軌道交通運營cbc系統(tǒng)的應用與發(fā)展

軌道交通運營cbc系統(tǒng)的應用與發(fā)展

目前的gps系統(tǒng)在一定程度上滿足了地鐵站和控制中心的安全配置，并為每個車站和中心的列車司機提供了關于運營、災害、救災、乘客分流和其他方面的視覺信息。此外，它還用于市政秘書處對整個車站公共區(qū)域的安全監(jiān)控。各車站主要監(jiān)視本站與行車安全、客流量有關的現(xiàn)場,控制中心監(jiān)視全線各車站客流量、行車安全和防火救災相關的場面。但是以上設備只解決了地鐵車站的安全防范,對移動的列車和列車上的乘客而言還是一個空白。為解決地鐵全方位的安防和信息發(fā)布需求,軌道交通車載可采用千兆骨干交換網(wǎng)、車地無線雙向傳輸系統(tǒng)、車載CCTV系統(tǒng)和電源等設備有機結合的方式,解決地鐵列車的安防和信息發(fā)布需求,實現(xiàn)高清晰數(shù)字視頻在地鐵運行車輛的實時播出,車站值班員、控制中心調(diào)度員、車輛段車務人員對駕駛人員和列車車廂內(nèi)的實時圖像監(jiān)控,列車駕駛員對前方車站旅客候車情況的實時監(jiān)控。目前CCTV系統(tǒng)正從模擬系統(tǒng)向模數(shù)結合演變,隨著計算機技術進一步發(fā)展與應用,CCTV系統(tǒng)將向全數(shù)字化方向發(fā)展,采用數(shù)字化技術,可以充分發(fā)掘數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點,使大型網(wǎng)絡化電視監(jiān)控系統(tǒng)的設計更為合理,并為智能CCTV系統(tǒng)的應用提供較有利的條件。網(wǎng)絡化技術的引進,打破了模擬CCTV系統(tǒng)相對封閉的形式,解決了與其他系統(tǒng)連接較為困難的問題。從理論上說,只要網(wǎng)絡可以到達的地方,就可接收電視監(jiān)控的信號,并可進行相應的控制,因此對運行的列車進行實時監(jiān)控成為可能。1車臺錄像視頻傳輸系統(tǒng)充每節(jié)車廂內(nèi)外設若干臺攝像機(建議攝像機分別安裝于列車的各車廂和首尾,形成一個獨立的實時圖像監(jiān)控系統(tǒng),外部攝像頭安裝在列車的兩端,提供軌道和隧道內(nèi)的圖像);對應每臺攝像機設1臺數(shù)字編碼器;每節(jié)車廂內(nèi)設1臺以太網(wǎng)交換機,各節(jié)車廂的以太網(wǎng)交換機以環(huán)接方式構成1個自愈局域網(wǎng);每輛車兩端各設置1套車載服務控制器和1套車載網(wǎng)絡錄像機,分別管理、存貯車載圖像信息,保證系統(tǒng)的可使用性,并能控制攝像機圖像從車載系統(tǒng)向軌旁設備的傳輸(支持同時傳輸1～14個攝像機的圖像至控制中心)。其中列車兩端的2套視頻服務器互為備份(熱備方式),2套網(wǎng)絡錄像機則為冗余備份。車載CCTV系統(tǒng)結構如圖1所示。2車載視頻編碼系統(tǒng)車載CCTV必須能夠可靠有效地監(jiān)控列車內(nèi)部情況,將相關情況以圖像方式進行錄像,并通過車地之間的無線網(wǎng)絡按照調(diào)度員的要求實時傳輸?shù)絆CC,還必須實現(xiàn)與車載其他系統(tǒng)的聯(lián)動等功能。具體來說,本方案能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能。(1)車廂內(nèi)攝像機,安裝在合適位置,可以有效覆蓋車輛兩側的車門、緊急對講點,做到整個車廂無盲點視頻監(jiān)控。(2)車頭車尾攝像機,監(jiān)視車輛兩端的逃生門及駕駛操作臺,具備高靈敏度,可以在車輛高速行駛時有效辨別車輛外部指示燈的形狀及顏色。(3)車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的每個圖像都可以通過車載視頻編碼器的內(nèi)置字符功能疊加車體號及攝像機號,并標注經(jīng)同步后的時間戳和日期信息。(4)車載CCTV系統(tǒng)可以通過車載視頻編碼器直接發(fā)送低碼流速率的視頻流,跨越車地無線網(wǎng)到達OCC。如果車地無線網(wǎng)不具備路由功能,車載視頻編碼器發(fā)送出來的低碼流速率視頻流可以通過車載視頻服務器轉發(fā)到OCC,無論哪種方式都可以最高限度保證圖像實時性。(5)車載視頻編碼器采用先進的編碼技術,具備良好的壓縮比及抗誤碼性。由于無線通道(尤其在車輛高速行駛時)的高誤碼率特點,視頻編碼器必須采用最有效的編碼技術,他具備對不同包長的支持、對TCP傳輸方式的支持、亂序重組等功能,能夠在誤碼率相對高的無線網(wǎng)絡上最大限度保證實時圖像質(zhì)量。(6)車載視頻錄像機可以在列車啟動后自動開始錄像,在車輛進入停車場后自動停止錄像。車載視頻編碼器直接發(fā)送高碼流速率的視頻流到車頭車尾的視頻錄像機,錄像存儲時間可以達到100h。(7)車載錄像可以在車輛運行時通過車地無線網(wǎng)實現(xiàn)遠程調(diào)用(需占用車地無線系統(tǒng)帶寬),也可以在車輛非運營時通過實地更換內(nèi)置的錄像硬盤而實現(xiàn)。(8)車載CCTV系統(tǒng)可以通過車載服務器與車載TMS系統(tǒng)進行聯(lián)動,如調(diào)用車頭車尾的圖像時可以將相關互動信息發(fā)送給車載服務器,由服務器轉發(fā)給TMS系統(tǒng)并打開相關電燈。車載TMS同時可以將一些命令通過車載服務器轉發(fā)給車載CCTV系統(tǒng),如視頻切換、設置、傳輸甚至緊急剎車觸發(fā)的TMS命令,并可以同時觸發(fā)車載CCTV系統(tǒng)以便將覆蓋相關區(qū)域的圖像實時發(fā)送到OCC。(9)車載CCTV系統(tǒng)基于車載工業(yè)級以太環(huán)網(wǎng),以太環(huán)網(wǎng)具備環(huán)網(wǎng)自愈功能,能夠在傳輸介質(zhì)發(fā)生斷裂時自動恢復,不影響整體系統(tǒng)的任何功能。(10)車載CCTV系統(tǒng)采用雙視頻服務器和錄像機結構,兩端的視頻服務器和錄像機對所有圖像進行同時錄像,實現(xiàn)圖像的備份。但是對OCC實時圖像的調(diào)用采用一主一熱備的工作方式,如果無線系統(tǒng)支持路由功能,兩端的視頻服務器和錄像機可以同時工作,同時支持OCC對車載圖像的實時調(diào)用。(11)車載CCTV系統(tǒng)具備全部設備的自檢及日志功能,所有設備的自檢信息同時發(fā)送給兩端的視頻服務器,兩端的視頻服務器將此信息和自身的自檢信息發(fā)送給TISCS服務器,也將相關日志發(fā)送給其他子系統(tǒng)。(12)車載CCTV系統(tǒng)還具備實時報警功能,發(fā)生任何故障都可以實時將CCTV系統(tǒng)信息通過車載服務器主動匯報給TMS。(13)車載圖像一旦到達OCC后,會通過數(shù)字視頻編碼轉換器在數(shù)字領域無損轉換為符合要求的編碼格式,最大限度上保證實時調(diào)用的車載圖像質(zhì)量。(14)車載CCTV系統(tǒng)符合上海軌道交通上層網(wǎng)《指導意見》所規(guī)定的協(xié)議規(guī)范,只需要通過數(shù)字視頻編碼轉換器轉換其視頻編碼格式就可被本線和上層網(wǎng)所有節(jié)點調(diào)用。(15)OCC通過改變車載視頻編碼器與視頻編碼轉換器的對應關系實現(xiàn)對車載圖像的實時調(diào)用。(16)車載圖像的共享全部在OCC通過數(shù)字視頻編碼轉換器實現(xiàn)。(17)能夠通過與OCC所獲得的無線網(wǎng)絡帶寬容量信息及目前調(diào)用的車載圖像路數(shù)進行動態(tài)互動,最大限度地利用無線網(wǎng)的帶寬資源為監(jiān)控中心提供高質(zhì)量的圖像。(18)能夠保證視頻流和控制命令在傳輸、存儲、交換過程中的機密性、完整性和正確性。車載視頻系統(tǒng)及視頻服務器要求能夠提供多種方式以確保視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全,如所有控制及設置命令具備確認功能,防止誤操作,如果出現(xiàn)錯誤指令,不會導致系統(tǒng)運行中斷或出現(xiàn)黑屏;具備完善的人員管理機制,確保移動介質(zhì)在非授權狀況下不可植入系統(tǒng);數(shù)字視頻傳輸及控制系統(tǒng)中所有的控制命令可以通過加密方式在傳輸系統(tǒng)內(nèi)進行傳輸,確?？刂泼畹耐暾?網(wǎng)絡控制器、視頻管理臺、視頻編解碼器在建立連接時使用權限及身份認證機制,具備完全的握手協(xié)議,防止連接盜用;視頻編碼器可以發(fā)送經(jīng)過加密的數(shù)字視頻流,使其無法篡改或模仿;所有的用戶名和密碼經(jīng)過加密后存貯在系統(tǒng)中,防止非授權的盜用;具備將系統(tǒng)全部信息自動備份功能,能夠在最短時間內(nèi)使系統(tǒng)恢復到正常運行狀態(tài)。(19)車載圖像通過無線方式傳輸,并接入傳輸系統(tǒng)后轉換成MPEG2,由OCC的視頻解碼器還原并顯示在監(jiān)視器或大屏上。車載的視頻編碼器采用一體化H.264視頻編碼器,每個編碼器通過同軸電纜與攝像機連接一一對應。每個編碼器通過其自身獨立的10/100M以太網(wǎng)口與傳輸設備上的100M以太網(wǎng)端口一一連接。(20)車載數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為無線網(wǎng)絡帶寬的最大用戶,必須具備網(wǎng)絡風暴的防止及抑制機制。車載視頻編碼器及視頻管理臺能夠提供多種方式對網(wǎng)絡風暴進行防止及抑制,如果發(fā)現(xiàn)視頻編碼器無法與對應的視頻解碼器進行通訊,則停止發(fā)送數(shù)字視頻流。一旦網(wǎng)絡或視頻解碼器恢復正常狀態(tài),視頻編碼器自動重新啟動數(shù)字視頻流的發(fā)送。這種機制確保車載視頻能夠最安全地使用車地之間的無線通道。3結論1.1羅地亞站的信號布局羅湖站信號布置平面如圖1所示。1.2運營管理中常用的安全防范工具站前折返一般采用交替接發(fā)車方式,分析站前折返的折返間隔時分時,主要應考慮以下2種情況?？傊?CCTV系統(tǒng)為地鐵運營管理者提供一個直觀、實時、真實的現(xiàn)場圖像畫面,是地鐵運營管理中一種極為有效的安全防范工具,也是公安部門在治安防范中事前預防、事中發(fā)現(xiàn)、事后處置的有效手段。對達到有效組織、指揮列車運營、提高軌道交通運營能力、