基于雷达的铁路桥梁防撞预警方案

一.范围

本方案主要面向从事铁路桥梁的规划、设计、运维等业务活动的从业人员。

本方案适用于新建、改（扩）铁路桥梁的规划设计、运行调度、维护服务等阶段。

二.引用文件

《安全防范报警设备环境适应性要求和试验方法》（GB/T 15211）

《高速铁路安全防护设计规范》（TB 10671）

《铁路通信设计规范》（TB 10006-2016）

《铁路综合视频监控系统技术规范》（Q/CR 575-2017）

GB 50139-2014 内河通航标准

GB/T 22239-2019 信息安全技术 网络安全等级保护基本要求

GB/T 35274-2017 信息安全技术 大数据服务安全能力要求

中共中央国务院,《交通强国建设纲要》,中发〔2019〕39号,2019年

交通运输部,《数字交通发展规划纲要》,交规划发〔2019〕89号,2019年

交通运输部,《推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》,交规划发〔2020〕75号,2020年

交通运输部,《内河航运发展纲要》,交规划发〔2020〕54号,2020年

三.系统方案设计

3.1.方案概述

铁路桥梁防撞预警系统采用监测中心、现场监测设备两级架构，通过部署在不同特点的铁路桥梁沿线防区的前端探测设备，实时探测桥下河道内船舶的运行情况，其系统架构如下。本方案是可在重点桥梁沿线装设，全天候、全覆盖，具有智能感知识别、轨迹跟踪、灯光自动预警、防碰撞告警、偏航预警、船流量监控等功能的智能雷达+视频监测报警系统。

本系统可通过雷达探测航道内运行的船舶，智能滤除水杂波和浮漂等误报信息，实时跟踪船舶的运动轨迹，输出其距离、角度、速度等信息，对于设定警戒线以内靠近的船舶，可触发LED灯对桥梁补光，以改善船员视野，做好顺利通过桥梁的准备；对于偏航或超大船只，可控制告警灯和音柱等报警设备以提醒过往船只注意航线安全，避免偏航或碰撞桥梁；另外可驱动球机对船舶聚焦，从而事件信息和相应的视频可回传到铁路监测中心。对于河面宽的河道，可架设多台前端设备，完成覆盖。系统应用覆盖如下图所示。

3.2.防碰撞预警业务流程

防碰撞预警系统的业务流程包括船舶检测、智能灯光、报警提醒、视频联动跟踪、事件上报、屏显监控等重要功能模块，主要业务流程见下图：

船舶靠近预警及联动处置流程如下：
1）雷达通过主动发射电磁波，利用多普勒效应检测到船只回波信号后，确定目标的位置、航向等信息，如果符合告警条件，可进行告警处理；
2）对于靠近桥梁的过往船只，雷达驱动灯光设备进行照明，便于船员识别桥梁，增强视野；
3）对于偏航或超大船只，雷达驱动报警设备（音柱、音箱等声音设备，和报警灯等），触发声光告警；
4）雷达确认符合告警条件后，将目标的坐标信息（相对X,Y坐标信息或经纬度信息）转换为球机最佳视野的PTZ信息，驱动球机旋转和聚焦，捕捉到船只的视频画面；
5）雷达将事件（含目标的实时位置信息）经网络传递给铁路监控平台；
6）球机将视频流传递到铁路监控平台；
7）监控中心完成事件和视频的数据存储功能；
8）监控中心的显示设备进行大屏显示和告警；

3.3铁路桥梁现场监测设备设置方案

STS系列预警雷达可覆盖100度视野范围，一般水平照射，这样左右可覆盖±50度范围。针对不同的河道宽度，可架设不同数量的监测设备。
河道宽度在100米以内的，只需要安装一台监测设备；
河道宽度在100~200米的，可安装两台监测设备；
针对宽度可达200米以上的河道，可加大监测设备的间隙为200米，此时可将雷达的朝向向一侧偏转30度，这样可降低雷达视野的盲区范围。

针对不同的架设位置以及河岸地理特征，需要绘制不同的防区，有效屏蔽掉岸上的行人、车辆或树木带来的虚警。
对于明显偏离正常航道的船只，可配置球机连续跟踪拍摄，利于后续视频取证。

3.4关键设备技术指标

3.4.1雷达设备
（1）工作频率范围：24.00~24.25GHz；
（2）中心频率误差：≤±10MHz；
（3）发射功率：≤30dBm；
（4）★探测区域：通过与其探测面基准轴成50°和-50°且相距1500米的船舶，可以正常探测到，并通过管理软件进行显示；
（5）★最远探测距离：1000米(行人)/ 2000米(车辆)/2000米（船舶）；
（6）距离精度：2米；
（7）盲区：≤20米(安装高度5米)；
（8）角度精度：≤0.3°；
（9）★最小径向速度，0.3m/s；
（10）检测目标个数：最大128；
（11）最大检测速度：120km/h；
（12）误报率：≤1次/12H；
（13）漏报率：非遮挡情况下无漏报；
（14）整机功耗：≤30W；
（15）★工作温度范围：-40℃ ～ +70℃；
（16）工作湿度范围：5%RH～95%RH；
（17）★外壳防护等级IP67；
（18）通信接口：具备RS485接口和网口；
（19）支持球机联动功能、雷达引导球机准确定位目标，控制联动摄像机作近场抓拍，使工作人员可以及时准确处理突发问题；
（20）雷达能够准确定位入侵目标，输出入侵目标的距离、速度、角度信息，且可以识别船只特征，去除不相关的虚警；雷达可以识别目标的运动轨迹，实现不间断的连续跟踪；
（21）自适应、自学习特征识别能力，雷达初次安装后，具有特征识别的能力，自主识别探测范围内的树木、灌木丛、晃动物体等，完成识别后可极大降低误报，减轻人员工作强度；
（22）雷达产品电磁辐射符合中国国家环保部门批准的《电磁辐射防护规定》，尽可能优化智能视频+雷达报警联动机制，充分降低对雷达覆盖范围内司乘、运维、检修、乘客等人员人身电磁辐射。

注：STS系列雷达有多种型号可供选择(STS1-4M STS1-12 STS1-13 STS2-1等)，并可根据系统需求定制化开发。

审核编辑黄宇