浅析地铁列车运行安全监控体系建设 - 安防知识网

地铁列车运行安全一直是地铁安防的突破口，部分区域在尝试该项目的实施过程中遇到了很多问题，并且使得投资失败。本文将就地铁列车运行监控系统进行整体分析，并对功能模块定位、最新研究成果及技术突破等方面进行阐述，希望可以给负责项目实施及项目长期定位的相关部门给与一些提示，并能够呼唤更多人来参与并破解相关难题。

地铁作为城市公共交通工具的一个重要组成部分，其安全性越来越受到国际社会的关注，但是由于地铁列车车厢的独特性以及其功能定位的特殊性，因此不能用传统的眼光来破解地铁列车车厢监控系统这一难题。

关于地铁列车车厢监控系统，无论美国、英国、新加坡还是中国都处在尝试阶段，到目前为止还没有一个国家宣称已经完全破解地铁列车车厢监控这一难题。

地铁列车运行监控现状
目前在全国进行地铁列车运行监控系统功能测试的城市主要包括北京、上海、南京、深圳等。国际上新加坡、日本、英国等也在不断尝试，由于一些技术难题难以解决，因此目前各国均处于尝试阶段。

在目前尝试的方案中发现：列车内部安装监控系统是必须的，而且需求非常迫切；列车外部运行状态需要远程监管并进行记录也是列车运行远程管理非常重要的一部分；列车内部需要设置特殊事件紧急处理体系，并确保多个可执行体系；列车内部的环境探测非常重要，给顾客提供一个舒适的乘车环境并检测车辆内部的环境状况；及时沟通，迫切需要建立列车——地面——中心几方面的互动机制；需要建设一个各子系统集成的平台，并可依据该平台进行后期不断扩容。

地铁列车运行监控难点
目前，环境探测的探测器、摄像头、监听头、开关量控制模块、紧急通讯模块等都已很成熟，但是地铁列车作为一个运行的单元，同时还要可拆分，运行环境比较恶劣，因此传输问题是地铁列车运行监控实施的关键。

1.传输方式
地铁列车运行传输有两种方式，即有线传输和无线传输。无线传输方式基本上在多次测试中已经废止，一方面是网络信号的覆盖不到位问题，同时造价高以及信号的带宽等问题；光纤和基带传输方式基本上不可行，原因在于列车的震动干扰大以及维修麻烦。

目前剩下的模式也就是网络方式和视频复用模式，两者的区别主要在于：网络方式采用网络视频服务器方式，也就是说摄像头信号首先通过压缩和编码转变为数字信号，按照目前处理的情况来看，最高的图像分辨率是D1格式，而以这种格式，如果是16路图像同时传送到存储器，则数据量太庞大，即便是1000兆网络也会受到很大的压力。而视频复用方式则由于采用视频调制传输，故图像清晰度非常高，而且线缆的带宽要足够支撑到100路信号的传送。

目前网络视频服务器的技术状态，图像的实时性以及图像的高保真特性很难保证，而作为安全防范很重要的技术特征则很难满足。未来随着压缩技术的升级，如果要更换则需要更换的硬件部分很多。

视频复用模式由于采用高清晰传输，故很容易升级和采用更新的编码。关于两者详细区别请参考表1，不同地铁线路可根据地铁列车的需求准确定位，并选择合适的技术。

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2.功能模块
根据地铁列车的特殊性，将地铁列车运行安全监管体系按照空间进行划分，可以划分为两个部分，一方面是列车车厢作为一个单元的体系，另一方面是地面信息监管体系，具体参考图1-3。

3.信号传输的特点
关于信息传输有多种方式目前都在尝试中，由于地铁列车现场的环境复杂性，故已经有大量方案确定不可行。但全世界都在积极尝试和测试，希望可以找到一种好的解决方案。地铁列车在传输上应该做到：
·采用柔性双层屏蔽同轴电缆传输：除能有效避免干扰产生，同时也为线缆长时间在振动中不容易断裂提供良好的基础条件；
·采用优质锁扣接头连接设备：避免可能产生的接触不良或者松脱；
·采用环通隔离连接方式，单点故障不影响其它信息的传送；
·传输距离和老化考虑：本套设备传输距离按照整体100-600米设计考虑方案，本套系统的设计年限要考虑5-10年；
·维修考虑：每节车厢的设备应该相同，可进行设置，要求设备的更换性非常方便，在维护中单节车厢脱离或更换，只要线缆畅通，便可保证系统正常运作。

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地面信息监管系统功能概述
参见图4。

系统建设的多样性
由于全国各地城市地铁列车运行的定位各不相同，故在不同城市或应用领域地铁列车运行体系具体实施过程中会有所差异，比如：
·某些城市的地铁列车中没有采用隔离门上下乘客，这个时候列车两侧的前后摄像头就非常重要，目前采取的方式是每个车门口有一个乘务员，然后通过乘务员吹哨或者举红旗的方式来判定是否可以关门及开车，这种方式可以有效减少该类事项；
·某些城市的地铁列车中可能存在列车车厢过于陈旧的问题，对于本问题由于本系统采用单根电缆传输，同时备用一根紧急电缆故列车改造起来非常方便，所有涉及本部分的取电也采用列车车头控制室集中供电方式故改造起来也比较方便；
·对于北京等特大城市，由于地铁承担着大量上班族的交通任务，故出现运力过于集中的问题，这时候采用更加先进的设备将更好的提升运力，并保障安全。

由于本系统采用的是以安全为基础的设计理念，故只有根据客户具体情况来进行分析，不过其差异不明显。

系统建设方案
本套系统整体来说非常庞大，到目前为止，没有比较完善的整套解决方案，如何分阶段实施，并保证其投资的有效性和探讨性，因此我们建议采取分段实施方式，大概建议按照如下步骤实施：

1.列车车内监控信号的铺设和传输
由于列车车厢内部的情况为第一线数据，也是非常重要的原始资料，故首先针对列车车厢内部的监控信号进行采集和传输，建议将信息传输到列车车头驾驶室内，这样可以完成副驾驶的现场监视，同时通过DVR等备份方案可以保留长期的数据；在这个阶段面临的重点技术在于：
·摄像头的数量和视场角度；
·摄像头的具体参数：广角、照度、自动聚焦、体积大小；
·内部的线缆铺设规则；
·供电选择与标准接口设计；
·列车车头摄像头的安装与测试；
·本阶段大概的实施时间约为3-12个月。

2.建设列车信息与地面信息的交互平台
·可以在列车行驶的关键位置以及车站设立信息交互平台，方便远程信息的调用以及平台软件的设计与建设；
·本阶段的大概实施时间在第一过程完毕后的１２个月左右；
·期间建议成立专门的技术队伍协同企业共同攻坚，及时发现问题并解决问题，并形成试点工程，否则盲目上马，可能会导致大量的恶性隐患的产生。

实施过程中建议寻找专业的研发和生产厂家合作，因为这类厂家可提供详细的解决方案并可根据具体情况进行底层技术开发。

关于投资失败问题
目前根据全国各地使用的情况来看，地铁列车运行监控系统投资失败的比例比较高，如何处理在升级过程中所出现的可能的投资失败问题，主要存在如下问题：
·没有系统性的看待这个问题，而是以点带面，盲人摸象；
·盲目相信全数字化的概念，采用了不合适的传输方式，例如有些区域采用千兆以太网络，结果列车不动则可，一旦列车运行起来则导致信号丢包严重，效果得不到保证；
·实施人员没有和厂家形成团队，由于列车是一个特殊的场所和应用，故必须由多方来构建一个研究机构，对于项目的功能、技术、安装、维护等多方面提出详细的解决方案和实施步骤。

如果底层问题处理不好，那么高一个层面的升级问题则更大，故地基一定要扎实。

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对参与者的建议和要求
地铁列车运行监控系统并非一个静止的系统，而且所涉及的部分非常复杂，故一般的产品设计者和系统集成商及工程商如果不能长时间摸索和现场测试，则很难做到该系统的准确把握。故建议如果真的希望介入本行业，首先要对于现场非常熟悉，并进行认真体会和规划，及进行准确多次测试。

系统的可升级性
技术在不断发展，故一套系统的确定必须考虑其可升级特性，由于以下几个原因，使得本套系统的升级非常方便。

·图像高清晰：要求传输到长期存储设备的图像指标达到400线以上，适应当前的压缩方式H.264，清晰度D1，以及未来可能的更加清晰的压缩方式；
·设备接驳的考虑：从目前人脸识别系统的发展来看，很快针对人流量非常大的地铁部分也将要与人脸识别系统驳接，如果图像不清晰，则很难保证人脸识别系统的准确性和可靠性。另外第二代身份证的推广内置射频芯片，未来可以与身份证或者一卡通等进行驳接，实现数据的快速叠加或者与公安系统的联网考虑；
·摄像头添加的考虑：未来可能需要无人驾驶等方面的需求，故可能考虑摄像头的数量会越来越多，无死角监控的要求也会越来越高，要求设计时最多可添加16个摄像头；
·与广告系统的驳接或者与求助系统等的驳接：本条线缆未来还有很大的可扩充余地，比如可以实现广告信息系统的播出，站牌的指示、快速求助沟通、控制数据接口等的连接；
·无线联网的升级：目前设备可以连接CDMA或者GPRS手机平台网络，也可以连接站台宽带无线下载模块，随着未来有可能推进的3G或者4G平台，这套系统应有非常良好的接口可供远程安全调用信息；
·二次开发考虑：本套系统应提供给地铁系统更多的可开发空间，可根据发展和需要继续二次开发或者与其他数据库索引，完成未来的无人驾驶或者风险评估机制。

应急事件的处理方案
由于地铁列车监控系统不仅仅完成日常的管理需要，同时为预防恐怖袭击或者发生恐怖袭击事件后的调查提供详尽的材料，故同时考虑如下方面的设计：
·监听的介入：每节车厢在传输多路视频图像的同时，应有一路高灵敏度的声音同步采集，这样如果发生问题，便可以回放现场的声音，从而给侦查提供相貌体征和声音特征，另外也可以通过现场的声音判断当时的情况；
·列车驾驶室内的图像和声音：可以对列车驾驶室内的图像和声音同时记录，这样可以通过列车驾驶人员的状态以及当时的反应判断当时的情况，同时也可判断是否有违规操作；
·列车车头摄像头：列车车头也需要安装摄像头，可以有效观看列车车头前面的状况，并可确定是否有人员跳入轨道或者在轨道上有爆炸物品等情况。
从防恐怖袭击方面主要是考虑事后的快速调查部分，由于有长时间的录影材料作为记录，可以非常方便调查小组在短时间之内获得有效数据。

上述内容应为地铁列车车厢监控系统应该考虑的必备功能部分。只有将上述内容准确定位才能知道地铁列车运行应该研究的方向并明确需求，否则就是不明白所求而盲目投资。