机车电子添乘系统V1.docx
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机车电子添乘系统V1
机车电子添乘装置
概述
铁路运输安全自铁路建设以来，都是铁路运输中重中之重，并为此建立了种种规章制度。
如为各个岗位制定了详细的作业标准，为铁路事故分析制定了各种办法，为路外伤外提供了切实可行的操作程序。
但随着新的铁路法实施，岗位精细化管理，原来管理中存在的问题由不明显变得突出，如作业标准化监督问题，客观、公正的事故分析定责问题，路外伤亡证据提供问题等。
监督和要求现场作业人员标准化作业，其根本的目的是减少和防止铁路事故的发生。
为此，领导的添乘，管理人员的添乘，而且规定了详细的添乘标准。
但事实是添乘人员在的时候，傻瓜才简化作业，添乘人员不在的时候，作业人员该咋干还咋干，该简化的绝对不按标准干。
久而久之，添乘人员发现不了问题，作业人员习以为常，添乘也就流于形式。
铁路事故分析，自铁路建设以来就是头疼的问题。
一是缺少有效的事故现场依据，只能依靠事故现场有关人员的回忆，安检人员依靠经验来判断事故的大概过程。
二是各个部门为了保护自己的利益，在一些模糊问题上纠缠不休，使本来简单明了事实变得复杂，最后定责时只能各打五十大板。
发生了事故本来通过分析是为了防患于未然，但最终的结果却以初衷相反。
铁路路外伤亡，在实施新的铁路法前基本按照国务院1977年制定的办法处理和赔偿，对铁路的效益影响微乎其微。
但新的铁路法实施，要求被告方提供无责证据，以及法院判决时的弱势原则使铁路处于十分被动的地位。
以上三个问题是铁路管理中的热点问题，也是铁路管理中的头疼问题。
机车电子添乘装置的开发与研究正是为了从根本上解决这些问题。
机车电子添乘装置原理
1、机车电子添乘装置原理方框图
司机图象.
司机声音
副司机图象
副司机声音输出
前端线路、信号
后端线路、信号输出
2、原理说明
1）、视频1，视频2为红外线摄像头，采集司机室司机、副司机图象信号。
保证在司机室在规定的照明条件下，图象清晰。
2）、视频3、视频4为低照度摄像头，保证在夜间照明条件下，线路、信号图象清晰。
3）、音频1音频2为高保真、指向性好的拾音器。
4）、主板对输入的视频、音频信号进行实时压缩处理，并将压缩好的数据存储到160G硬盘中。
5）、操作控制面板对主板功能进行管理与设置。
6）、系统电源使用由机车提供的DC110V直流电源。
7）、地面工作站实现不同机车录像资料同时在网上查询、浏览。
机车电子添乘装置在铁路管理中的应用
铁路运输的特点是所有作业都是围绕着机车进行，只要对机车运行前方线路、信号、司机室进行有效的监督，并保证机车运行前方有效的监督宽度，就能在监督作业人员标准化作业，事故分析，路外伤亡提供证据方面起到良好的作用。
1、机车电子添乘装置在监督作业人员标准化作业方面的作用
要求一线人员标准化作业，是保证铁路运输安全的第一道防线。
由于铁路作业的分散性，管理上的条块制，即机务的管不了工务的，工务的管不了车务的。
因此，扳道工不按标准接车，机车乘务员管不着，机车乘务员睡觉车务没法管。
机车电子添乘装置，司机室两个摄像机，监督着司机、副司机工作状态，如运行图中睡觉没睡觉，副司机有没有越权操纵，有没有按照标准进行呼唤应答等。
司机室的语音记录设备实时记录了司机室内所有语音，有效的监督了调车员和司机在调车作业期间的联系过程。
机车前方的两个摄像机实时记录了车钩附近、机车前方7-100米线路信号情况，监控宽度大约3条轨道。
车钩附近的监控一是为司机连挂提供方便，司机可根据屏幕显示查看车钩状态，是全闭、半开、全开，可根据机车与车辆车构距离掌握机车运行速度，避免挂响钩。
二是调车员是否按规定进行连挂作业，是否按规定检查连挂后的车辆状态。
监控机车运行前方7-100米摄像机，实时记录了机车运行前方道路、信号道口、道岔等情况，监控宽度大约3条轨道。
前方线路的监控一是监控线路道岔开位，信号状态，曲线辅助司机瞭望。
二是监督车站值班人员是否按规定接车，扳道工是否按规定扳道，道口值守人员是否按规定接车等。
如大道口两侧双人防护接车，但两个人为了自己方便休息，尤其是夜间，一个人出来接车，扳道工将道岔按规定转换后，尤其是冬天，自己猫在板道房内不按规定出来接车等。
司机室内的机车速度监控附件，实时记录了机车运行速度，它有效的约束了机车乘务员的超速行为，解决了路企之间关于运行速度之间的种种矛盾。
总之机车运行前方两个摄像机实时监控了所有作业人员的作业状态，对所有作业人员是一种无形的监督，是铁路实现标准化作业，精细化管理的直接有效手段。
2、机车电子添乘装置在事故分析、定责方面的作用
1）、事故过程一目了然
司机室内两个摄像机，机车外部两个摄像机实时记录了事故前后线路、信号、人员活动过程。
语音设备实时记录了事故前后机车鸣号、制动、机车乘务员话语等。
机车速度附件实时记录了机车事故当时的运行速度及减速过程。
机车电子添乘装置将司机室、线路、机车速度、语音进行了高清晰合成，回查录像就如你当时在机车目睹事故发生过程一样。
2）、简化了事故分析过程
如前所述，事故分析是安检人员最头疼的问题，有理的理直气壮，无力的强争三分。
公说公的事，婆说婆的理。
机车电子添乘装置基本不用事故各方阐述事故过程，大家坐在一起，观看事故整个过程录象。
谁的责任，谁的过错一目了然。
过去推诿、扯皮的事得到了根本的解决。
3）、事故定责公正、客观
机车电子添乘装置真实记录了事故前后机车速度、机车乘务员工作过程、运行前方线路、信号、道岔、道口等情况。
大家坐在一起，谁都知道规章是如何定的，根据事故性质谁该承担什么样的责任，无需争辩。
事故处理人员也能以客观、公正的态度处理事故，真正起到惩前启后的作用。
3、机车电子添乘装置在路外伤亡中的作用
前面提到，在路外伤亡处理过程中法院需要被告方提供无责证据，即发生事故前后乘务员是否鸣号警示行人、车辆，是否采取非常制动避免事故，机车运行是否超速，是否是行人车辆抢道等。
机车电子添乘装置它实时记录了事故前后机车乘务员采取所有措施过程，机车鸣号、机车制动、机车速度、行人、车辆抢道过程。
为铁路处理路外事故提供了有理、有利的证据。
避免一些不必要的纠纷。
机车电子添乘装置应用效果
机车电子添乘装置在监督作业人员标准化作业，客观、公正分析事故、定责，路外伤亡提供证据方面具有独特的优势，是保证铁路运输安全的重要手段和措施。
它提升了铁路安全管理的科技含量，提高了铁路安全管理的效率。
1）、降低了事故件数，减少了路外伤亡
机车电子添乘装置能有效约束现场作业人员规范自己的行为，自觉执行标准化作业，为减少和防止事故提供人为保障。
如潞安矿务集团由过去平均每年15件左右的路外伤亡降低到今年的4起，挂响钩事情彻底杜绝，路内事故仅发生两起。
防止路外伤亡22起。
2）、降低了安全管理直接成本
过去添乘和夜间检查是安全管理人员的工作任务之一。
如开车预蹲在某个位置，检查机车是否超速，道口值守人员是否按规定接车等。
有了机车电子添乘装置，安全管理人员就可从网上直接浏览每个现场工作人员的工作过程，无需再到现场蹲点，处理违章有理、有据。
3）、增加了违章信息的透明度
具有授权许可的安全管理人员可以通过地面工作站浏览机车电子添乘装置的录像信息。
安检人员在观看录像的过程中，不像过去针对某一个部门，进行检查，而是对所有作业人员的作业过程进行评估。
这里没有人情的成分，而且处理有理、有据。
如有的单位为了防止违章者狡辩，用数码相机拍摄违章者当时的违章信息；有的关系不错，对违章睁一只眼，闭一只眼的事情不会再发生。
由于录像信息共享，任何人没法掩盖违章信息的曝光，因此，，违章信息透明度的增加既是对一线作业人员的无形约束，也是对安检人员自身形象地树立也有促进作用。
4）、真正做到变安全管理为大家的事
过去，虽然大家每天都在抓安全，但实际真正抓安全的就哪么几个管安全的人，领导深入实际，只要一线作业人员不是睁眼瞎，领导是发现不了违章的。
但机车电子添乘装置把所有作业过程放在了网上，领导坐在办公室就可以浏览一线作业人员的工作情况，甚至还可发现一些安检人员都没发现的事。
真正做到变安全管理为大家的事，安全措施有的放矢。
5）、做到了信息共享
机车电子添乘装置不仅在保证铁路运输安全方面具有独特的作用，而且在提高工作效率、对盗窃铁路物资也是无形的威慑。
如工务为了检查线路物料摆放情况，过去必须到现场走一趟，现在只要根据机车交路，从网上浏览就可直观地了解，既省力又省工。
盗窃铁路物资是铁路周边某些村民自认为发财的捷径之一，机车安装的机车电子添乘装置相当于增加了一批巡道工，无形中对这些人产生了一种威慑。
主要技术指标：
工作模式：
动车录像/全程录像。
电源：
DC110V±20%
视频参数：
视频输入：
PAL制（625线/幀，50场/秒）
四路复合视频输入（BNC接口，1VP-P75Ω）
视频输出：
PAL制（625线/幀，50场/秒）
四路复合视频BNC接口，1VP-P75Ω）
音频参数：
音频输入：
两路音频输入（莲花头，20-100mv，1KΩ）
音频输出：
一路音频输出（莲花头，20-100mv，1KΩ）
压缩算法：
视频压缩：
MPG4，音频压缩：
G.722
图像分辨率:
704*576
音频采样率:
8K采样/秒,16bit/采样点
录像画质:
画质共分1,2,3,4档，1档画质最高。
操作系统：
嵌入式实时操作系统（RTOS）
网络接口：
10M/100M自适应以太网端口
主机功耗：
30W
主机安装
外部摄像机安装
机车速度表
显示器安装
系统功能：
1、对司机、副司机在机车司机室内活动的声音、图象进行实时记录。
2、对机车运行前方7-100m之间的线路、信号进行实时录像。
3、录像模式：
全程录像或者机车动车录像（包括动车前30秒和停车后30秒录像）。
4、地面工作站能热拔插硬盘，直接实现网上浏览。
机车电子添乘装置功能扩展
Ⅰ、动力间、电器间图像监控及火灾预警装置
动力间、电气间图像监控及火灾预警装置的作用：
1、利用图像和烟雾报警相结合的方式对动力间、电器间火灾进行预警。
2、利用动力间摄像头监督乘务员巡检。
3、当副司机在机车进入隧道前按下监视器下方“前方”键，监视器显示前方线路，帮助司机辅助瞭望，在进入曲线按下“后方”键显示后方车辆状态，避免意外事故发生。
4、当机车运行前方出现塌等意外事故时，机车乘务员利用配备的移动摄像头对事故进行图像和语音说明。
动力间、电气间图像监控及火灾预警加装方案
烟雾报警器
动力间电器柜外部摄像头2
监视器1监视器2
动力间1动力间2整流柜电器柜
摄像头移动摄像头
外部摄像头1
说明：
1、动力间摄像头1、2对角安装，整流柜、电器柜垂直安装，均采用ZC-D103PHA摄像头。
2、动力间烟雾报警器安装在动力室两侧，电器柜烟雾报警器安装在电器柜两侧。
3、监视器1、2安装在司机室Ⅰ、Ⅱ端的副司机座前。
4、控制模块、车载主机根据具体情况选择安装位置。
功能介绍：
1、车载主机对动力间摄像头1、2，整流柜、电器柜摄像头采集的图像信息实时录像。
2、控制模块作用;
1）将动力间摄像头1、2，整流柜、电器柜摄像头采集的图像信息一分为二，一路用于监视器显示，一路用于车载主机录像。
2）按司机控制要求显示四画面、单画面，前方线路还是后方车辆状态。
3）烟雾报警器动作后，强制把监视器画面切换到动作报警器位置的摄像头画面，并使安装监视器内部的蜂鸣器鸣响或者语音模块报警。
3、监视器作用
1）、按键板控制监视器显示四画面、单画面。
2）、当副司机在机车进入隧道前按下“前方”键，监视器显示前方线路，在进入曲线按下“后方”键显示后方车辆状态。
3）、安装在司机室Ⅰ、Ⅱ端的监视器仅在司机操纵端显示。
Ⅱ、列车推进前方线路无线传输装置
列车推进作业目前存在的安全隐患
1、列车推进作业前方车辆遮断机车乘务员瞭望视线，机车乘务员操纵带有盲目性。
2、机车乘务员操纵依靠调车员的旗语或者手信号指挥，事故概率高。
3、在行车安全方面没办法实现安全互锁。
因此，在列车推进作业中撞土挡，挤岔子时有发生。
列车推进前方线路无线传输装置工作原理
列车推进前方线路无线传输装置利用高速双CCD图象采集器采集列车推进前方线路信息，利用2.4G无线传输模块将列车推进前方线路信息传输到机车，机车乘务员观看座前屏幕，了解运行前方线路信息。
列车推进前方线路无线传输装置由机车部分和列尾线路信息采集部分组成。
列车推进前方线路无线传输装置
机车部分由天线、2.4G无线接收模块、分频器、液晶屏、车载录像机等组成。
天线、2.4G无线接收模块组成列车推进前方线路无线传输装置信息接收单元，分频器、液晶屏、车载录像机组成列车推进前方线路无线传输装置信息显示和储存单元。
列尾线路信息采集部分由天线、2.4G无线发射模块、高速双CCD图象采集器组成。
天线、2.4G无线发射模块组成列车推进前方线路无线传输装置信息发射单元，CCD图象采集器组成列车推进前方线路无线传输装置线路信息采集单元。
列车推进前方线路无线传输装置解决的关键技术问题
1、采用集成天线，最大限度减少信号衰减。
天线与发射或者接收机之间的馈线每延长1米，信号就会衰减1-2db,也就是说，馈线越长，信号衰减越大。
为了最大限度减少馈线对信号衰减的影响，把接收和发射模块与天线做成一体。
采用特殊结构的外壳，尽量加大天线发射和接收的角度，适应铁路小半径曲线图像信息传输需要。
集成天线不仅减少了信号衰减，而且使整个装置体积大大减少，防雨、抗干扰性能大大提高。
2、采用动态补偿模块对图像信号进行放大、补偿。
列车推进前方线路无线传输装置信号发射和接收都处于移动之中，机车接收单元接收到的信号会产生变形和衰减，如果不对信号进行放大和校正，屏幕显示的图像信息将产生变形和干扰纹。
CCD芯片将光信号转换成电平信号，色度、色温等信号都有最高和最低电平，如果采集的图像信息电平超过规定值，系统将自动对这些不合理电平进行纠正和补偿。
双CCD芯片一个芯片用于彩色图像处理，一个用于黑白图像处理，即夜间图像处理。
3、车载录像机采用MPG4格式独立编码及播放器。
车载录像机图像编码采用MPG4格式独立编码，即串联编码格式，因此图像不能用一般的手段进行挖补和修改，在法院可作为证据使用。
4、宽输入电源技术解决机车电源电磁干扰、浪涌电压、电流对车载图像编码器的工作的影响问题。
机车控制电源是将启动发电机发出的交流电通过整流柜整成110V直流电，但如果电压调整器工作不正常，就会产生浪涌电压、电流，因此需要对它进行隔离和处理。
本系统为了解决这个问题采用了两个办法，一是电源输入端采用宽电源输入技术，即电源从90-140V变化电源都能输出稳定的12V、5V直流电。
第二是采用大功率∏型滤波器，对输入的浪涌电压、电流进行吸收，稳定电源电压。
5、采用锂电池作为列尾线路信息采集部分的电源，大大减轻了列尾线路信息采集部分的重量。
列尾线路信息采集部分需要经常移动，重量和方便的固定方式是本装置研发首先考虑的主要问题。
采用大功率锂电池即保证了列尾线路信息采集部分对电能的要求，又大大减轻了整机重量。
锂电池串并联使用，容易造成自放电，充电不均匀，电池寿命衰减过快。
本装置为了解决这些问题，在串并联锂电池之间加装了电源保护板，避免自放电，并实现单节电池充电，延长电池寿命。
列车推进前方线路无线传输装置应用效果
列车推进前方线路无线传输装置通过在开滦集团唐山运输部使用，解决立下几个问题
1、解决了机车乘务员推进作业瞭望问题。
列车推进时，机车乘务员通过安装在司机室墙壁上的屏幕观察推进前方线路状态，消除了瞭望死角。
通过与调车员旗语或者手信号确认行车。
实现了安全互锁，防止了由于调车员指挥错误造成的事故。
2、为事故分析提供客观依据
列车推进前方线路无线传输装置一方面将信号传给屏幕，让机车乘务员了解前方线路信息，一方面将信号传给车载录像机，对列车推进过程线路信息进行录像。
当列车推进过程中出现事故或者违章现象，通过回放录像，就可清楚界定事故的责任者。
减少了纠纷，处理事故客观、公正。
3、消除了安全隐患，实现了列车推进作业安全互锁
过去，列车推进作业，安全主要掌握在调车员手上。
调车员一旦指挥失误，事故就不可避免。
为了减少事故，不得不降低列车推进速度，保证行车安全。
列车推进前方线路无线传输装置能将推进前方线路清楚的传输到机车上，使机车乘务员操纵有的放矢，与调车员手语或者手信号相配合，在列车推进作业过程中筑起了两道安全防线。
消除了安全隐患，实现了列车推进作业安全互锁。
列车推进前方线路无线传输装置适应铁路安全管理要求，为解决列车推进作业安全隐患提供了新的思路。
随着本装置在运用中暴露的问题逐步解决，列车推进前方线路无线传输装置将在铁路列车推进作业中发挥着重要作用。
Ⅲ、双司机室加装车钩图像监控
双司机室加装车钩图像监控装置的作用：
1、为乘务员联挂作业提供车钩附近图像信息，防止错钩，挂响钩。
2、为行车事故，路外伤亡提供最终过程。
3、推进作业联挂时，提供后端车钩附近图像信息。
3、当副司机在机车运用过程中，按下“Ⅰ端线路”键，监视器显示Ⅰ端线路；按下“Ⅰ端车钩”键，监视器显示Ⅰ端车钩；按下“Ⅱ端线路”键，监视器显示Ⅱ端线路；按下“Ⅱ端车钩”键，监视器显示Ⅱ端车钩帮助司机辅助瞭望。
双司机室加装车钩图像监控装置加装方案
Ⅱ端线路摄像机
监视器1监视器2
Ⅰ端车钩摄像机Ⅱ端车钩摄像机
移动摄像机
Ⅰ端线路摄像机
拾音器
说明：
1、Ⅰ，Ⅱ端车钩摄像机安装在车体两端中部，均采用ZC-D103PHA摄像机。
3、监视器1、2安装在司机室Ⅰ、Ⅱ端的副司机座前。
4、控制模块根据具体情况选择安装位置。
5、移动摄像机用于机车内部故障摄像。
功能介绍：
1、车载主机对运行端司机室、运行前方线路摄像机采集的图像信息实时录像。
对运行端监视器显示图像实时录像。
2、控制模块作用;
1）将外部摄像机采集的图像信息一分为二，一路用于监视器显示，一路用于车载主机录像。
2）按司机控制要求显示外部摄像机采集信息。
3、监视器作用
1）、按键板控制监视器显示画面。
2）、安装在司机室Ⅰ、Ⅱ端的监视器仅在司机操纵端显示。
4、移动摄像机作用
当机车发生故障，乘务员利用移动摄像机采集故障部位信息，帮助管理人员了解故障基本信息，为故障处理提供现场依据。
它由移动摄像机和拾音器组成。
Ⅳ：
机车乘务员巡检监督装置
机车加装乘务员巡检监督装置主要用于监督机车乘务员停轮巡检作业和监督燃油非正常流失。
机车加装乘务员巡检监督装置方案：
原理说明：
摄像机1、2安装在机车司机室大端侧，采集大端两侧图像信息。
图像转换模块安装在原机车电子添乘主机内。
巡检按钮+巡检指示灯+5分钟延时控制安装在司机室墙壁上。
巡检按钮用于司机巡检时，按下巡检按钮给图像转换模块一个转换信号，将司机室两路摄像机切换到摄像机1、2。
同时巡检指示灯亮。
巡检完成后，实际断开巡检按钮，给图像转换模块一个转换信号，将摄像机1、2切换到司机室两路摄像机。
同时巡检指示灯灭。
当司机忘记关断巡检按钮，5分钟后系统自动实现转换。
转换板主要用于司机室两路摄像机和摄像机1、2之间的切换。
车载主机主要用于对摄像机采集的图像信息进行录像。
机车电子添乘装置清单
单司机室
序号
名称
数量
1
拾音器
1
2
摄像机（红外线）
4
3
摄像机（低照度
2
4
车载主机
1
5
支架
7
6
线缆（包括护套）
7
硬盘
2
8
机车速度插入模块
`1
9
图象转换模块
1
10
液晶屏
1
双司机室
序号
名称
数量
1
拾音器
2
2
摄像机（红外线）
4
3
摄像机
2
4
车载主机
1
5
支架
7
6
线缆（包括护套）
7
硬盘
2
8
机车速度插入模块
1
地面工作站:
1台型
视频分析服务器1台
硬盘阵列存储器1台
地面分析系统（软件）1套
（每一个机车集中地区配一台）
车载设备调试设备:
调试电缆2根摇控器1个
80G移动硬盘1个
工具：
110V电络铁1把
动力间、电器间图像监控及火灾预警装置
序号
名称
数量
1
摄像机（红外线）
4
2
车载主机
1
3
支架
12
4
线缆（包括护套）
12
5
硬盘
2
6
监视器
`2
7
控制模块
1
8
烟雾报警器
4
9
蜂鸣器或者语音模块
2
10
移动摄像
1
11
有线移动摄像
1
列车推进前方线路无线传输装置
序号
名称
数量
1
拾音器
1
2
摄像机（红外线）
1
3
无线发射模块
1
4
无线接收模块
2
5
分频器
1
6
监视器
7
电源
2
8
天线
`3
双司机室加装车钩图像监控
序号
名称
数量
1
摄像机（红外线）
2
2
支架
3
3
线缆（包括护套）
8
4
监视器
2
5
控制模块
1
6
拾音器
1
7
移动摄像机
机车乘务员巡检监督装置
序号
名称
数量
1
摄像机（红外线）
2
2
支架
2
3
线缆（包括护套）
5
4
机车速度采集板
1
5
图象转换模块
1
升级会员 