基本介紹
- 中文名：鐵路道口監控系統
- 外文名：Railroad crossing monitor system
- 項目需求：畫面清晰傳輸距離至少1~2公里等
- 項目需求分析：控制方式畫面連續性和延時等
- 用於：鐵路系統
項目背景,項目需求,需求分析,實施設計,
項目背景
隨著經濟的發展和鐵路技術的進步，如今鐵路運輸越來越繁忙，列車速度也越來越快。鐵路先後進行了六次大提速，全國幾乎所有的運營鐵路都將列車的運行速度提高到120公里以上，部分幹線甚至達到160公里以上。而平面交叉方式是鐵路運輸發展的阻礙之一。解決平面交叉的形式有修建鐵路公路立交、下穿式隧道、過街天橋等，但每一處的平交道改造其成本都是巨大的。
每年因為違章搶越道口而造成的傷亡事故，給鐵路帶來了巨大損失。鐵路每年用於機車、車輛、線路和道口的修復而花費的人力、物力和財力可用上億、十億乃至百億元計算。
為解決上述問題，構想有沒有一種技術手段，能夠使列車司機在通過道口之前預知道口的情況（例如機動車在鐵軌上熄火），從而可以提前採取措施，避免車毀人亡的慘劇發生？要知道，以列車運行的速度，早1秒晚1秒鐘採取措施，都有可能帶來不同的結果。本項目就是順應這個套用要求而提出來的。
項目需求
本項目概要需求為：在鐵路道口安裝監視攝像頭，用無線方式將道口的實時場景傳送到行駛中正在接近道口的列車機車駕駛室顯示出來，供機車司機提前預知道口情況，以採取相應的避險措施。
具體需求有：
（1）傳輸距離至少1~2公里；
（2）實時連續畫面，延時約400-600ms秒；
（3）固定場景畫面，無需控制；
（4）畫面清晰；
（5）24小時連續監控；
（6）固定安裝，全天候，可無人值守；
（7）省電設計（如自動感應發射、遙控發射等）；
（8）考慮無市電時的套用；
（9）列車種類、數量不限，可面向一個鐵路局也可面向全路；
（10）考慮到道口數量和列車數量眾多，要求低成本設計（每個道口的成本必須大大低於修建下沉式隧道等其它方式）。
需求分析
本項目是一種典型的無線移動視頻傳輸套用，非常適合採用基於微波無線視頻傳輸方式。
實現項目概要要求：在道口安裝攝像機和無線視頻發射設備、在列車上安裝無線視頻接收設備和顯示監控設備。
對項目具體需求分析：
（1）對傳輸距離需求的分析：
鐵路道口環境複雜，距離1~2公里以外行駛的列車，有可能是視距，也有可能是非視距，而且非視距的意義大於視距（越是看不見越是要提前預判）。因此在此必須考慮1~2公里的非視距視頻傳輸。
為了滿足這一傳輸距離需求，下面從功率、頻寬、頻點、調製方式、發射天線高度/增益、接收天線高度/增益、接收機靈敏度等與傳輸距離相關的因素來綜合考慮本項目的套用設計。
（2）畫面連續性和延時：
連續性是無線視頻技術天然的特性。系統延時100-300ms，按300ms計算，相當於時速120公里/小時的列車行駛了幾米左右，對於1~2公里的提前量來說，這是可接受的範圍內。但對於調車機來講,速度一般控制在50公里/小時左右,因此在設計中可以不考慮這個誤差。
（3）控制方式：
無需控制即不需要從列車到攝像頭的控制信道（讓道口24小時監控）。
（4）畫面清晰度：
如果採用H.264的壓縮視頻格式,配合相應的低照高清晰度紅外攝像機,畫面清晰度可以達到VGA的效果, ，畫面清晰度完全可以被接受。
（5）監控時段：
鐵路是一種長距離運輸工具，不分晝夜。為了滿足夜間監控的要求，應採用紅外攝像頭。
（6）安裝方式：
鐵路全天候的工作方式也要求監控設備全天候工作。為了適應無人看守道口的要求，監控設備也要採用無人值守方式，能夠戶外安裝，適應各種氣象條件。防護等級應達到IP63以上（防雨型）。
（7）電源消耗：
前端電源功耗約在10~20W之間，如果有市電則不是一個限制因素，如果是用下面考慮的風光組合供電系統要結合功率和容量設計來達到匹配。接收端在列車上，容量可能不是問題，電源的頻率可能不是50Hz的，需要轉換。
（8）無市電道口
考慮採用風光組合供電系統。這在路政、通訊行業已經用的比較成熟的方式。
（9）成本
目前沒有具體需求，考慮到微波傳輸方式的比較適應經濟一些，但與架構下穿隧道等其它土建改造方式來說，成本是相當低的。在項目方案中通過選擇正確的技術路線可以降低成本。
實施設計
4.1系統構成:
1、道口發射端原理圖：
2、發射端系統設計：
（1）攝像機：選擇一般安防等級的監控攝像機即可，如SONY1000P，紅外單元不需要太遠，20-30米左右的即可（視安裝位置距道口的距離而定）。
（2）發射天線：設計採用具有方向性增益的天線，增益不低於7dB。
（4）結構設計：設計為一體戶外型。
3、列車機車接收端原理圖：
4、接收端系統設計：
（1）信道解調採用標準的視頻接口與機車監控主機視頻接口對接
（2）顯示：用15寸專業線火車顯示器與安裝位置。
本系統可與機車視頻監控車載裝置相連線，對道口視頻可以實時錄製並存儲，利用地面3G無線網路,對列車司機的行為動作，道口的實際情況,從而管理室人員,可以通過無線視頻的從地面軟體上直觀的反應出列車的狀況，從而達到提高行車安全的目的
