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(jì)、運(yùn)維等業(yè)務(wù)活動(dòng)的從業(yè)人員。

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

二.引用文件

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

《高速鐵路安全防護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10671）

《鐵路通信設(shè)計(jì)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(jí)保護(hù)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(guó)務(wù)院,《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》,中發(fā)〔2019〕39號(hào),2019年

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

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

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

三.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1.方案概述

鐵路橋梁防撞預(yù)警系統(tǒng)采用監(jiān)測(cè)中心、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備兩級(jí)架構(gòu)，通過(guò)部署在不同特點(diǎn)的鐵路橋梁沿線(xiàn)防區(qū)的前端探測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)探測(cè)橋下河道內(nèi)船舶的運(yùn)行情況，其系統(tǒng)架構(gòu)如下。本方案是可在重點(diǎn)橋梁沿線(xiàn)裝設(shè)，全天候、全覆蓋，具有智能感知識(shí)別、軌跡跟蹤、燈光自動(dòng)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(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

本系統(tǒng)可通過(guò)雷達(dá)探測(cè)航道內(nèi)運(yùn)行的船舶，智能濾除水雜波和浮漂等誤報(bào)信息，實(shí)時(shí)跟蹤船舶的運(yùn)動(dòng)軌跡，輸出其距離、角度、速度等信息，對(duì)于設(shè)定警戒線(xiàn)以?xún)?nèi)靠近的船舶，可觸發(fā)LED燈對(duì)橋梁補(bǔ)光，以改善船員視野，做好順利通過(guò)橋梁的準(zhǔn)備；對(duì)于偏航或超大船只，可控制告警燈和音柱等報(bào)警設(shè)備以提醒過(guò)往船只注意航線(xiàn)安全，避免偏航或碰撞橋梁；另外可驅(qū)動(dòng)球機(jī)對(duì)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(cè)中心。對(duì)于河面寬的河道，可架設(shè)多臺(tái)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(cè)、智能燈光、報(bào)警提醒、視頻聯(lián)動(dòng)跟蹤、事件上報(bào)、屏顯監(jiān)控等重要功能模塊，主要業(yè)務(wù)流程見(jiàn)下圖：

船舶靠近預(yù)警及聯(lián)動(dòng)處置流程如下：
1）雷達(dá)通過(guò)主動(dòng)發(fā)射電磁波，利用多普勒效應(yīng)檢測(cè)到船只回波信號(hào)后，確定目標(biāo)的位置、航向等信息，如果符合告警條件，可進(jìn)行告警處理；
2）對(duì)于靠近橋梁的過(guò)往船只，雷達(dá)驅(qū)動(dòng)燈光設(shè)備進(jìn)行照明，便于船員識(shí)別橋梁，增強(qiáng)視野；
3）對(duì)于偏航或超大船只，雷達(dá)驅(qū)動(dòng)報(bào)警設(shè)備（音柱、音箱等聲音設(shè)備，和報(bào)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(duì)X,Y坐標(biāo)信息或經(jīng)緯度信息）轉(zhuǎn)換為球機(jī)最佳視野的PTZ信息，驅(qū)動(dòng)球機(jī)旋轉(zhuǎn)和聚焦，捕捉到船只的視頻畫(huà)面；
5）雷達(dá)將事件（含目標(biāo)的實(shí)時(shí)位置信息）經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞給鐵路監(jiān)控平臺(tái)；
6）球機(jī)將視頻流傳遞到鐵路監(jiān)控平臺(tái)；
7）監(jiān)控中心完成事件和視頻的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；
8）監(jiān)控中心的顯示設(shè)備進(jìn)行大屏顯示和告警；

3.3鐵路橋梁現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)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(duì)不同的河道寬度，可架設(shè)不同數(shù)量的監(jiān)測(cè)設(shè)備。
河道寬度在100米以?xún)?nèi)的，只需要安裝一臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備；
河道寬度在100~200米的，可安裝兩臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備；
針對(duì)寬度可達(dá)200米以上的河道，可加大監(jiān)測(cè)設(shè)備的間隙為200米，此時(shí)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(duì)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(chē)輛或樹(shù)木帶來(lái)的虛警。
對(duì)于明顯偏離正常航道的船只，可配置球機(jī)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(cè)區(qū)域：通過(guò)與其探測(cè)面基準(zhǔn)軸成50°和-50°且相距1500米的船舶，可以正常探測(cè)到，并通過(guò)管理軟件進(jìn)行顯示；
（5）★最遠(yuǎn)探測(cè)距離：1000米(行人)/ 2000米(車(chē)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(cè)目標(biāo)個(gè)數(shù)：最大128；
（11）最大檢測(cè)速度：120km/h；
（12）誤報(bào)率：≤1次/12H；
（13）漏報(bào)率：非遮擋情況下無(wú)漏報(bào)；
（14）整機(jī)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(hù)等級(jí)IP67；
（18）通信接口：具備RS485接口和網(wǎng)口；
（19）支持球機(jī)聯(lián)動(dòng)功能、雷達(dá)引導(dǎo)球機(jī)準(zhǔn)確定位目標(biāo)，控制聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)作近場(chǎng)抓拍，使工作人員可以及時(shí)準(zhǔn)確處理突發(fā)問(wèn)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(shí)別船只特征，去除不相關(guān)的虛警；雷達(dá)可以識(shí)別目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)不間斷的連續(xù)跟蹤；
（21）自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)特征識(shí)別能力，雷達(dá)初次安裝后，具有特征識(shí)別的能力，自主識(shí)別探測(cè)范圍內(nèi)的樹(shù)木、灌木叢、晃動(dòng)物體等，完成識(shí)別后可極大降低誤報(bào)，減輕人員工作強(qiáng)度；
（22）雷達(dá)產(chǎn)品電磁輻射符合中國(guó)國(guó)家環(huán)保部門(mén)批準(zhǔn)的《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》，盡可能優(yōu)化智能視頻+雷達(dá)報(bào)警聯(lián)動(dòng)機(jī)制，充分降低對(duì)雷達(dá)覆蓋范圍內(nèi)司乘、運(yùn)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(hào)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(kāi)發(fā)。

審核編輯黃宇