铁路道口视频机车预知系统解决方案2
一、项目背景
随着经济的发展和铁路技术的进步，如今铁路运输越来越繁忙，列车速度也越来越快。铁路先后进行了六次大提速，全国几乎所有的运营铁路都将列车的运行速度提高到120公里以上，部分干线甚至达到160公里以上。而平面交叉方式是铁路运输发展的阻碍之一。解决平面交叉的形式有修建铁路公路立交、下穿式隧道、过街天桥等，但每一处的平交道改造其成本都是巨大的。
每年因为违章抢越道口而造成的伤亡事故，给铁路带来了巨大损失。铁路每年用于机车、车辆、线路和道口的修复而花费的人力、物力和财力可用上亿、十亿乃至百亿元计算。
为解决上述问题，设想有没有一种技术手段，能够使列车司机在通过道口之前预知道口的情况（例如机动车在铁轨上熄火），从而可以提前采取措施，避免车毁人亡的惨剧发生？要知道，以列车运行的速度，早1秒晚1秒钟采取措施，都有可能带来不同的结果。本项目就是顺应这个应用要求而提出来的。
二、项目需求
本项目概要需求为：在铁路道口安装监视摄像头，用无线方式将道口的实时场景发送到行驶中正在接近道口的列车机车驾驶室显示出来，供机车司机提前预知道口情况，以采取相应的避险措施。
具体需求有：
（1）传输距离至少1~2公里；
（2）实时连续画面，延时约400-600ms秒；
（3）固定场景画面，无需控制；
（4）画面清晰；
（5）24小时连续监控；
（6）固定安装，全天候，可无人值守；
（7）省电设计（如自动感应发射、遥控发射等）；
（8）考虑无市电时的应用；
（9）列车种类、数量不限，可面向一个铁路局也可面向全路；
（10）考虑到道口数量和列车数量众多，要求低成本设计（每个道口的成本必须大大低于修建下沉式隧道等其它方式）。
三、项目需求分析
本项目是一种典型的无线移动视频传输应用，非常适合采用基于微波无线视频传输方式。
实现项目概要要求：在道口安装摄像机和无线视频发射设备、在列车上安装无线视频接收设备和显示监控设备。
对项目具体需求分析：
（1）对传输距离需求的分析：
铁路道口环境复杂，距离1~2公里以外行驶的列车，有可能是视距，也有可能是非视距，而且非视距的意义大于视距（越是看不见越是要提前预判）。因此在此必须考虑1~2公里的非视距视频传输。
为了满足这一传输距离需求，下面从功率、带宽、频点、调制方式、发射天线高度/增益、接收天线高度/增益、接收机灵敏度等与传输距离相关的因素来综合考虑本项目的应用设计。
（2）画面连续性和延时：
连续性是无线视频技术天然的特性。系统延时100-300ms，按300ms计算，相当于时速120公里/小时的列车行驶了几米左右，对于1~2公里的提前量来说，这是可接受的范围内。但对于调车机来讲,速度一般控制在50公里/小时左右,因此在设计中可以不考虑这个误差。
（3）控制方式：
无需控制即不需要从列车到摄像头的控制信道（让道口24小时监控）。
（4）画面清晰度：
如果采用H.264的压缩视频格式,配合相应的低照高清晰度红外摄像机,画面清晰度可以达到VGA的效果, ，画面清晰度完全可以被接受。
（5）监控时段：
铁路是一种长距离运输工具，不分昼夜。为了满足夜间监控的要求，应采用红外摄像头。
（6）安装方式：
铁路全天候的工作方式也要求监控设备全天候工作。为了适应无人看守道口的要求，监控设备也要采用无人值守方式，能够户外安装，适应各种气象条件。防护等级应达到IP63以上（防雨型）。
（7）电源消耗：
前端电源功耗约在10~20W之间，如果有市电则不是一个限制因素，如果是用下面考虑的风光组合供电系统要结合功率和容量设计来达到匹配。接收端在列车上，容量可能不是问题，电源的频率可能不是50Hz的，需要转换。
（8）无市电道口
考虑采用风光组合供电系统。这在路政、通讯行业已经用的比较成熟的方式。
（9）成本
目前没有具体需求，考虑到微波传输方式的比较适应经济一些，但与架构下穿隧道等其它土建改造方式来说，成本是相当低的。在项目方案中通过选择正确的技术路线可以降低成本。
四、项目实施设计
4.1系统构成:
1、道口发射端原理图：
2、发射端系统设计：
（1）摄像机：选择一般安防等级的监控摄像机即可，如SONY1000P，红外单元不需要太远，20-30米左右的即可（视安装位置距道口的距离而定）。
（2）发射天线：设计采用具有方向性增益的天线，增益不低于7dB。
（4）结构设计：设计为一体户外型。
3、列车机车接收端原理图：
4、接收端系统设计：
（1）信道解调采用标准的视频接口与机车监控主机视频接口对接
（2）显示：用15寸专业线火车显示器与安装位置。
本系统可与机车视频监控车载装置相连接，对道口视频可以实时录制并存储，利用地面3G无线网络,对列车司机的行为动作，道口的实际情况,从而管理室人员,可以通过无线视频的从地面软件上直观的反应出列车的状况，从而达到提高行车安全的目的