鐵路線路巡防平臺建設方案研究

栗 敏

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063）

1 概述

目前，綜合視頻監控系統作為鐵路運輸指揮、生產作業、公安保衛、安全生產的一種重要技術手段，其采集點分散，采集信息繁雜。如何有效提取采集點采集的信息，遇到事故時如何進行快速處置，路局中心、站段、車間各級部門如何共享資源，各系統間如何互聯互通，成為研究的重點。

根據中國國家鐵路集團有限公司（簡稱國鐵集團）黨組《國鐵集團關于開展“守底線、補缺陷、除隱患、防風險”安全專項整治行動的通知》（鐵黨辦[2022]16 號）相關文件要求，結合不同等級鐵路的視頻監控特征，通過信息化、自動化、智能化等技術手段，充分利用監測預警資源，研究建設涵蓋巡查、監控、處理、指揮、控制、應急等功能的線路巡防平臺，成為提升“護路聯防”的重要手段之一。

以強基達標、源頭治理、專項整治作為工作方法，在充分利用既有鐵路綜合視頻資源的基礎上，結合新標準、新規范，研判線路外部較高風險處所，更換或補強既有鐵路視頻采集點，結合云協同技術，從而建設人機巡查、視頻聯動等功能于一體的線路巡防平臺。

由于視頻采集點、線路巡防終端、線路巡防中心平臺分布于線路、車間、站段、路局中心等處，分布分散，巡防平臺的通道建設成為平臺成功建設與否的重要一環。結合承載網結構特征，利用或補強既有鐵路承載網各節點設備，構建線路巡防平臺的重要通道。

線路巡防平臺的建設，使現場、車間、站段與路局中心共享資源，第一時間發現并處置鐵路險情和沿線災害，筑牢鐵路環境安全屏障，保障運輸安全。同時，促進線路巡防工作調度、指揮、管理和組織方式革新，規范巡防工作管理流程，提高風險防控水平。

2 平臺接入需求分析

線路巡防平臺的視頻信息來源于鐵路綜合視頻監控系統，由于鐵路綜合視頻監控系統采集的視頻信息來源廣泛，需對該信息進行篩選、確定后，再統一接入線路巡防平臺。

根據國鐵集團相關規范及文件要求，鐵路綜合視頻監控系統的線路視頻采集點主要涵蓋車站咽喉區、接觸網分相區、隧道口、隧道緊急出口/避難所、橋梁救援疏散通道、路基、路基與橋梁結合部等處。為滿足巡防平臺“實時巡查、重點盯控”要求，需對涉及危及鐵路行車安全及設備安全的處所采用高清夜視攝像機進行實時監控，并將實時視頻統一納入線路巡防平臺中。

運營鐵路優先考慮利用既有綜合視頻監控采集點設備實現關鍵地段的實時監控。由于既有線路視頻監控區域普遍存在盲區，同時，既有攝像機采集的視頻流監視效果不能全部滿足新的使用需求，接入線路巡防平臺前，需考慮更換或補強視頻采集點設備。

較高風險地段暫按三級進行分類，泥石流、落石等地段按照一級問題歸類，人員、動物入侵等易發生地段按照二級問題歸類，其他地段按照三級問題歸類。各視頻采集點采集的視頻數據根據較高風險地段的分級特征及運營單位相關意見進行對應分類，級別較高的視頻數據優先接入線路巡防平臺，同時，線路巡防平臺需考慮預留級別較低的視頻數據的接入能力。

3 線路巡防平臺建設方案

線路巡防平臺建設，是以路局為中心，向站段和車間覆蓋。包括路局級線路巡防中心平臺（簡稱中心平臺）、站段巡防大屏、車間巡防終端及數據傳輸通道4 部分。中心平臺部署于各路局信息機房，采用云協同技術，對現場采集點的視頻流進行研判、上傳和報警；站段設置巡防大屏；車間配置巡防終端；車間、站段、路局中心共享視頻流信息。

3.1 中心平臺架構分析

中心平臺采用集中部署的方式，在路局集團公司信息機房內部署。該平臺與鐵路綜合視頻監控系統的局級區域中心相連，支撐路局集團公司、站段、車間三級用戶使用。同時，巡防平臺亦可與其他外部系統相連，共享信息，如圖1 所示。

圖1 中心平臺架構Fig.1 Center patrol platform architecture diagram

中心平臺設備主要包括應用服務器、數據庫服務器、流媒體服務器、內服網應用接口服務器、視頻接口服務器、綜合視頻專網應用接口服務器、視頻分析服務器、地圖服務器、存儲設備及存儲互聯交換機等。

中心平臺采用云協同技術，邊端算法和云端算法相結合，利用智能算法盒分析現場視頻流，并對視頻流信息進行研判、上傳并報警。智能算法盒分布于前端視頻采集點及各接入節點處，包含視頻編碼、數據傳輸、存儲、智能算法等多種技術，單臺智能分析算法盒并發分析路數不少于4 路。智能算法盒實現邊端算法，對鐵路綜合視頻監控系統各采集點采集的視頻流進行邊端檢測，快速檢查異常，并向云端發送預警圖像，云端智能分析服務器對邊端發送的預警圖像進行二次判識，減少誤報，將判識結果推送至巡防終端并報警彈窗。

中心平臺與鐵路綜合視頻監控系統路局區域中心節點互聯，利用鐵路綜合視頻監控系統VPN 編號接入鐵路數據通信網，巡防平臺核心交換機和綜合視頻監控系統區域節點交換機相連。中心平臺與綜合視頻監控系統間設置網關設備，通過視頻網關設備，可獲取綜合視頻監控系統平臺的實時視頻流，查看綜合視頻監控系統平臺的錄像視頻，查詢各攝像機的狀態。

中心平臺可與工務安全生產管理信息系統、綜合維修生產管理信息系統互聯，共享信息，協同處置各類問題；亦可與鐵路地理信息平臺互聯，地理信息平臺為巡防平臺提供電子地圖服務；也可預留其他檢測系統端口，實現功能的擴展與共享。

鐵路綜合視頻監控系統由鐵路專用數據通信網承載，工務安全生產管理信息系統、綜合維修生產管理信息系統由鐵路局內部服務網承載，其他系統亦可由鐵路局外部服務網或互聯網承載。由于承載網的多樣性，各級系統間訪問的網絡安全成為重中之重。為滿足網絡安全要求，中心平臺設置網絡安全設備，主要包括新一代防火墻、入侵檢測、流量監測設備、核查服務器、終端管控服務器、數據防泄漏設備、運維審計系統服務器、日志審計系統服務器、漏洞掃描服務器和防病毒服務器等。

3.2 站段巡防大屏建設

路局站段的安全生產調度指揮中心配置線路巡防平臺巡防大屏，以滿足站段調度指揮安全生產的需要。巡防大屏可實時展示線路預警信息，展示各車間、站段巡查問題總數及未處理總數，展示巡防重點位置的數量（包括不限于隧道口、公跨橋、路隧橋結合部、路塹、救援疏散通道等），展示本段巡防計劃中重點任務及完成比例，同時可以實時調看視頻流信息。

巡防大屏可采用激光大屏顯示系統，由2 臺超短焦4k 高清激光工程投影機、1 臺媒體矩陣（32 路輸入12 路輸出，可擴展）、1 臺視頻融合服務器（12 路視頻輸入，可擴展至24 路）、1 塊6 m（長）×1.86 m（高）的無源熒幕組成。

3.3 車間巡防終端配置

為有效建設事故現場的“最后一公里”，鐵路沿線各車間結合實際使用需求配置巡防終端。各巡防終端采用互聯網接入方式，統一接入中心平臺。巡防終端分為兩類，一類用于監測、維護和管理智能分析算法盒，一類用于現場巡查、問題錄入及應急處置。

巡防終端CPU 核數≥6，內存≥16 GB，硬盤≥1 TB，擁有10/100/1000 M 網絡接口，包含LCD 顯示屏， 顯示面積≥23 英寸， 擁有Windows 操作系統。

3.4 數據傳輸通道方案

線路巡防平臺各子系統設備分布于路局信息機房、站段、各車間及鐵路線路沿線各視頻采集點處，設備設施分布分散，各設備設施的互聯互通成為線路巡防平臺建設中的關鍵一環。結合各處通信網絡帶寬、網絡設備特征，選擇合適的通道，承載線路巡防平臺系統中各設備設施的業務成為研究的重點。

線路巡防平臺的通道建設依托于鐵路既有通信承載網。目前，通信承載網主要有傳輸系統、數據網及接入網系統。根據線路巡防平臺設備部署地不同的承載網設備特征，結合各設備業務的帶寬需求，選擇合適的承載網設備進行業務承載。通過計算各處業務接入的帶寬需求，分析各處承載網設備是否滿足接入條件，考慮各處承載網設備是否需要新設或補強。

結合線路巡防平臺系統的架構，平臺的通道建設主要涉及中心平臺與路局綜合視頻區域中心間、智能分析算法盒與前端采集點間、巡防終端與中心平臺間等3 個部分。

中心平臺與路局綜合視頻區域中心。考慮中心平臺設備部署地新增的通道帶寬需求較大，該地新設路由器設備，建立局域網，并利用路局既有數據通信網提供的光通道與路局既有綜合視頻區域中心互聯。

智能分析算法盒與前端采集點。若單臺智能分析算法盒并發分析4 路視頻，帶寬需求約為10 M，智能分析算法盒與既有/補強前端采集點間利用數據網通道實現數據傳輸。

巡防終端與中心平臺。工務段需設置巡防大屏，車間根據需要設置巡防終端，結合站段、各車間通信承載網的設置情況，靈活地選用傳輸設備、數據網或接入網設備，提供巡防大屏、各巡防終端至中心平臺新增的通道需求。

4 巡防平臺主要功能

線路巡防平臺主要具備分類分級巡防策略優化功能、創新的智能化技防功能和專業管理強化功能。

1）線路巡防平臺具備分類分級巡防策略優化功能。巡防平臺將鐵路沿線風險等級細化分類，按照“場景”“天氣”和“問題”3 個方面劃分，確保關鍵場景重點盯控，關鍵天氣加密盯控，關鍵問題閉環盯控。根據風險管控要求，場景劃分為重點、關注、一般共3 個等級，天氣劃分為特殊和一般2 個等級。根據不同等級確定巡查頻次，最高等級即重點場景特殊天氣，該等級下巡查頻次設置為3 min巡查。根據不同風險分類，實行三級動態管理，精準管控風險。針對泥石流、落石等一級問題，立即扣停列車，確保行車安全；針對人員、動物入侵等二級問題，采取添乘、出巡等方式，現場確認；其他三級問題納入問題庫管理，按時銷號。

2）線路巡防平臺具備創新的智能化技防功能。巡防平臺利用大數據、人工智能等先進的技術手段，將技防、人防、物防巧妙地結合，應用視頻智能分析技術、攝像機+傳感器智能分析技術等，科學、準確、及時地提高監測監控、預警預判、風險評估等，逐步實現針對險情、災情、異物侵限、閑雜人員或大型動物入侵線路安全限界等危及行車及設備安全風險的自動預警。

3）線路巡防平臺具有專業管理強化功能。鐵路局站段建立適當的管理辦法，配備相關監控人員，合理利用線路巡防平臺。該平臺作為段調度指揮的組成部分，依托段級管理，同時，各工務車間具備一定的監控職能，建立了事故現場的“最后一公里”，更加快速、準確地處置問題。該平臺作為防范各類安全風險、應對處置各類突發事件的指揮中樞，承擔險情、災情實時監控預警、應急處置、協調指揮和信息管理等職責，提升了工務部門應急管理的科學化、專業化、智能化和精細化。

5 結束語

本文結合鐵路線路綜合視頻采集點分布特征及風險等級，確定了線路巡防平臺的接入需求，提出了線路巡防平臺的建設方案，線路巡防中心平臺亦可與其他系統相連，實現數據共享。

該平臺建立的分級體系，能夠快速分類問題，提升事故處理能力；利用大數據、人工智能等新技術，提高現場監控、判斷能力；同時，鐵路局站段的管理更加科學化、專業化、智能化。

本文充分說明線路巡防平臺建設的可行性及必要性，研究線路巡防平臺的建設方案，為提升“護路聯防”工作提供技術支撐。