较为重要，以防止轨道状态所产生的行车安全隐患。

　　通过以上铁路安全区块顾虑与需求说明可了解到铁路交通安全监控系统设计的方向与架构选择。下面依次介绍铁路安全系统的设计与规划重点。[nextpage]

　　铁路安防的设计与规划概论

　　2008年春运期间，安徽师范大学一名大三女生在芜湖火车站被挤下站台，当场被轧死。铁道部门对此高度重视，并加强了铁路安全系统建构内容。

　　车站内部的安防设计

　　首先来看车站部分，车站部分在设计规化上大概具有下列系统的应用：

　　· 监视监控系统：设计上在车站主要出入口架设包含高清固定摄像机、IR半球固定摄像机及PTZ一体或球型摄像机等前端产品。通过这些监控设施以完整捕捉车站内外的实时状况。同时监视监控还集中在车站广场、候车大厅及旅客通道等人员稠密处，通过监控系统的多屏显示功能，将需要的视频信号、数字信号、模拟信号动态显示同时监控多现场的安全情况;

　　· 金属化学探测门禁：设计利用金属或化学探测器对进入车站、月台站台的人员及物品进行侦检，以杜绝危险化学物品进入月台甚至是列车车厢;

　　· 卡生物辨识：用以对票务现金房、重要车站电力通讯等机房进行必要的人员门禁管制;

　　· 网络传输设备矩阵或DVR/NVR：设计规划数字化结构设备比整合模拟在内的矩阵等监控系统，并以数字化为架构，以便利网络传输及信息控制的后端传送;

　　· 服务器+管理软件：平台是管理软件也符合铁路安防的设计要求标准，以服务器整合于标准第三方或综合式管理平台(PSIM)已是铁路安防设计大势所趋;

　　· 广播系统与旅客列车信息广告牌：在设计上，广播系统不再是单纯的业务化或紧急广播，而是透过数字电子、网络技术将列车信息与紧急广播何业务广播结合为一个综合性防灾广播系统，同时结合图文显示(PIDS)，完整化满足广播系统数字化信息需求;

　　· 消防探测器/消防主机：对车站内消防探测与灭火系统进行网络化电子控制设计，结合监视监控及数字广播无设计标准，透过此标准来达成智能化车站消防告警功能;

　　· 智能分析与区域动态侦测：设计上也可以利用智能分析系统来进行人员人流量、动线、脸部识别及区域的动态侦测以弥补人工监控的不足。

　　月台区的安防设计

　　车站内另一个重要区域——候车月台的安防系统设计内容如下：

　　· 监视监控系统：设计在月台及月台上下出入口搭建包含高清摄像机等前端产品，通过这些监控设备，完整地捕获月台区域的实时录像，同时集中对月台边缘人员有无越过警戒线、有无人员或物品掉落轨道区、候车人流是否过多及动线是否顺畅等进行监视;

　　· 金属化学探测门禁：设计利用金属或化学探测器对进入月台站台的人员及物品进行第二次再侦检，以完全杜绝危险及化学物品进入月台甚至是列车车厢;

　　· 卡生物辨识：用以对月台上站务及号志机房进行必要的人员门禁管制;

　　· 广播系统与旅客列车信息广告牌：在设计上，广播系统不再是单纯的业务化或紧急广播，而是透过数字电子、网络技术将列车信息与紧急广播何业务广播结合为一个综合性防灾广播系统，同时结合图文显示(PIDS)，完整化满足广播系统数字化信息需求;[nextpage]

　　· 消防探测器/消防主机：对月台上消防系统进行网络化、电子控制化设计，结合监视监控及数字广播无设计标准，透过此标准来实现智能化车站消防报警;

　　· 智能分析与区域动态侦测：设计上也可以利用智能分析系统来进行人员越线、奔跑、骚动以及进入月台区的人流量、动线动态侦测以补足人工监控。

　　从车站内与月台区的设计规划，可以得出如下几点结论：

　　· 高清宽角应用于出入口部分，有利于清晰地捕捉每个进出轨道车的人脸，以便对犯罪活动做到及早掌握;

　　· 仿真矩阵仍然是轨道车站主要本地区域性实时监控需求的最好的方案，当然采用DVR/NVR也是一个很好的方案;

　　· 数字化录像需区分事件及常态规划，以利于储存系统的容量控制;

　　· 视频智能分析在月台和售票区是必要的规划设施，有助于监控人员物品掉落轨道及卧轨行为;

　　· 传输可采网络架构或光纤网络架构，并需采用双回路RING备援系统方式;

　　· 门禁、消防、广播以及防盗等都必须连接在同一个平台上以整合操作;

　　· 消防必须结合列车信息广告牌PIDS进行必要的紧急状态信息发布。

　　铁路货运站的安防设计

　　铁路货运的安防重点包括货品的本身安全与运输过程保全以及危险物品的管制，因此监控与状态保全将是系统设计应用上要点，这些则包含：

　　· 监视监控系统：设计在铁路货运站的前端通过高清摄像机等监控设备完整捕捉货运区进出人员及货物动态的实时录像，同时监视货物是否超高或近接月台边缘或越过警戒线、有无物品掉落轨道区、月台物品堆放是否过多等;

　　· 金属化学探测门禁：设计利用金属或化学探测器针对进入月台、站台的托运物品进行再次侦检以完全杜绝危险及化学物品进入列车车厢;

　　· 卡生物辨识：用以对铁路货物仓储出入进行必要的人员门禁管制;

　　· 消防探测器/消防主机：对物品储放区消防火系统进行网络化设计，以结合监视监控及数字广播设计标准，透过此类标准来达成智能化车站消防报警;

　　· 智能分析与区域动态侦测：设计上也可以利用智能分析系统来进行货物堆放的越线及消失或移动侦测，以补足人工监控的不足之处。

　　轨道及车厢行车区的安防设计

　　铁路轨道行车安全综合监视与预警系统一直是铁道部门最重视的设计项目。利用铁路现有的网络传输，便于及时发现危险隐患，保障列车安全运行也是铁路轨道行车安全的最高设计目标，因此，在设计上有以下安排：[nextpage]

　　· 铁路轨道行车安全监视与预警系统与智能化安全预警数字监视系统集成。设计由车载工控机终端、巡检手持机、信息钮、无线网络、磁盘数组记录设备等组成，对车辆在行驶过程中实际运行状态实施全天候的监视和险情的智能分析;

　　· 每节列车设置信息采集点，指定的巡检员携带并按照规定的时间到达指定的车厢巡逻;

　　· 传输设计采用802.11a/b/n的Wi-Fi、WiMax、CDMA、3G等无线网络将数据信号、报警等信息数据进行整理快速的传输至铁路控制中心进行分析处理后;

　　· 采用智能分析：对列车前方路段、天气、事件等进行智能分析，自动判断事件，发布事件报警，一旦铁路机车进入无线传输接收范围，即可收到报警信息和预警信息，提前采取处置措施，避免事故发生;

　　· 设计利用GIS电子地图功能，以静态图像显示来全面直观地反映铁路沿线的列车位置间距状况。

　　结语

　　春运期间，国家启动了武广铁路测试成功的轨道化雪融雪和电力线融冰机制，这些机制包含上述所涉及的设计内容，可为乘客提供有力的铁路安全运输保障。