物聯網技術在鐵路站場安全管理中的應用

姚 愷

（中國鐵路廣州局集團有限公司 信息技術所，廣州 510088）

鐵路站場是鐵路運輸的關鍵節點之一，鐵路站場的安全管理對鐵路系統的運輸安全發揮著至關重要的作用。鐵路站場的所屬區域是以鐵路車站為中心，以兩側進站信號機為界，到發場、旅客候車廳、調車場、咽喉區、維修區、檢修等、牽出線、機車走行線等都包括在鐵路站場之內[1]。

目前，由于鐵路站場的各專業系統建設未統一規劃、數據接口不統一，導致各系統間無法實現數據共享，監測數據缺少相互對比，使得鐵路站場的安全管理面臨一些問題和挑戰：（1）信息集成共享能力有限，不能有效集成機務和車輛信息，站機聯控和站輛聯控能力欠缺；（2）展示大屏以電務聯鎖表和車站技術作業圖表等獨立的功能界面為主，信息集成展示能力不足，未實現車務、電務、機務、車輛、人員、設備等相關專業信息的集中展示；（3）現場作業人員信息掌握和反饋功能薄弱，尚不能及時獲取計劃指令和預警信息，以及準確反饋現場作業動態，影響作業安全和調度計劃的準確性；（4）安全卡控預警能力不足；（5）數據共享能力不足，導致數據重復錄入情況嚴重，數據源不唯一，影響數據準確性。

隨著物聯網技術的迅猛發展[2]，其在鐵路站場安全管理中的應用越來越受到重視[3]。將各類智能設備通過物聯網進行連接，實現彼此間的通信和數據共享，從而為鐵路站場安全管理提供更加智能、高效的解決方式是一個行之有效的技術手段[4]。本文探討物聯網技術在鐵路站場安全管理中的應用場景，并詳細介紹其在中國鐵路廣州局集團有限公司懷化西站的應用實例，為懷化西站實現安全管理與降本增效提供有效支撐。

1 物聯網在鐵路站場安全管理中的應用

1.1 在視頻監控系統中的應用

基于物聯網技術，在鐵路站場建立多個視頻監控點（站臺、通道、出入口等重要區域），將監控攝像頭與互聯網連接，實現視頻數據的實時傳輸和遠程管理，從而提升鐵路站場的安全性[4]。

基于物聯網技術的視頻監控系統可實現對站場內部和周邊區域的全方位監控，一旦發現可疑行為或異常情況，相關人員可迅速采取應對措施，避免事故的發生。通過物聯網技術，視頻監控系統可實現遠程監控和管理。監控中心可通過網絡連接到各個監控點，實時獲取監控畫面，進行遠程操作和指揮，從而提高安全管理的效率。還可對監控設備進行便捷地維護和升級。

若結合人臉識別、行為分析等技術，視頻監控系統還可實現更智能的鐵路站場安全管理。通過人臉識別技術可對進出站場的人員身份進行識別，快速判斷是否存在安全風險；基于行為分析技術可通過算法識別人員的異常行為，提升對安全隱患的發現和應對能力。

1.2 在狀態監測系統中的應用

狀態監測系統通過安裝傳感器和監控設備，對鐵路軌道、車輛和設備進行實時監測，以保障鐵路運輸的安全性和穩定性。狀態監測系統可利用物聯網技術實現設備間的互聯互通。鐵路軌道上的傳感器收集并傳輸與軌道結構有關的數據（軌道形變、位移、溫度等）；車輛上的傳感器檢測車輛的振動、軌道跳躍等走行狀況。這些數據被傳輸到監控中心，監控人員可通過電腦或移動終端實時查看數據，并進行分析處理。一旦系統檢測到異常情況，會立即發出警報，通知相關人員進行維修和處置，以防止事故的發生，提高鐵路運輸的可靠性和安全性。同時，通過對大量狀態檢測數據的分析，可改進鐵路相關設施的設計和施工標準，提高鐵路設施的建設質量和運營效率。

1.3 在環境檢測系統中的應用

鐵路站場可利用環境監測系統，基于傳感器來收集站場內的環境參數（空氣質量、噪音水平、溫度、濕度等），并實時上傳數據。管理人員可遠程監測站場的環境情況。

借助物聯網技術，環境監測系統可及時發現站場環境異常，例如，過高的噪音水平或空氣污染等，一旦傳感器檢測到的環境參數超過預設的安全標準，系統自動發出警報并觸發相應的安全措施，如開啟或關閉空調、通風設備等，保持鐵路站場內的環境適宜。管理人員可利用收集到的數據對鐵路站場的環境問題進行分析，及時制定相應的改善措施和管理策略，提升鐵路站場的環境質量。

2 物聯網技術在智慧懷西中的應用實例

中國鐵路廣州局集團公司智慧懷西（懷化西站）項目采用“1 個管控平臺”+“車、機、工、電、輛各個專業N 個智能應用”的1+N 應用架構體系，將主要業務邏輯拆分為一系列可共享復用的微服務，形成服務中臺，供所有相關系統使用，從而打破應用邊界，以實現數據超融合和應用一體化的目標。

智慧懷西的“1 個管控平臺”指智慧懷西一體化綜合管控平臺，平臺界面如圖1 所示。該平臺基于數據治理手段，打通各專業系統的數據壁壘，并在數據共享的基礎上建設包含共性與個性的應用功能，實現懷化西站各專業的作業全流程管控、人員管控、生產數據智能統計，并基于智能手持終端，融合5G移動通信、北斗基站和物聯網等新興技術，利用多專業系統數據，實現貨檢作業管理、狀態監測和環境監測等業務功能。

圖1 智慧懷西一體化綜合管控平臺

2.1 物聯網技術在貨檢作業管理中的應用實例

基于物聯網技術的智慧懷西項目的視頻監控系統可實現對貨檢作業的管理，貨檢值班室可通過鐵路內網連接到各個監控點的視頻攝像頭，實時獲取貨檢作業監控畫面，當貨車通過時對車輛頂部、側面進行立體高清掃描，并在后臺對視頻數據進行智能判斷[5]，如圖2 所示。

圖2 貨檢值班室對貨檢作業的監控畫面

貨檢值班室根據視頻監控系統智能判斷出的問題進行報警。貨檢值班室值班人員對報警信息進行確認和分級處理。并下發作業任務給現場作業人員，現場作業人員通過智能移動終端與貨檢值班室值班員進行交互，從而實現貨檢作業過程中的安全管理，如圖3 所示。

圖3 作業人員交互界面

物聯網技術在智慧懷西項目視頻監控系統中的應用提升了貨檢作業效率和作業質量，保障了鐵路運輸的安全可靠，取得了良好的效果。

2.2 物聯網技術在狀態監測中的應用實例

智慧懷西項目的道岔狀態智能監測系統（簡稱：狀態監測系統）的檢測對象為道岔閉合區域，寬度一般小于4 mm。狀態監測系統通過特征點提取技術，對道岔縫隙參數進行特征提取，通過圖像處理技術定位道岔閉合點。當機車將要到達道岔位置時，控制中心發出指令，通信模塊將指令發送到圖像采集裝置，圖像采集裝置對道岔狀態進行采集，再通過工控機判定道岔狀態并輸出監測檢測結果。通過物聯網技術結合傳感器可實現的功能有：（1）精準監測、識別道岔開合狀態；（2）道岔狀態異常告警功能；（3）精準定位道岔所在位置，如圖4 所示。

圖4 道岔定位示意

2.3 物聯網技術在環境監測系統中的應用實例

外界環境因素，尤其是氣象災害，對鐵路行車組織有十分重要的影響。為應對此類情況，智慧懷西項目的環境監測系統在懷化西站各類站場的重點區域安裝一體化氣象監測設備，進行環境監測，如圖5 所示。一體化氣象監測設備收集氣象監測數據，并實時傳輸回后臺服務器，在后臺對氣壓、風速、雨量、風向等進行全方位分析，為懷化西站的防洪管理及各項安全生產提供氣象數據支撐[6-7]。

圖5 一體化氣象監測設備

3 結束語

將物聯網技術運用在鐵路站場安全管理中，可協助鐵路工作人員實現對設備、人員和環境等的實時監測與管理，全面梳理整合業務流程和數據資源。在智慧懷西項目的實際應用中，利用物聯網技術可協助實現貨檢作業管理、狀態監測和環境監測等業務功能，取得了良好的應用效果。實踐證明，物聯網技術可為提高鐵路站場作業的自動化和智能化提供技術支持，為鐵路行業實現安全管理與降本增效提供參考。