基于雷達(dá)的鐵路橋梁防撞預(yù)警方案

一.范圍

本方案主要面向從事鐵路橋梁的規(guī)劃、設(shè)計、運維等業(yè)務(wù)活動的從業(yè)人員。

本方案適用于新建、改（擴）鐵路橋梁的規(guī)劃設(shè)計、運行調(diào)度、維護服務(wù)等階段。

二.引用文件

《安全防范報警設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性要求和試驗方法》（GB/T 15211）

《高速鐵路安全防護設(shè)計規(guī)范》（TB 10671）

《鐵路通信設(shè)計規(guī)范》（TB 10006-2016）

《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（Q/CR 575-2017）

GB 50139-2014 內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 22239-2019 信息安全技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)安全等級保護基本要求

GB/T 35274-2017 信息安全技術(shù) 大數(shù)據(jù)服務(wù)安全能力要求

中共中央國務(wù)院,《交通強國建設(shè)綱要》,中發(fā)〔2019〕39號,2019年

交通運輸部,《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》,交規(guī)劃發(fā)〔2019〕89號,2019年

交通運輸部,《推動交通運輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》,交規(guī)劃發(fā)〔2020〕75號,2020年

交通運輸部,《內(nèi)河航運發(fā)展綱要》,交規(guī)劃發(fā)〔2020〕54號,2020年

三.系統(tǒng)方案設(shè)計

3.1.方案概述

鐵路橋梁防撞預(yù)警系統(tǒng)采用監(jiān)測中心、現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備兩級架構(gòu)，通過部署在不同特點的鐵路橋梁沿線防區(qū)的前端探測設(shè)備，實時探測橋下河道內(nèi)船舶的運行情況，其系統(tǒng)架構(gòu)如下。本方案是可在重點橋梁沿線裝設(shè)，全天候、全覆蓋，具有智能感知識別、軌跡跟蹤、燈光自動預(yù)警、防碰撞告警、偏航預(yù)警、船流量監(jiān)控等功能的智能雷達(dá)+視頻監(jiān)測報警系統(tǒng)。

本系統(tǒng)可通過雷達(dá)探測航道內(nèi)運行的船舶，智能濾除水雜波和浮漂等誤報信息，實時跟蹤船舶的運動軌跡，輸出其距離、角度、速度等信息，對于設(shè)定警戒線以內(nèi)靠近的船舶，可觸發(fā)LED燈對橋梁補光，以改善船員視野，做好順利通過橋梁的準(zhǔn)備；對于偏航或超大船只，可控制告警燈和音柱等報警設(shè)備以提醒過往船只注意航線安全，避免偏航或碰撞橋梁；另外可驅(qū)動球機對船舶聚焦，從而事件信息和相應(yīng)的視頻可回傳到鐵路監(jiān)測中心。對于河面寬的河道，可架設(shè)多臺前端設(shè)備，完成覆蓋。系統(tǒng)應(yīng)用覆蓋如下圖所示。

3.2.防碰撞預(yù)警業(yè)務(wù)流程

防碰撞預(yù)警系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程包括船舶檢測、智能燈光、報警提醒、視頻聯(lián)動跟蹤、事件上報、屏顯監(jiān)控等重要功能模塊，主要業(yè)務(wù)流程見下圖：

船舶靠近預(yù)警及聯(lián)動處置流程如下：
1）雷達(dá)通過主動發(fā)射電磁波，利用多普勒效應(yīng)檢測到船只回波信號后，確定目標(biāo)的位置、航向等信息，如果符合告警條件，可進行告警處理；
2）對于靠近橋梁的過往船只，雷達(dá)驅(qū)動燈光設(shè)備進行照明，便于船員識別橋梁，增強視野；
3）對于偏航或超大船只，雷達(dá)驅(qū)動報警設(shè)備（音柱、音箱等聲音設(shè)備，和報警燈等），觸發(fā)聲光告警；
4）雷達(dá)確認(rèn)符合告警條件后，將目標(biāo)的坐標(biāo)信息（相對X,Y坐標(biāo)信息或經(jīng)緯度信息）轉(zhuǎn)換為球機最佳視野的PTZ信息，驅(qū)動球機旋轉(zhuǎn)和聚焦，捕捉到船只的視頻畫面；
5）雷達(dá)將事件（含目標(biāo)的實時位置信息）經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞給鐵路監(jiān)控平臺；
6）球機將視頻流傳遞到鐵路監(jiān)控平臺；
7）監(jiān)控中心完成事件和視頻的數(shù)據(jù)存儲功能；
8）監(jiān)控中心的顯示設(shè)備進行大屏顯示和告警；

3.3鐵路橋梁現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備設(shè)置方案

STS系列預(yù)警雷達(dá)可覆蓋100度視野范圍，一般水平照射，這樣左右可覆蓋±50度范圍。針對不同的河道寬度，可架設(shè)不同數(shù)量的監(jiān)測設(shè)備。
河道寬度在100米以內(nèi)的，只需要安裝一臺監(jiān)測設(shè)備；
河道寬度在100~200米的，可安裝兩臺監(jiān)測設(shè)備；
針對寬度可達(dá)200米以上的河道，可加大監(jiān)測設(shè)備的間隙為200米，此時可將雷達(dá)的朝向向一側(cè)偏轉(zhuǎn)30度，這樣可降低雷達(dá)視野的盲區(qū)范圍。

針對不同的架設(shè)位置以及河岸地理特征，需要繪制不同的防區(qū)，有效屏蔽掉岸上的行人、車輛或樹木帶來的虛警。
對于明顯偏離正常航道的船只，可配置球機連續(xù)跟蹤拍攝，利于后續(xù)視頻取證。

3.4關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

3.4.1雷達(dá)設(shè)備
（1）工作頻率范圍：24.00~24.25GHz；
（2）中心頻率誤差：≤±10MHz；
（3）發(fā)射功率：≤30dBm；
（4）★探測區(qū)域：通過與其探測面基準(zhǔn)軸成50°和-50°且相距1500米的船舶，可以正常探測到，并通過管理軟件進行顯示；
（5）★最遠(yuǎn)探測距離：1000米(行人)/ 2000米(車輛)/2000米（船舶）；
（6）距離精度：2米；
（7）盲區(qū)：≤20米(安裝高度5米)；
（8）角度精度：≤0.3°；
（9）★最小徑向速度，0.3m/s；
（10）檢測目標(biāo)個數(shù)：最大128；
（11）最大檢測速度：120km/h；
（12）誤報率：≤1次/12H；
（13）漏報率：非遮擋情況下無漏報；
（14）整機功耗：≤30W；
（15）★工作溫度范圍：-40℃ ～ +70℃；
（16）工作濕度范圍：5%RH～95%RH；
（17）★外殼防護等級IP67；
（18）通信接口：具備RS485接口和網(wǎng)口；
（19）支持球機聯(lián)動功能、雷達(dá)引導(dǎo)球機準(zhǔn)確定位目標(biāo)，控制聯(lián)動攝像機作近場抓拍，使工作人員可以及時準(zhǔn)確處理突發(fā)問題；
（20）雷達(dá)能夠準(zhǔn)確定位入侵目標(biāo)，輸出入侵目標(biāo)的距離、速度、角度信息，且可以識別船只特征，去除不相關(guān)的虛警；雷達(dá)可以識別目標(biāo)的運動軌跡，實現(xiàn)不間斷的連續(xù)跟蹤；
（21）自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)特征識別能力，雷達(dá)初次安裝后，具有特征識別的能力，自主識別探測范圍內(nèi)的樹木、灌木叢、晃動物體等，完成識別后可極大降低誤報，減輕人員工作強度；
（22）雷達(dá)產(chǎn)品電磁輻射符合中國國家環(huán)保部門批準(zhǔn)的《電磁輻射防護規(guī)定》，盡可能優(yōu)化智能視頻+雷達(dá)報警聯(lián)動機制，充分降低對雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)司乘、運維、檢修、乘客等人員人身電磁輻射。

注：STS系列雷達(dá)有多種型號可供選擇(STS1-4M STS1-12 STS1-13 STS2-1等)，并可根據(jù)系統(tǒng)需求定制化開發(fā)。

審核編輯黃宇