张学强
中铁十七局集团有限公司勘察设计院，山西太原，030032
摘 要：货物装载状态不良是引发铁路运行安全事故和货运安全事故的重要因素之一，列车在运行动态情况下，如因卸车不彻底、车体留存杂物、车门关闭不严等装载状态不良，在列车运行中容易产生货车偏载、途中打击机车车辆玻璃，重则导致列车倾覆事故。根据以上运营中遇到的问题，对其进行功能需求分析，并以陕西未来能源金鸡滩煤矿铁路专用线为例，阐述货车装载视频监视系统在此专用线上的前端设备、传输设备与后台设备的布置方案，总结值得关注的几个工程设计要点，为今后类似项目的设计提供参考。
关键词：装载状态；视频监视；设计
Abstract：The poor loading condition of the goods is one of the important factors leading to the safety accidents and safety accidents of the railway. Under the dynamic condition of the train, if the loading is not good due to the unsatisfactory unloading, the car body left, Running prone to partial loading of goods vehicles, on the way against the locomotive glass, heavy lead to the train overturned. According to the problems encountered in the above operations, the paper analyzes the functional requirements of the special railway, and takes the special railway line of Jinjitan Coal Mine in Shanxi as an example. It describes the front-end equipment, transmission equipment and background of the video monitoring system. Equipment layout plan, summarize several engineering design points worthy of attention, for the future design of similar projects to provide a reference.
Key words：Loading status; video surveillance; design
1.车站现状及存在的问题
货车检查作业是保障货物装载状态是否良好的重要工作环节，很多既有专用线目前无专业货车装载视频监视系统，车辆交接时的货车检查作业还是采用传统的作业方式，即列车停留在交接站线路上，作业人员需要到现场实地检查，安装警告标志，人员爬上车辆查看车内是否遗留货物及货物装载状况，稍有疏忽或作业人员偷懒造成漏检，极易引发铁路安全事故。其次是传统的货车检查作业方式，造成运输效率低下，同时也不利于作业人员人身安全，作业人员在车辆上下攀爬，劳动强度大，且极易发生人身伤害等问题。
2.建设的必要性
为全面落实中国铁路总公司关于科技保安全、设备保安全的管理要求，加快编组站、货车交接口、到发作业量大的专用线建设货车装载视频监视系统步伐，对货物装载状态实时监控，将货运事故控制在源头、消灭在萌芽状态，保证货检安全万无一失，本文以陕西未来能源金鸡滩煤矿铁路专用线为例，提出建设货车装载视频监视系统。
3.金鸡滩站货物运量以及装卸车数
根据陕西未来能源化工有限公司企业概况及发展规划，本专用线运输的主要货物品类为煤炭。本项目全线发到货物在金鸡滩站办理，不设其他中间站，根据预测结果，企业研究年度近远期发到总运量分别为807万吨和809万吨，详见表1。
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通过表1和表2的研究分析得知，由于货运量较大、装卸作业较繁重，极有可能会经常发生进入金鸡滩站的车辆存在车内有残留物、出金鸡滩站的车辆装车不满、车门没有关闭、车门扣捆绑不规范等问题，这就为引发铁路安全事故埋下了安全隐患。
4.系统功能
按照中国铁路总公司《关于印发<铁路货运安全检测监控与管理系统总体技术规范>的通知》（铁运〔2013〕56号）中的文件要求，以及陕西未来能源化工有限公司提出的相关建议，本设计需要满足以下功能：
（1）工作网络模式：标准以太网。
（2）显示模式：全景三侧图像同时显示。
（3）图像采集方式：顶部、左侧、右侧三侧图像采集。
（4）能够对图像文件进行自由慢放、回放、定位播放、放大、缩小和平移处理。
（5）具备部、局、站段三级管理功能，路传带宽要求不小于2M，上级领导部门可以通过浏览器快速检查货检工作。
（6）具备接入货检安全集中监控系统功能，系统软件集中控制管理。
（7）具备远程实时浏览功能，用户可以通过网络，远程实时监控货车状态。
（8）具有系统故障、设备故障自动检测和修复的能力。
（9）具备一定的安全措施保证系统安全。
（10）具备用户管理功能，能为用户设置多种操作权限，并可以配置用户对设备的权限及优先级。
（11）具备数据备份能力，保证数据安全。
（12）具有良好的用户界面，简单易用，降低用户使用难度。
5.系统方案
5.1系统建设内容
根据现场勘测，本设计在金鸡滩站咽喉区（里程为DK7+475）设置货车装载高清视频监视系统1套。
5.1.1前端设备
线路两侧立铁路专用监控塔架，规范要求跨越电气化铁路构筑物距接触网带电部分的距离大于500mm，接触网导线高度6.2-6.5m，承力索高度一般1.4m，因此塔架高度应大于8.4m，本设计主塔架高为11米，塔顶部安装长4.5米支臂，设高清摄像机2套、照明灯4盏；副塔架高4米，设高清摄像机1套、照明灯2盏。
5.1.2主控中心
货车装载视频监视系统工程的主控中心设置在站货检室。内设服务器、客户终端各1套。
5.1.3通信及其它
（1）主控中心与前端设备间采用光缆通信，以直埋方式敷设8芯光缆1公里。
（2）监控室、摄像头、照明及微机所需电源由电力专业负责就近接引，监控室电源及通信设备设防雷设施。
5.2系统构成
货车装载视频监视系统架构由现场作业层及调度管理层组成，系统架构图如图1所示：
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图1 系统架构图
（1）现场作业层
本系统每套前端设备由三台彩色高清图像扫描单元，三台灯光自动控制单元以及来车启动单元，车厢分割单元，测速单元和车号识别模块组成。
各模块具体如下：
灯光照明模块：可设置成来车自动启动。
来车启动模块：来车启动模块具有高灵敏度的先进传感器。来车启动模块检测到列车到达后（如果连续5秒没有检测到来车信号，系统视为列车全列通过），自动触发高清摄像机开始工作。
测速模块：测速模块可实时采集当前通过车辆的速度，可检测0-200公里/时的车速范围，误差小，通过数据传输模块传输到远程，与摄像机交互。摄像机可按照货车实时速度，调整图像采集同步过程，以保证图像采集质量。
检测车厢出入模块：当整列货车驶出高清监控系统后，红外传感器及轨道上的传感器检测是否有车辆触发信号，如果传感器停止触发5秒钟以上，则系统判定整列货车已经驶出高清监控系统工作范围，系统自动进入待命状态。
车厢分割模块：车厢分割模块通过红外传感器及轨道传感器检测车辆间隔，输出分割信号，经过滤波去噪，获得原始车辆图像分割信号，综合图像采集的开始和停止信号，记录图像分割数据，并实时传送到高清采集服务器，将整列货车图像分割出若干数量的车厢图像。
高清线扫摄像机：接收车厢分割模块、检测车厢出入模块和测速信号，自动提取每幅高清图像中的最佳单元，通过光纤网络，将图像发送到控制室工控机，进行分析处理。
车号识别模块：检测到货车到来信息后，由车号识别装置识别货车标签，与分割模块配合，在系统的货车查看界面有相应的车号匹配。
（2）调度管理层
控制室的设备：控制室包括工控机，交换机，UPS电源，光端机，数据显示液晶屏幕等。
5.3系统设备配置情况
货车装载视频监视系统设备配置如表3所示。
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6.对前端设备的建设要求
（1）系统建设前端设备的安装位置需符合铁路建设要求，选择直轨处，无接缝，避开信号机。
1）避免弯轨转向盘移动导致车厢不能一直处于垂直摄像机，使图像变形。单方向检测需保证30米的直轨，如双方向检测需保证至少50米的直轨。
2）避免接缝，车辆运动到接缝处由于震动导致图像发生水平位移，图像直线处呈现波纹状，影响图像质量。
3）避开信号机，防止对信号机的遮挡，影响行车作业安全。
（2）所有前端设备安装在跨越轨道的铁路专用塔架上。塔架必须由有资质的制造部门制造、安装。塔架必须采用钢结构设计，保证在恶劣环境中的使用。塔架主体须有可靠的接地装置和防腐防锈能力，接地电阻应≦4Ω；塔架横梁底高应≥8.4m，最大风荷载下横梁位移量≦15mm；
（3）安装设备后的塔架，不得侵入标准轨距机车建筑限界。塔架应稳定、牢固，使用安全可靠，安装使用后不得对行车安全造成任何隐患。塔架上应安装防雷装置和防雷地线，传输通道应具备远传和防电磁干扰能力，保证在电气化区段正常工作。
7.结束语
本系统优化了金鸡滩站的货检作业流程、降低了货检劳动强度，提高了货检作业质量和效率，保障了铁路货运安全和作业人员人身安全，同时也明确了铁路货车交接责任，更加提高了货运安全信息化管理水平。在本设计中，为以后铁路总公司要求的货检安全集中监控部、局、站段三级联网系统预留了接口，方便了数据的集中管理，减少了后期的重复投资。
参考文献
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