基于虛擬現實平臺下的高鐵線路安防管控研究①

王海文

摘 要：隨著我國現代化進程的加快，高速鐵路處于一個黃金發展期，高鐵的發展影響著人們的出行方式和生活節奏，大量高速鐵路線路開工建設并投入運營，高速鐵路帶著人流、信息流、資金流高速運轉，支撐著我國現代化進程的步伐。隨著我國鐵路網不斷完善，在今后相當長的一段時間，高鐵將成為人們出行方式的首選，如何保障高速鐵路的運行安全也成為重中之重。該文以武廣（武漢至廣州）客運專線某公安處轄區為例，利用虛擬現實平臺對高速鐵路安全防護及風險管控進行研究，對高鐵安防提出一些參考性建議，旨在為我國高鐵安防管控提供解決策略。

關鍵詞：虛擬現實平臺 高速鐵路 安全防護 風險管控

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0075-02

中國工程院院士何華武曾提出：“高速鐵路是鐵路現代化和陸路交通現代化的重要標志，建設高速鐵路，體現了一個國家的綜合實力，尤其是科技實力。”隨著1999年秦沈客運專線的全面開工建設，是中國鐵路步入了高速化的起點，也是我國鐵路現代化的起點。經過10多年的高速鐵路新線建設和對既有鐵路的高速化改造，中國目前已經成為世界上高速鐵路運營里程最長、在建規模最大的國家。截至2016年底，全國高速鐵路線路里程達2.2萬km，是世界上高速鐵路線路里程最長的國家，占世界高速鐵路里程60%以上。每天，在中國廣袤的大地上，奔跑著4 000多組高速列車，覆蓋160多個地級以上城市。這么長的高速鐵路里程和如此龐大的動車編組數量，給高速鐵路的安全防護提出了更高的要求，對高速鐵路的安全防護管控和研究顯得尤為重要。

1 高鐵線路安全防護現狀

很多人認為鐵路出行是最安全的交通出行方式，然而由于高速列車速度快，一旦發生事故，將是非常嚴重的。目前我國社會矛盾凸顯，暴恐活動高發的嚴峻局勢下，高鐵很有可能成為不法分子或暴恐分子破壞的目標。高速鐵路列車雖然在全封閉環境中自動化運行，有一系列完善的安全保障系統，但是經過我們實地調研發現，高速鐵路的運行卻存在著諸多的安全隱患，如涵洞口防護不到位，防護柵欄破損/傾斜，防護柵欄外高內低、未加裝加密網、防爬網、滾網破損，涵洞積水，疏散通道防護不到位，隧道上無防護柵欄，排水溝封閉不嚴，公跨鐵類隱患，倒吸虹類隱患，矮橋墩防護不到位，橋梁箱體過低，橋頭結合部封閉不嚴，網內有路外設施，專用線隱患，站區封閉不嚴，綜合工區大門封閉不嚴，橋下違建、堆棄類，橋涵下道路無限高架，基站防護不到位，避雷接地引線防護不到位，公鐵并行區段未安裝防撞墻，樹木侵線類等。這些安全隱患若不加強管控，很容易發生嚴重事故。

2 虛擬現實平臺的優勢

虛擬現實技術是近十幾年悄然興起的高新技術。它是一種計算機系統，這種系統創建模擬現實世界的虛擬三維環境，給用戶帶來身臨其境的感覺。虛擬現實作為一項實用技術，在建筑設計、城市規劃、產品原型設計、娛樂、可視化仿真等多個領域有廣泛的應用前景。高鐵線路里程長，沿線情況復雜，安全隱患較多，需要綜合運用人防、物防和技防措施，構建一套全時空、立體化的治安防控體系，以確保高鐵線路的絕對安全。基于高速鐵路線路長、安全隱患及風險管控難度大的缺點，如利用人力巡防及排查，將耗費大量的人力、物力及財力。而虛擬現實平臺可將高鐵線路全線利用三維軟件真實還原，將高鐵線路安全隱患點代入平臺，結合現場監控視頻與虛擬現實平臺進行數據對接聯動，設置警報交互及各級風險預警。可實現高鐵線路安全隱患及風險區段實施管控及快速處理，對高鐵線路安全防護管控有重要意義。

3 基于虛擬現實平臺的高鐵線路安全防護管控措施

3.1 虛擬現實平臺的設計思路

在該文中，作者和團隊利用3DMAX和unity 3D引擎以及NGUI插件，通過3DMAX對實際展館和展品進行還原性建模，建模完成后將模型導入到unity 3D中，通過編寫腳本（主要是JavaScript腳本和C#腳本）實現人機交互等功能。開發了一個基于高鐵線路安全防護和風險管控的虛擬現實平臺，綜合了三維圖形、模型、動畫、音效等各種特殊效果的程序，內部涉及很多方面的工作數據預處理、地形、環境、場景管理、碰撞檢測、交互事件處理、性能優化、數據格式化存儲等。通過三維動畫技術，模擬現實高鐵全線基本情況，直觀、立體地展示高鐵線路概況，比如：線路走向、沿線設施設備、沿線地貌、路基、橋隧涵洞及公跨鐵橋梁，特別是線路安防隱患特征、護路力量設崗等情況。項目成果為PC平臺可執行文件，操作簡單、易懂，可實現飛行模式、自由行走模式、局部巡游模式、點對點信息查看模式，并配有全局定點導航按鈕，可快速、準確地獲取全局及細部的場景及數據信息。用戶可以使用鍵盤、鼠標控制高速列車在一個虛擬的場景中運行，根據平臺顯示的實際地理信息，經過綜合評估，在高鐵線路復雜區段合理布警布崗。同時，可以在重點時段、區段以及處置線路突發事件、部署警衛任務等方面提供全面的基礎數據及科學依據。該項目核心是正確建立鐵路沿線、鐵路周邊場景，在安防部門內部快速傳遞現場真實信息，該項目的成果可以推廣到其他線路的安防、預警、監控、上級指揮部門快速掌握信息、新警員培訓等方面。

3.2 虛擬現實平臺下安全防護管控措施

項目團隊開發的虛擬現實平臺將整個區段高鐵線路利用三維軟件實現了真實場景還原，集導航、風險管理、安全隱患、區間介紹、站點介紹等功能為一體。用戶操作時可點擊啟動按鈕控制列車行駛，預留嵌套程序可在下一步將列車GPS信號與平臺對接，實現列車與虛擬現實平臺同步運行。點擊暫停和停止按鈕可控制列車做出響應的反應。用戶也可選擇A、B、C三種視角對運行列車進行觀察（如圖1所示）。列車運行過程中顯示實時速度，同時顯示鐵路線路的里程，對周邊的城鎮、橋梁、隧道、河流、道路、四電設備設施、橫跨鐵路設施、應急疏散通道、公鐵并行點、地方行政單位、中小學校、醫院診所、廢舊金屬收購及冶煉加工點、危險品儲存點、五金銷售點、網吧、賓館、娛樂場所、機動車維修點、戒毒所及看守所、采石廠及爆破場所、消防部隊駐地、部隊駐軍點、民政部門救助站等也用不同的方式標注，以便用戶掌握沿線各類信息，做出預判。安全隱患模塊的設置是為了讓用戶了解安全隱患點及重要場所的各類信息進行嵌入式信息化，按照一級、二級區分，通過在操作平臺中設置激發點，當點擊對應按鈕時，系統將自動尋路到指定區域，與現場監控數據對接，鏈接實時圖像、視頻、照片、示意圖、文字說明等。用戶可點擊進入安全隱患具有漫游功能的虛擬場景（如圖2所示），查看及了解安全隱患現狀，可為領導決策指揮、線路防控警力的培訓、安防預警，以及指導監控點布設等方面提供信息依據。此外，平臺還嵌入了風險管控模塊，在虛擬列車運行過程中，將一級、二級、三級風險區域段用紅、橙、黃三色警示燈標識，并在對于區域段用高頻閃爍來表示目前列車運行區域的安全風險級別，有助于對整體線路的安防管控。

4 結語

該虛擬現實平臺的開發和研究對高鐵線路安全隱患和風險管控起到積極作用，可填補以往高鐵線路安防中通過人防、物防和技防等方面的空白，并提出了風險管控的思路，有利于高鐵線路智能化安防系統的設計，有利于解放警力，能夠及時發現和阻止入侵事件的發生。此外，對新進相關警員的培訓和領導視察及決策提供了平臺，對現階段我國高速鐵路現代化建設有一定的現實意義。

參考文獻

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