CN101108627A - 铁路行车安全自动监控系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明为铁路行车安全自动监控系统及其运行方法，系统有铁路监控设备和机车监控设备。铁路监控设备的摄像机和声光告警装置与接信号发射、接收装置的信号处理装置连接。信号发射、接收装置经双工器接天线或铁轨信号耦合器。机车监控设备的微波收发器经信号处理器与接有显示器的中央处理器相接，微波收发器经双工器接天线或铁轨信号感应器。本系统的运行方法为：各铁路监控设备将现场路况视频信号和地址码传输到列车的机车监控设备。机车监控设备按地址码解码为各路段的视频信号送入中央处理器，按地址码选择显示，图像识别软件发现路况异常即告警，自动监控前方3～6公里路况，保证安全。铁路监控设备接收机车到达时间信号，小于60秒时告警。

Description

铁路行车安全自动监控系统及其运行方法

(一)技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，具体为一种铁路行车安全自动监控系统及其运行方法。

(二)背景技术

铁路平交道口、弯道、隧道口、村庄附近等路段历来是火车行车事故的多发地段，另外因路旁山体滑坡或落石以及自然灾害造成的铁路基础塌方也会引发车毁人亡的事故。随着铁路列车一次次地不断提速，铁道上车流密度不断加大，铁路将越来越繁忙，高速行驶的列车难以看清前方路况，驾驶员也难以在发现故障时及时采取措施，出现事故的概率在提升。

近年来铁路道口平交改立交的工作逐步展开，行驶高速列车的铁路沿线重点地段也将逐步改为封闭管理，改造部分已收到明显效果。但由于铁路线长、道口多，其改造周期长、投资极大。而且受多方条件制约，不可能将所有的平交道口改为立交，更不可能将全部铁路线封闭。因此，将高新技术应用于铁路行车的管理上，同时加强铁路沿线的规范管理，对提高铁路行车的安全、减少事故的发生尤为重要。

针对铁路安全已开发了一些视频监控装置，如申请号为200520026150.6的中国实用新型专利申请“铁路道口网络视频监控装置”、申请号为200420066375.X的中国实用新型专利申请“铁路道口集中监控系统”，其方案为在铁路道口安装摄像装置，通过网络实现远程视频监控，铁路道口发生故障时管理部门用无线电或网络对将进入的列车报警。管理部门对多个道口图像的24小时监控，工作量极大，且管理中心的报警也难做到及时准确。

另一申请号为200410040863.8的中国实用新型专利申请“铁路无人看守道口预警方法及其装置”也是在道口设置声光装置和摄像装置，但把道口图像直接传送给列车，驾驶员可从监视器上看到道口图像，遇有险情，即时采取措施。但火车驾驶员在操控列车的同时不可能时时观看屏幕，还是存在有险情而不能及时采取措施避免的问题。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种铁路行车安全自动监控系统及其运行方法，高速行驶的机车能够看清前方，并有自动监控系统发现异常及时报警，以保行车安全。

本发明设计的铁路行车安全自动监控系统包括铁路监控设备和机车监控设备。

铁路监控设备包括设置在铁路重点地段沿线的摄像机和声光告警装置及信号传输设备。各路段的铁路监控设备有唯一的路段地址码。在监控路段设置摄像机，一套铁路监控设备配置一或两台摄像机，一台摄像机可视频记录90～110米距离内铁道及铁道附近的实时路况。两台摄像机背向放置可记录其前后90～110米距离内的路况，也就是可监控180～220米距离的铁路路况。声光告警装置包括信号灯和告警喇叭。

信号传输设备包括信号发射装置、信号接收装置、信号处理装置，安装在铁道旁，摄像机和声光告警装置与信号处理装置连接。信号处理装置连接信号发射装置和信号接收装置。信号发射装置和信号接收装置经双工器连接无线天线或安装于铁轨的铁轨信号耦合器。

机车监控设备安装在机车驾驶室内，包括中央处理器、微波收发器、信号处理器和显示器。信号处理器有多地址图像解码和数据信号解码功能。中央处理器存储有沿线各路段正常路况图像和图像识别软件。微波收发器经信号处理器与中央处理器相连接，中央处理器连接显示器和输入设施。微波收发器经双工器连接无线天线或安装于机车下方的铁轨信号感应器。

本发明的铁路行车安全自动监控系统的运行方法为：

设置在铁路重点地段沿线的铁路监控设备摄像机将现场图像视频信号送入信号传输设备的信号处理装置，视频数据经处理后调制为微波频段信号，由信号发射装置通过无线天线或铁轨信号耦合器将视频微波信号和该路段地址码经无线传输或经铁轨传输到列车的机车监控设备。列车的机车监控设备的微波收发器将经无线天线或铁轨信号感应器收到的各路段视频微波信号和路段地址码送入信号处理器，由其迅速按地址码处理解码为各路段的视频信号，按路段地址码送入中央处理器存储，用输入设施可按路段地址码选择在显示器上显示各路段实时路况图像。同时中央处理器的图像识别软件，按路段地址码识别所接收的路段实时路况图像，并与所存储的正常路况图像比较，发现路况异常，即告警，并立即在显示器上显示故障路段图像。同时机车监控设备将异常情况通过微波收发器发送到铁路管理部门。机车司机得到报警，可根据相关路段实时图像，在有效的刹车距离内提前采取应对措施。

中央处理器计算到达各路段的时间，向各路段的铁路监控设备发送列车到达时间的信号，中央处理器将需发送的信号送入信号处理装置处理后，经微波收发器调制和功率放大，由双工器经无线天线或铁轨信号感应器发送出去。当发现某路段路况异常时，对铁路管理部门的报警与此相似。

各个路段的信号传输设备的信号接收装置通过天线或铁轨信号耦合器接收到机车送来的到达时间信号，当列车到达某个路段时间小于60秒时，此路段的铁路监控设备接收的信号经信号处理装置处理后转为控制信号送入铁路监控设备的声光告警装置，其信号灯和告警喇叭同时发出声光告警，警示火车即将通过，请附近车辆和行人注意避让。

本发明铁路行车安全自动监控系统及其运行方法的优点为：1、可将前方3～6公里以内铁道及铁道附近的图像信号实时清晰传送至运行的机车上，不受弯道或路旁建筑物的影响；若在铁路全线安装本系统，便能实现全线自动行车监控；2、配备全天候的红外摄像机，可日夜24小时对铁道重点路段进行不间断的安全监控；3、机车监控设备配备了专用的图像识别软件，能自动根据当前的路况图像识别检测路况的好坏，并能发出告警信号，及时提醒司机注意，确保司机在有效的刹车距离内提前采取应对措施，确保列车安全；无需专人监控屏幕图像，又提高了路况安全识别的保险性；4、本系统设备具有双向传输功能，可在有效距离上，将机车即将通过某路段，机车距某路段的实际距离等信息传送至相应的路段响应装置上进行远距离控制，如对铁路平交道口的交通护栏和声光报警装置，车站的接车预告装置等的遥控；5、机车上的显示器可同时观看前方铁路多个路段的路况；并可把行车过程的路段实时图像视频信号数据存储，方便日后调取查验；6、本系统利用铁轨传送信号，传输及时有效，且无需另建信号线路；7、机车监控设备的微波收发器也可用于其它射频信号的接收，扩展使用功能，如接收有线广播电视信号，使行驶的列车实现广播电视的收听收视。

(四)附图说明

图1为本铁路行车安全自动监控系统实施例铁路监控设备和信号传输设备的结构框图；

图2为本铁路行车安全自动监控系统实施例机车监控设备的结构框图。

(五)具体实施方式

本发明铁路行车安全自动监控系统实施例包括铁路监控设备和机车监控设备。

本例的铁路监控设备结构如图1所示，铁路监控设备包括设置在铁路重点地段沿线的摄像机和声光告警装置和信号传输设备。当需要监控的重点路段大于200米时，每相隔200米左右设置一套铁路监控设备，一套铁路监控设备配两台分别朝向铁路相反走向的摄像机，分别监控设备两端铁路的路况。在监控路段设置摄像机，可安装于路旁的电杆或建筑物上。二摄像机视频记录200米距离内铁道及铁道附近的实时路况。摄像机为全天候红外摄像机，可24小时不间断记录视频信息。声光告警装置包括信号灯和告警喇叭，还可接显示列车信息屏幕。

信号传输设备包括信号发射装置、信号接收装置、信号处理装置，安装在铁道旁。摄像机、声光告警装置以及列车信息屏幕与信号处理装置连接。信号处理装置连接信号发射装置和信号接收装置。信号发射装置和信号接收装置经双工器连接安装于铁轨的铁轨信号耦合器。

机车监控设备结构如图2所示，安装在机车驾驶室内，包括中央处理器、微波收发器、信号处理器和显示器。信号处理器有多地址图像解码和数据信号解码功能，能按地址码快速处理前方多个铁路监控设备送来的图像和数据信息。中央处理器存储有沿线各路段正常路况图像和图像识别软件。微波收发器经信号处理器与中央处理器相连接，中央处理器连接显示器。显示器为具有输入功能的触摸屏显示器。微波收发器经双工器连接安装于机车下方的铁轨信号感应器。中央处理器、微波收发器和信号处理器可安装在同一机壳内。

本发明的铁路行车安全自动监控系统的运行方法为：

设置在铁路重点地段沿线的铁路监控设备摄像机将现场图像视频信号送入信号传输设备的信号处理装置，视频数据经处理后调制为微波频段信号，由信号发射装置通过铁轨信号耦合器将视频微波信号和该路段地址码经铁轨传输到列车的机车监控设备。列车的机车监控设备的微波收发器将经铁轨信号感应器收到的视频微波信号和路段地址码送入信号处理器，由其按地址码解码为各路段的视频信号，按路段地址码送入中央处理器存储。信号处理器解码迅速，处理50个地址码图像信号仅需30秒钟左右，若每200米设置一套铁路监控设备，其30秒内可处理前方10公里的路段信息，完全可以适应200公里/小时以上的火车速度。目前因信号在铁轨中传递过程的衰减，机车监控设备一般只能收到5公里内的铁路监控设备的信息。

用触摸屏可按路段地址码选择显示各路段实时路况图像。同时中央处理器的图像识别软件，按路段地址码识别所接收的路段实时路况图像，并与所存储的正常路况图像比较，发现路况异常，即告警，并立即在显示器上显示故障路段图像。机车司机得到报警，可根据相关路段实时图像，在有效的刹车距离内提前采取应对措施。

中央处理器计算到达各路段的时间，向各路段的铁路监控设备发送列车预计在多少秒内即将到达的信号，中央处理器将需发送的信号用码分多址形式打包并送入信号处理装置调制成中频信号，经微波收发器将中频信号调制成射频信号，同时将射频信号进行功率放大，由双工器经铁轨信号感应器向各铁路监控设备发送指令信号。

信号传输设备的信号接收装置通过铁轨信号耦合器接收由机车送来即将到达的时间信号，送入列车信息屏幕，显示距离最近的列车的到达时刻，和/或列车到达本路段距此刻的时间。当列车到达时间距此刻小于60秒时，此信号经信号处理装置处理转为控制信号送入铁路监控设备的声光告警装置，其信号灯和告警喇叭同时发出声光告警。铁路监控设备能收到5公里内的机车监控设备发送的信息。

当中央处理器的图像识别软件发现某路段路况异常，在告警同时，中央处理器将故障路段地址码和路况图像数据通过微波收发器发送到铁路管理部门。

机车监控设备的微波收发器也可用于其它射频信号的接收，扩展使用功能，如接收有线广播电视信号，使行驶的列车实现广播电视的收听收视。

Claims (10)

1.一种铁路行车安全自动监控系统，包括铁路监控设备和机车监控设备；铁路监控设备包括设置在铁路重点地段沿线的摄像机和声光告警装置及信号传输设备，声光告警装置包括信号灯和告警喇叭；机车监控设备安装在机车驾驶室内，包括信号接收装置和显示器；其特征在于：

各路段的铁路监控设备有唯一的路段地址码；信号传输设备包括信号发射装置、信号接收装置、信号处理装置，安装在铁道旁；摄像机和声光告警装置与信号处理装置连接，信号处理装置连接信号发射装置和信号接收装置，信号发射装置和信号接收装置经双工器连接无线天线或安装于铁轨的铁轨信号耦合器；

机车监控设备，还包括中央处理器，信号接收装置为微波收发器和信号处理器；信号处理器有多地址图像解码和数据信号解码功能，中央处理器存储有沿线各路段正常路况图像和图像识别软件，微波收发器经信号处理器与中央处理器相连接，中央处理器连接显示器和输入设施，微波收发器经双工器连接无线天线或安装于机车下方的铁轨信号感应器。

2.根据权利要求1所述的铁路行车安全自动监控系统，其特征在于：

所述机车监控设备的显示器和输入设施为具有输入功能的触摸屏。

3.根据权利要求1或2所述的铁路行车安全自动监控系统，其特征在于：

所述铁路监控设备每套配置一台或两台分别朝向铁路相反走向的摄像机。

4.根据权利要求3所述的铁路行车安全自动监控系统，其特征在于：

在大于220米的监控重点路段上，铁路监控设备相互间隔90～110米。

5.根据权利要求1或2所述的铁路行车安全自动监控系统，其特征在于：

所述铁路监控设备还接有列车信息屏幕，列车信息屏幕与信号处理装置连接。

6.根据权利要求1或2所述的铁路行车安全自动监控系统的运行方法，其特征在于：

设置在铁路重点地段沿线的铁路监控设备的摄像机将现场图像视频信号送入信号传输设备的信号处理装置，视频数据经处理后调制为微波频段信号，由信号发射装置通过无线天线或铁轨信号耦合器将视频微波信号和该路段地址码经无线传输或经铁轨传输到列车的机车监控设备；列车的机车监控设备的微波收发器将经无线天线或铁轨信号感应器收到的各路段视频微波信号和路段地址码送入信号处理器，由其按地址码解码为各路段的视频信号，按路段地址码送入中央处理器存储，用输入设施可按路段地址码选择在显示器上显示各路段实时路况图像；中央处理器的图像识别软件，按路段地址码识别所接收的路段实时路况图像，并与所存储的正常路况图像比较，发现路况异常，即告警；中央处理器计算到达各路段的时间，向各路段的铁路监控设备发送列车到达时间的信号，中央处理器将需发送的信号送入信号处理装置处理后，经微波收发器调制和功率放大，由双工器经无线天线或铁轨信号感应器发送；各路段铁路信号传输设备的信号接收装置通过天线或铁轨信号耦合器接收到机车送来的即将到达的时间信号，当列车到达本路段时间小于60秒时，此路段的铁路监控设备接收的信号经信号处理装置处理转为控制信号送入铁路监控设备的声光告警装置，其信号灯和告警喇叭同时发出声光告警。

7.根据权利要求6所述的铁路行车安全自动监控系统的运行方法，其特征在于：

所述中央处理器向各路段的铁路监控设备发送列车到达的时间信号时，中央处理器将需发送的信号用码分多址形式打包并送入信号处理装置调制成中频信号，经微波收发器将中频信号调制成射频信号，同时将射频信号进行功率放大，再发送。

8.根据权利要求6所述的铁路行车安全自动监控系统的运行方法，其特征在于：

中央处理器的图像识别软件在发现路况异常告警的同时立即在显示器上显示故障路段图像。

9.根据权利要求6所述的铁路行车安全自动监控系统的运行方法，其特征在于：

中央处理器的图像识别软件在发现路况异常告警的同时，将故障路段地址码和路况图像数据通过微波收发器发送到铁路管理部门。

10.根据权利要求6所述的铁路行车安全自动监控系统的运行方法，其特征在于：

所述铁路监控设备还接有与信号处理装置连接的列车信息屏幕，其接收的列车到达的时间信号，送入列车信息屏幕，显示距离最近的列车的到达时刻，和/或列车到达本路段距此刻的时间。

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