張正普

（ 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081 ）

車站站臺(tái)非安全區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法

張正普

（ 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081 ）

為了保證列車的正點(diǎn)運(yùn)行和站臺(tái)人身安全，對(duì)站臺(tái)非安全區(qū)進(jìn)行安全監(jiān)控顯得非常必要。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)車站站臺(tái)的特點(diǎn)，提出幾種可行的安全監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法，闡述其實(shí)現(xiàn)原理及關(guān)鍵技術(shù)，比較其優(yōu)劣，以供有關(guān)部門參考。

站臺(tái)非安全區(qū)； 安全檢測(cè)； 智能視頻； 激光探測(cè)； 壓力傳感器

當(dāng)列車前進(jìn)的時(shí)候，列車周圍的空氣也被帶著向前流動(dòng)，而且越靠近列車的空氣，其流動(dòng)的速度與列車前進(jìn)的速度越相近。人在站臺(tái)上，靠近列車空氣流動(dòng)的速度快，對(duì)人施加的壓力就??；而人們背后的空氣流動(dòng)速度慢，人體所受壓力就大。兩者形成的壓力差，形成一個(gè)把人推向車廂的合力。這樣，人離車廂越近就越容易被“吸”向車廂，以致造成人身傷亡事故。車站為了防止意外事故發(fā)生，在站臺(tái)邊上劃著一道白線，人們稱它為安全線，距站臺(tái)邊沿約有1 m的距離。當(dāng)開車鈴響或列車進(jìn)站時(shí)，人要站在安全白線外（安全線以內(nèi)到站臺(tái)邊的區(qū)域，稱為站臺(tái)非安全區(qū)域），保證自身安全。

在站臺(tái)服務(wù)人員影響范圍是有限的情況下，作為鐵路安全部門，除了使安全警示標(biāo)志醒目便于理解，位置要能夠被旅客不費(fèi)力的看到，增加乘客安全意識(shí)教育外，合理地選擇安全報(bào)警裝置，對(duì)侵入站臺(tái)非安全區(qū)域的乘客進(jìn)行聲光提醒，并提醒站臺(tái)服務(wù)人員進(jìn)行勸阻，可有效地減少意外事故的發(fā)生。

1 解決方法

目前，國(guó)內(nèi)地鐵和日本新干線均采用屏蔽門，以將旅客與行駛的列車分割開。屏蔽門之所以不在國(guó)內(nèi)鐵路上應(yīng)用，除了成本問題，還有兩個(gè)重要的原因：（1）國(guó)內(nèi)現(xiàn)有列車多為人工操控，車輛?？课恢煤茈y保證與所設(shè)屏蔽門位置完全吻合，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)給乘客登乘造成不便；（2）中國(guó)人口眾多，客流密度大，大型行李多，站臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足無障礙與平順性原則，屏蔽門的設(shè)置，人為地在站臺(tái)區(qū)域設(shè)置了物理障礙，造成登乘時(shí)間延長(zhǎng)，也給乘客帶來很大的不便。

本文提出3種站臺(tái)非安全區(qū)域侵入報(bào)警裝置：智能視頻監(jiān)控、激光探測(cè)裝置、平板壓力傳感器，闡述其實(shí)現(xiàn)原理及關(guān)鍵技術(shù)，比較其優(yōu)劣，形成一種單一性、混合型，乃至全新的一種報(bào)警裝置，降低站臺(tái)安全事故發(fā)生，保障列車進(jìn)出站安全，保證站臺(tái)工作人和乘客的安全。

1.1 智能視頻監(jiān)控

智能視頻監(jiān)控是利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行處理、分析和理解，在不需要人為干預(yù)的情況下，通過對(duì)序列圖像自動(dòng)分析對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景中的變化進(jìn)行定位、識(shí)別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標(biāo)的行為，能在異常情況發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)或提供有用信息，有效地協(xié)助安全人員處理危機(jī)，并最大限度地降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。

智能視頻監(jiān)控方法采用高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，視角能夠?qū)φ麄€(gè)火車站臺(tái)非安全區(qū)域進(jìn)行全面覆蓋。攝像機(jī)能對(duì)覆蓋范圍內(nèi)的人或其他障礙物（如行李、工具等）進(jìn)行視頻成像，通過對(duì)圖像的對(duì)比處理計(jì)算，自動(dòng)分析出站臺(tái)非安全區(qū)域是否有安全隱患的存在。

設(shè)被攝物體的高度和寬度分別為H、W,被攝物體與鏡頭間的距離為L(zhǎng)。鏡頭的焦距為f，靶面成像的高度和寬度分別為h,w。示意圖如圖1所示，則計(jì)算公式如下：

圖1 攝像機(jī)成像示意圖

由計(jì)算公式不難看出，當(dāng)已知安裝高度和鏡頭焦距的情況下，很容易計(jì)算出鏡頭覆蓋的寬度。再根據(jù)站臺(tái)長(zhǎng)度（國(guó)內(nèi)站臺(tái)長(zhǎng)度一般為550 m），可以得到每個(gè)站臺(tái)需要安裝攝像機(jī)的數(shù)量。

為了更高的可靠性，可以多增設(shè)攝像機(jī)站臺(tái)非安全區(qū)域進(jìn)行交叉監(jiān)控，對(duì)同一位置得出兩幅或者更多的圖像信息，綜合對(duì)比分析不同角度的圖像，得到更為準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)狀態(tài)，避免因單臺(tái)攝像機(jī)故障、單幅圖像角度以及其它外界因素（飛蟲、鏡頭粘有異物等）問題而產(chǎn)生誤判斷、誤報(bào)警。

智能視頻監(jiān)控報(bào)警裝置采用的攝像機(jī)數(shù)量有限，成本低廉，安裝方便，不影響乘客在站臺(tái)的通行；但實(shí)際環(huán)境中光照變化、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性、遮擋、目標(biāo)與背景顏色相似、雜亂背景等都會(huì)增加目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤算法設(shè)計(jì)的難度，造成誤報(bào)率偏高。

1.2 激光探測(cè)裝置

激光探測(cè)是激光信號(hào)通過探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過程，該裝置由激光發(fā)射器和激光接收器組成，成對(duì)安裝在站臺(tái)非安全區(qū)域，兩則之間的距離由激光探測(cè)器的射程參數(shù)決定，為了保證檢測(cè)區(qū)覆蓋整個(gè)非安全區(qū)域，每個(gè)站臺(tái)需設(shè)置多組激光探測(cè)裝置（長(zhǎng)射程的激光探測(cè)裝置射程可達(dá)200 m，根據(jù)國(guó)內(nèi)站臺(tái)長(zhǎng)度一般為550 m，每個(gè)站臺(tái)設(shè)置3組即可滿足使用）。發(fā)射器與接收器要嚴(yán)格對(duì)齊，其間無障礙物時(shí)，兩者形成對(duì)射，若存在障礙物，則激光被阻擋，發(fā)射器接收不到激光一定時(shí)間，變會(huì)觸發(fā)聲光報(bào)警裝置，提醒障礙物離開非安全區(qū)域。

與傳統(tǒng)光源和紅外探測(cè)裝置相比，此激光探測(cè)裝置需具有發(fā)散角小，光束集中、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能探測(cè)準(zhǔn)確、響應(yīng)及時(shí)、穩(wěn)定可靠地工作，有效地預(yù)防站臺(tái)非安全區(qū)域事故發(fā)生。

激光探測(cè)裝置利用很少的物理空間，為站臺(tái)非安全區(qū)域搭設(shè)一個(gè)隱形的屏蔽墻，對(duì)誤入的乘客進(jìn)行報(bào)警提示，其因直線照射，不能在有弧度的站臺(tái)上使用。

1.3 平板壓力傳感器

在站臺(tái)非安全區(qū)域下方設(shè)置平板壓力傳感器（嚴(yán)格地講，其并沒有彈性元件，僅為一種壓力探測(cè)器），感知其上的壓力，在壓力達(dá)到一定限度時(shí)，聲光報(bào)警提示。裝置組成，如圖2所示。當(dāng)裝置開啟后，若有人或物進(jìn)入到非安全區(qū)域，由于重力作用，載荷板壓動(dòng)支撐彈簧，載荷板向下產(chǎn)生移動(dòng)，載荷板底部滑動(dòng)觸頭接觸觸發(fā)器底座，如觸動(dòng)時(shí)間超過設(shè)定觸壓時(shí)間，則判定已有人員進(jìn)入非安全區(qū)域而非偶爾性觸發(fā)，電路接通，聲光報(bào)警器開始工作，提示非安全區(qū)域乘客退出。

圖2 平板壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

裝置可設(shè)計(jì)成分級(jí)控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分級(jí)報(bào)警功能，當(dāng)進(jìn)入非安全區(qū)域的人員數(shù)量不同，產(chǎn)生的壓力不同，載荷板下端彈簧產(chǎn)生的形變量不同，則滑動(dòng)觸頭下沉位移不同，接入電路的電阻不相同，電路產(chǎn)生的電流大小不相同，載荷板信號(hào)處理單元根據(jù)接收到的電流大小判定越位分級(jí)狀態(tài)，觸發(fā)與該級(jí)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的報(bào)警聲光，實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警。

平板壓力傳感器安裝方便，易于維護(hù)，不影響乘客在站臺(tái)上自由通行，但成本較高，且由于安裝在乘客腳下，容易損壞。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文提供的3種站臺(tái)非安全區(qū)域侵入報(bào)警裝置，各有優(yōu)劣，客運(yùn)車站可根據(jù)選擇安裝其中的一種，或者多種混合，達(dá)到降低站臺(tái)安全事故發(fā)生，保障列車進(jìn)出站安全，保證站臺(tái)工作人和乘客人身安全。

[1]王瑞鋒，張建雄．基于圖像處理技術(shù)的鐵路站臺(tái)非安全區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)公共安全（綜合版），2012（4）．

[2]李萬(wàn)春，宋瑞剛，徐天飛，鄧遠(yuǎn)華．地鐵站臺(tái)屏蔽門安全防護(hù)措施探討[J]．計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，2012（7）．

[3]毛茂林，楊明亮．高速鐵路站臺(tái)安全門的安全性和舒適性試驗(yàn)[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（3）.

[4]黃中全．軌道交通站臺(tái)安全門控制系統(tǒng)[J]．交通與計(jì)算機(jī)，2009（3）．

[5]許 琦．高站臺(tái)人身安全防護(hù)[J]．鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2009（3）．

責(zé)任編輯 徐侃春

Method to implement Safety Monitoring System of station platform of non safety zone

ZHANG Zhengpu
( Institute of Computer Technologies, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

In order to ensure the train punctuality and personal safety in platform, it was very necessary for safety monitoring of the platform of non safety zone. In this paper, aiming at the characteristics of domestic station platform, it was put forward some methods to implement safety monitoring, expounded the implementation principle and key technologies, and compared the advantages and disadvantages of them.

station platform of non safety zone; safety monitoring; intelligent video; laser detection; pressure sensor

U291.65∶TP39

A

1005-8451（2014）10-0063-04

2014-03-26

張正普，助理研究員。