天堑变通途
——无人值守的青藏铁路如何驾驭安全

　　CPS中安网记者 罗超

　　安全是铁路运输的永恒主题。举世瞩目的青藏铁路于2005年全线铺通，青藏铁路是我国西南的大动脉，具有重要的经济、政治和军事意义。面对目前我国铁路客货混跑、高速重载、不同等级列车大密度运行的复杂条件，以及青藏铁路地处高原、自然环境恶劣、风沙大，工程建设维护面临海拔高、生态环境恶劣、无人职守等诸多困难，如何为“世界屋脊”的钢铁生命线插上安全的翅膀成为世人关注的又一个焦点。本期《记者体验》栏目我们将目光关注在青藏铁路监控工程建设方面，希望能通过记者走马观花般的介绍，将甲方需求、项目情况、工程细节和技术知识以记者体验的形式进行叙述，从而释放青藏铁路监控工程的设计思维和展示它的应用价值。

　　一、“数字化铁路”需满足综合监控和网络建设的甲方需求

　　青藏铁路由青海省西宁市至西藏自治区拉萨市，全长1956公里，国际社会称青藏铁路是“可与长城媲美的伟大工程”，它的横空出世向世界敞开，古老的青藏大地也将因此乘上钢铁巨龙驶向现代文明。记者了解到，由中国通号集团总承、通号国铁华晨通信信息技术公司牵头的青藏铁路线路视频监控系统项目，工程实施范围从格尔木至拉萨，全长1142公里，其中要新建10座铁塔，新铺光缆50公里。工程实施完毕后，可对其45个车站（包括6个有人值守站，39个无人值守车站）、193个基站点、10个隧道以及12座重点大桥进行监视，通过摄像头和智能分析软件，对侵入铁路或在铁路异常停留以及危害铁路的情况进行自动识别告警，900多路图像分别送达青藏公司西宁监控中心、西宁公安局、格尔木和拉萨公安处监控分中心和拉萨、拉萨西、当雄、那曲、安多、沱沱河、格尔木7个警务区监视工作站，工作人员将通过告警分析，对发生事件进行有效和及时的处理。中国铁路通信信号上海工程有限公司的项目负责人张经理接受了记者的采访，采访中他告诉记者，此青藏铁路视频监控项目工程建设单位是青藏铁路公司，作为甲方，他们希望将青藏铁路打造为“数字化铁路”， 在中国真正成为了第一条无人值守的现代化铁路。他们的建设需求经记者总结大致为：

　　 1、集中对车站广场、候车大厅及旅客通道等人员稠密处，通过监控系统多屏显示功能，同时监控多现场的安全情况。

　　2、青藏铁路货场范围较广，需要随时监控货场安全保卫情况。

　　3、利用专有通信线路，对铁路沿线的无人值守变电站和照明等重要配电设备集中监控，及时了解设备运行情况。

　　4、随时监控重要道口、路口的人流、车流情况，保证车辆安全运行。

　　5、利用电子地图功能，以静态图像显示来全面直观地反映铁路沿线的运营状况，将需要的视频信号、数字信号、模拟信号动态显示系统能根据沿途气象信息报警信号，及时作出行车速度限制系统连接，对出现的紧急状况如泥石流、洪水、交通意外等及时做出反应。

　　此外，青藏铁路沿线大多是荒漠、草甸、高寒地区，含氧量低，人烟稀少。如果采用内地铁路设计，要增加众多的职工用于维护、巡线等，劳动强度极大，工作极其艰苦。所以，为保障青藏铁路行车安全，提高运输效率，最大限度地节省基层站段和管理部门的人力和物力资源，网络成为青藏铁路信息系统最关键的公共基础平台之一，它不仅为铁路运营调度系统提供可靠保障，同时还针对青藏高原特有的冻土、缺氧、生态脆弱等实际环境，承载了铁路沿线的网络化环境监控、视频监控等功能。中国铁路通信信号上海工程有限公司在建设青藏铁路时还需要满足建设单位对于网络平台架构的需求：

　　1、高可靠：要求系统具有很好的冗余和备份功能，出现故障时可以迅速恢复，保证铁路业务不会中断；

　　2、多业务：青藏铁路网络需要同时承载OA系统，TMIS、PMIS、DMIS等多个铁路专用业务系统以及环境监控、视频监控等实时业务，需要优先保障铁路专用业务系统和实时业务的可靠运行，能为不同业务提供区别服务；

　　3、易管理：针对青藏铁路存在多个无人职守车站的情况，监控中心要配备功能强大网络管理系统，能使维护人员及时发现问题，及时远程解决问题；网络还应具有业务部署简单，易管理的特点，很好的满足业务系统隔离和安全互通的需求。

　　二、项目建设分为综合监控和网络建设

　　“雪域架天路，天堑变通途”。青藏铁路的建设，沟通的不仅仅是天堑，还描绘了西部大开发给当地百姓带来的巨变。张经理向记者介绍说，“青藏线采用了世界最为先进的视频监控及智能行为分析技术，是国内第一条进行全线视频监控的高原铁路。由于青藏线环境恶劣，人为进行铁路巡检工作变得极其艰难。先进的视频监控系统可实时查看线路的环境状况、观察列车的运行情况，是保证行车安全的重要手段。”一席话，能简单地读出作为甲方建设青藏铁路监控项目工程的意义所在。那么，作为青藏铁路视频监控工程的承建单位是如何建设该工程的呢？记者在采访中了解到，中国铁路通信信号上海工程有限公司承担青藏铁路格尔木-拉萨段线路视频综合监控系统设计、设备供货、安装调测、线路敷设、系统联调、培训和技术支持、保修和维护服务等。青藏铁路格尔木至拉萨段线路视频监控系统由区间监控点前段系统、监控终端系统组成，其主要设备有视频采集系统、视频分析系统、视频管理平台、客户端、网络传输系统、交换系统、显示系统、电源及电源监测系统。下面我们就从青藏铁路的甲方需求出发，有针对性地深入探究青藏铁路在运营与安全综合监控、网络构架两方面的建设情况，当然，也会把承建单位的设计思维和相应的技术知识进行融入。

　　1、如何建设运营与安全综合监控系统

　　之前提到，青藏铁路公司要求清除铁路实现“无人化”管理，所以，单一的监控系统肯定无法满足甲方这个需求，中国铁路通信信号上海工程有限公司设计的青藏铁路运营与安全综合监控系统是由视频采集点、视频接入节点（I类和II类）、路局/客专视频节点、铁道部视频节点和视频传输网络构成，其中视频采集点和监视终端可根据各专业图像采集和监视的需要设置，在很多场合实现各个专业公用。沟通中张经理介绍，这样设计的好处是由于青藏铁路大量的视频采集点和众多的业务需求使得资源和用户之间形成了多对多的方式，如果再按照传统的各业务单位分头建设、各自管理的方式建设视频监控系统会造成极大的浪费和系统之间的彼此分离。综合视频监控系统为青藏铁路各类视频监控应用提供统一的信息共享和接入平台，有利于各类视频应用的整合，实现视频资源在青藏铁路全线各部门的完全共享，提高运营管理效率及事故反应速度。

　　从整体上来说，青藏铁路运营与安全综合监控的项目建设主要分为三个部分：运营与安全综合监控中心的硬件集成；对青藏铁路运营过程和运营安全的综合监控；对青藏铁路运营过程中的应急救援工作的支持，这些需求分别对应不同的专业部门和用户。

　　综合运营安全监控中心的硬件集成包括在西宁建立运营与安全综合监控中心，为日常管理、运用和软件系统提供显示大屏、控制台和会议设施。运营与安全综合监控中心的硬件集成为青藏铁路运营与安全综合监控中心系统提供了基本的工作环境。

　　青藏铁路运营过程和运营安全的综合监控的主要用户是运营与安全综合监控中心日常值班人员、青藏铁路安监室值班人员和青藏铁路调度人员。青藏铁路必须对铁路运营过程和运营安全进行监控，内容包括列车运行信息、列车5T安全信息、列车运行风力预警信息、铁路沿线的环境信息（包括温度、湿度、风力、现场视频等）、铁路电力远动监控、线路信号状态、货运运营过程数据和客运运营过程数据。

　　青藏铁路运营过程中的应急事件救援工作支持系统的主要用户是青藏铁路安监室人员、应急救援指挥人员以及重大事故发生时青藏铁路公司的高层领导。系统必须能够支持应急事件处理过程，包括应急事件发生时的现场环境的查看，发生地点地质地理条件和设备条件的综合查询，应急事件的发生及处理、事后处理和定责定损以及应急事件的预防。

　　青藏线全线的各种安全监控信息和业务监控信息都会在运营与安全综合监控中心进行集成，并在监控中心和分中心进行实时追踪、状态显示、预警和报警。青藏铁路运营与安全综合监控的建设要求主要包括监控信息的状态显示、提示，报警预警和查询；对青藏线列车的安全状态，青藏铁路电力状况、信号状态、环境状态、货运/客运运营状态的监控以及对未来的扩展。具体来说为：

　　①监控信息系统状态的提示

　　 监控信息系统状态的提示是对综合监控系统的基本要求。作为甲方的青藏铁路公司可以通过系统状态获得对监控系统本身的状态信息，因此可以知道该监控系统中哪些被监控的系统本身可能有问题，哪些被监控系统的信息是可信的，以及综合监控系统本身是否可靠等。

　　②对列车的监控

　　对列车的综合监控通过各种匹配技术，将地面安全监控、移动监控和GPS进行综合处理，为运营状态的监控提供了一个完整的监控视图。该监控功能的建设是青藏铁路日常监控最常用的功能，对列车的综合监控包括有：列车位置，即能够在地理信息系统上明确表达列车的位置信息；列车安全状态，即能够综合列车安全监控系统在地理信息系统上表达列车的安全状态信息；列车详细信息查询，即根据列车的车号能够获得列车的详细运行信息和列车安全信息。

　　③对列车安全状态的监控

　　对列车安全状态的监控需求包括有：列车5T安全状态的监控，即能够及时对5T的列车安全状态进行报警；列车安全状态报警信息的查询，即能够实现对监控点的列车5T安全信息的查询；列车安全状态统计功能，即实现对列车安全状态的统计功能。

　　④供电系统状况的监控

　　青藏铁路供电系统电力状况的监控是对青藏铁路全线的电力系统状况进行状态监控、预警和报警，有电力远动系统状态监测：监测青藏铁路沿线各个变电所的设备和关键点状况，包括电压、电流、开关、电源等的状态信息；电力远动信息查询：能够查询各个变电所设备配置、工况和关键部件及其运行状态的电力状况的详细信息。

　　⑤信号系统状态的监控

　　青藏铁路采用的信号系统，是目前世界上最先进的一套适用于高原铁路运营特点的系统，它能够实行车站连锁、区间闭塞和列车运行控制的一体化。青藏铁路的信号系统状态的监控对列车运行具有十分重要的意义。青藏铁路信号系统状态监控需要实现青藏铁路沿线的车站进路和信号机状态监测及其在地理信息系统上的直观表达。

　　青藏铁路的运营与安全综合监控在路局/客专部分的平台为三级结构，即监控中心、监控分中心（含远程监控站）和视频接入节点（I类和II类）。青藏铁路的总监控中心是整个综合视频监控系统的调度和管理中枢，主要完成的功能:实时/历史视频流调度、视频点播、视频设备及网络集中管理、重要视频资料存储、用户及鉴权管理、监控及报警信息统计、报表生成等。在路局调度中心/客专调度所设监控中心，统一管理和调度全线视频监控设备及网络。监控中心图像调用模式支持自动轮询、人工点播方式。青藏铁路监控分中心可实现对管辖区内各类视频采集终端的分专业、分区域远程监控及实时图像调用。在调度所相关部门（如电力及牵引供电、综合维修、动车运用、列车运行控制、旅客服务、防灾安全监控），以及安全监察室设置监控分中心，同时在沿线（综合维修部门、各公安部门）设置监控分中心。

　　 青藏铁路地处高原缺氧、多年冻土地区，是目前世界上海拔最高、线路最长、世界一流的高原铁路。因此，项目建设选用的摄像机对环境的要求很高，低于零下10摄氏度时，必须增加加热装置等设备，并且加热装置对电源要求也高，而青藏铁路区间供电难度较大。在区间基站设置监视点，对重点线路区段进行视频监控，能够解决高寒地区使用摄像头的难题。

　　2、青藏铁路的网络架构

　　针对甲方对网络设计高可靠、多业务、易管理的项目要求，青藏铁路视频监控项目工程的网络架构采用分层设计，青藏铁路广域网分为核心、汇聚和接入3层，核心设备设置在西宁信息中心，汇聚节点设置在拉萨和西宁，接入节点为沿线各车站。其中，西宁信息中心到拉萨和格尔木为一级网络，拉萨和格尔木到各沿线车站为二级网络，一级网络和二级网络均以冗余的N×2M链路互联。考虑到青藏铁路对网络安全、网络可靠性、多业务承载以及将来业务发展的应用需求，青藏铁路全网采用双核心、双链路拓扑结构。双链路，双链路平时运行在负载分担状态，其中一条链路故障时网络流量会自动切换到另外一条链路，同样双设备也是运行在负载分担和互为备份状态，任意单点设备故障和链路故障都不会对网络可靠运行造成任何影响。通过采访，张经理介绍说，青藏铁路的监控网络建设涉及的全网产品是杭州华三通信技术有限公司 、提供，其中包括：NE80高端路由器、AR4600多业务中端路由器、S6506R多业务高端交换机、S3900系列千兆接入交换机、Quidview网管。整个骨干网采用了先进的MPLS VPN技术进行组建，构建了一个集数据、视频和IP语音于一体的网络平台，实现了不同业务部门之间的信息交换和资源共享。同时，为满足不同业务系统对安全性、服务质量、管理的需要，通过将系统内部的不同业务划分在不同的VPN内，VPN间限制访问，保证关键业务不受不相关人员、设备的影响。

　　不仅如此，整个信息系统骨干网还采用先进的运营管理模式，实现“免维护，基本无人化管理，全线运行时间最短”的目标，能够满足青藏铁路公司在视频监控、数据共享、集中的需求，及时有效的调用和管理各个车站的业务情况。在西宁监控中心配备了华三的网络管理软件Quidview。Quidview基于标准的SNMP协议，并支持RMON和RMON2，具有的图形化的中英文管理界面、可对青藏铁路的所有网络设备进行统一管理，其简洁的操作方式和合理的网络规划策略为青藏提供了强大的网络管理功能。

　　顾问点评

　　青藏铁路全线海拔平均超过4000米，高原日间暴晒，夜间极寒，季节性气候明显。如何保障各个系统的有效部署和稳定工作，是需要在设计选型时充分考虑的，安保系统肩负整条线路的安全保障和运营管理，其稳定性尤为重要。前端设备的防护级别应完全符合IP66标准，并具备自动温控装置；后端设备应能多业务整合易于管理，并具备冗余机制；传输设备应高效实时，并具备自检功能和可管理的优先机制。在实际工程应用中，我们看到青藏铁路沿线采用了大量的充氮高速球和全景式摄像机通过多业务光端机利用铠装光纤实时的连接到各级管理中心，在整合各种状态检测和控制的管理平台软件下利用预设机制和智能分析进行着有条不紊的实时管理。科学合理，先进智能，是名符其实的数字化铁路。

　　林堪华

　　深圳市浩铭安防工程有限公司项目经理

　　中国公共安全杂志社技术顾问

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