СИСТЕМА МОНИТОРИНГА БЕЗОПАСНОСТИ НА РЕГУЛИРУЕМОМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ПЕРЕЕЗДЕ

Полезная модель относится к области обеспечения и контроля безопасного движения транспорта и к средствам фотовидеофиксации, она может применяться для контроля соблюдения правил дорожного движения и безопасности в местах пересечения железнодорожных путей с автомобильными дорогами.
Из уровня техники известна система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути (патент РФ №89055, МПК B61L 29/00, опубл. 27.11.2009 г.), содержащая установленную на опоре вблизи железнодорожного пути видеокамеру, подключенную через средства передачи сигнала к установленному в диспетчерском пункте приемнику информационного сигнала. Система также содержит блок регистрации полученного информационного сигнала, электронный блок анализа информационного сигнала, установленный на месте расположения указанных камер или в диспетчерском пункте с возможностью анализа получаемого изображения области зоны повышенной опасности с выявлением наличия предмета между рельсами или нарушения целостности рельсов и/или железнодорожной насыпи пути.
Аналогичная система известна из патента РФ 2313465, МПК B61L 29/00, опубл. 27.12.2007 г.).
Общий недостаток указанных систем заключается в невозможности объективного контроля за соблюдением водителями транспортных средств правил дорожного движения в зоне железнодорожного переезда, а также в необходимости установки дорогостоящего оборудования на каждом локомотиве для трансляции видеосигнала в режиме реального времени. Кроме того, указанные системы не обеспечивают возможность контроля работоспособности переездной сигнализации, а также фиксации неправомерных действий нарушителей в отношении средств объективного контроля и переездной сигнализации.
Известно устройство для предупреждения аварийных ситуаций на железнодорожных переездах (патент РФ 2284939, МПК B61L 29/00, опубл. 10.10.2006 г.), содержащее две видеокамеры, размещенные с разных сторон железнодорожного переезда и связанные с блоком управления режимом работы видеокамер, который в свою очередь связан с блоком управления работой переездной сигнализации и с передатчиком сигналов видеокамер, подключенным к приемнику, установленному в помещении дежурного по станции и на рельсовом транспортном средстве, выход которого связан с компьютером, подключенным к мониторам и к устройству видеозаписи. В состав устройства входят также оптические датчики, связанные с блоком определения усредненных параметров освещенности и контрастности, и блок записи и хранения эталонного сигнала, к компьютеру подключен блок обнаружения препятствий, связанный в свою очередь с мониторами и блоком регистрации препятствия, который связан с блоком управления исполнительными механизмами, в помещении дежурного по станции установлены блок выделения препятствия, связанный с компьютером и мониторами и блоком регистрации аварийной ситуации, выходы последнего подключены к блоку управления исполнительными механизмами и блоку передачи информации об источнике опасности.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности выявлять и фиксировать факты нарушения правил дорожного движения участниками автомобильного движения, пересекающими железнодорожный переезд, в том числе идентифицировать в автоматическом режиме транспортные средства, ставшие препятствием на путях для передвижения железнодорожного состава. Отсутствие необходимой доказательной базы, полученной средствами объективного контроля, не позволяет своевременно привлечь к ответственности участников движения, умышленно нарушивших ПДД. А последнее, чаще всего является причиной опасных ситуаций в зоне ж/д переездов. Кроме того, недостатком устройства является необходимость установки дорогостоящего оборудования включающего в себя мощный передатчик и широкополосный радиоканал для передачи телевизионного изображения, а также отсутствие контроля работоспособности переездной сигнализации и фиксации неправомерных действий нарушителей в отношении средств объективного контроля и переездной сигнализации.
Известен электротехнический комплекс для предупреждения аварийных ситуаций на железнодорожных переездах (патент РФ №94202, МПК B61L 29/00, опубл. 20.05.2010 г.), содержащий видеокамеры, установленные на разных сторонах железнодорожного переезда, блок управления поездной сигнализацией, блок регистрации поезда, блок записи и хранения эталонного сигнала, блок определения параметров препятствия, блок анализа ситуации, передатчик, предающий управляющий сигнал на приемник локомотива, при этом сигнал с видеокамер поступает на вход блока обработки сигнала, связанного с блоком определения параметров препятствия, выходы блоков регистрации поезда и определения параметров препятствия связаны с блоком анализа ситуаций, который в свою очередь связан с передатчиком сигнала на локомотив, связанный по радиоканалу с установленным на локомотиве приемником, который, в свою очередь, последовательно связан с монитором и блоком регистрации аварийных ситуаций, а видеокамеры расположены таким образом, что в области их видимости находится не только сам переезд (пересечение автомобильной дороги и железнодорожных путей), но и подъезды к нему, что позволяет осуществлять контроль и анализ появления автомобилей и других транспортных средств, являющимися потенциальными причинами возникновения аварийных ситуаций.
Основными недостатками указанного аналога являются невозможность комплексного контроля безопасности на железнодорожном переезде, отсутствие идентификации транспортных средств нарушителей, а также контроля работоспособности средств переездной сигнализации.
Наиболее близким аналогом, взятым в качестве прототипа, является описание аппаратно-программного комплекса «Автоураган» для видеоконтроля железнодорожных переездов (страница с описанием комплекса: _files/334/276/h_cbcce13c314e44587c6326b89eb28658), разработчиком которого является ООО «Технологии Распознавания». В состав указанного комплекса входят две пары видеокамер, размещенных по разные стороны от железнодорожного полотна, инфракрасные прожекторы и компьютер для обработки данных. Комплекс принимает сигналы от контроллера светофора и шлагбаума чтобы определять время действия запрещающего сигнала светофора для фиксации нарушений правил дорожного движения водителями транспортных средств, пересекающих железнодорожные пути.
Недостатком данного комплекса является не самое удачное расположение видеокамер для фиксации номерных знаков проезжающих транспортных средств. При подобном расположении камер номерная пластина фиксируемого транспортного средства может быть перекрыта транспортными средствами, двигающимися в противоположном направлении, что неизбежно приведет к снижению эффективности работы комплекса и появлению ошибок. Кроме того, комплекс не предусматривает возможность контроля работоспособности средств переездной сигнализации и других потенциальных источников опасности.
Задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков существующих аналогов путем создания системы мониторинга безопасности на регулируемом железнодорожном переезде, обеспечивающей своевременный эффективный комплекс мер по выявлению нарушений правил дорожного движения и потенциальных источников опасности в местах пересечения железнодорожного полотна с автомобильными дорогами.
Техническим результатом является повышение уровня безопасности в зонах пересечения железнодорожного полотна с автомобильными дорогами, обеспечение объективной доказательной базы в случаях нарушения правил дорожного движения или опасных ситуаций, созданных участниками дорожного движения или третьими лицами в указанных зонах, повышение надежности и эффективности работы средств объективного контроля и переездной сигнализации в сочетании с высокими эксплуатационными показателями и низкой стоимостью.
Технический результат и поставленная задача достигаются тем, что система мониторинга безопасности на регулируемом железнодорожном переезде включает четыре видеокамеры, размещенные по обе стороны от железнодорожного полотна и аппаратно-программные средства, обеспечивающие распознавание государственных регистрационных знаков транспортных средств, при этом с каждой стороны переезда установлено по две видеокамеры, первая из которых размещена слева от участка дороги, прилегающего к переезду и связана каналом передачи данных с модулем фиксации и распознавания государственных регистрационных знаков (ГРЗ) транспортных средств (ТС), а вторая видеокамера расположена справа от участка дороги, прилегающего к переезду, перед светофором и связана каналом передачи данных с модулем приема сигнала светофора и шлагбаума по видео и модулем обнаружения злоумышленников, выход модуля фиксации и распознавания ГРЗ ТС связан с входом модуля контроля направления движения ТС, выход которого связан с входом модуля обнаружения препятствий на путях, выход модуля приема сигнала светофора и шлагбаума по видео связан с входом модуля анализа работоспособности сигнализации, который выполнен с возможностью получения информации от контроллеров светофора, шлагбаума и устройства заграждения переезда (УЗП), выход модуля приема сигнала светофора и шлагбаума по видео связан с входом модуля контроля направления движения ТС, выходы модуля обнаружения препятствий на путях, модуля контроля направления движения ТС, модуля обнаружения злоумышленников и модуля анализа работоспособности сигнализации связаны с входом модуля регистрации правонарушений и чрезвычайных происшествий (ЧП).
Видеокамеры и модуль регистрации правонарушений и чрезвычайных происшествий связаны с модулем памяти. Кроме того, выход модуля регистрации правонарушений и чрезвычайных происшествий связан с модулем оповещения и связи.
Видеокамеры расположены с двух сторон от железнодорожного полотна (см. Фиг. 1). В предпочтительном варианте видеокамеры 1, предназначенные для фиксации ГРЗ ТС, являются черно-белыми, а видеокамеры 2 (обзорные) - цветными с широкими углами обзора. В предпочтительном варианте исполнения видеокамеры размещают на высоте от 5 до 8 метров над землей на специальных опорах или крепят их к уже существующим опорам, например, опорам линий электропередач или мачтам освещения.
Как правило, обзорные видеокамеры 2 размещаются на некотором удалении от железнодорожного полотна, чтобы в зону их визуального контроля попадал примыкающий к железнодорожному полотну участок дороги, а также средства переездной сигнализации, в особенности светофор 3 и шлагбаум 4.
Обзорные видеокамеры 2 предназначены для сбора доказательной базы, обеспечивающей объективное принятие решений в отношении нарушителей правил проезда железнодорожного переезда, а также для проверки уже принятых решений на основании сохраненной записи и показаний средств переездной сигнализации в момент фиксации нарушения. Кроме того, видеокамеры 2 обеспечивают визуальный контроль работоспособности средств переездной сигнализации, а также выявление злоумышленников в зоне переезда. Желательно, чтобы в зону видимости обзорных видеокамер 2 (она показана пунктирной линией на Фиг. 1) входили видеокамеры 1.
Распознающие видеокамеры 1 располагаются вблизи железнодорожного полотна и направлены в сторону движения встречного транспортного потока со стороны переезда. Такое расположение обеспечивает максимальную видимость номерных знаков движущихся навстречу транспортных средств в зоне переезда.
Для оперативного информирования о случившемся чрезвычайном происшествии в зоне переезда и скорейшего принятия необходимых мер заявленная система может содержать средства голосовой связи между дежурным по станции или диспетчером и участниками дорожного движения. Данные средства связи могут быть установлены непосредственно в зоне переезда или на прилегающей к нему территории в виде стационарно закрепленного на вертикальной опоре терминала связи и другого терминала, установленного на ближайшей станции или в диспетчерском центре.
Заявленная система содержит аппаратно-программные средства, обеспечивающие распознавание государственных регистрационных знаков (ГРЗ) транспортных средств (ТС), проезжающих через переезд. Указанные средства реализованы в модуле фиксации и распознавания ГРЗ ТС на базе промышленного компьютера. Конструктивно компьютер может быть выполнен либо в виде самостоятельного устройства, либо может быть интегрирован в единый корпус с одной из видеокамер.
Промышленный компьютер может быть установлен в зоне железнодорожного переезда, в помещении дежурного по станции или в диспетчерском центре. Предпочтительное место размещения компьютера непосредственно в зоне ж/д переезда или в помещении дежурного по станции. Это исключает необходимость передачи большого объема информации в удаленные центры, обеспечивая обработку всех данных на месте.
Важными элементами заявленной системы являются модули обработки и хранения данных, полученных от видеокамер, которые могут быть реализованы как на программном так и на программно-аппаратном уровне на базе того же промышленного компьютера.
К таким модулям относятся:
- модуль фиксации и распознавания государственных регистрационных знаков (ГРЗ) транспортных средств (ТС),
- модуль контроля направления движения ТС,
- модуль обнаружения препятствий на путях,
- модуль обнаружения злоумышленников,
- модуль приема сигнала светофора и шлагбаума по видео,
- модуль анализа работоспособности переездной сигнализации,
- модуль регистрации правонарушений и чрезвычайных происшествий (ЧП),
- модуль оповещения и связи,
- модуль памяти.
С помощью указанных модулей и видеокамер заявленная система позволяет решать целый комплекс задач:
- мониторинг и фиксация аварийных ситуаций на путях и в зоне ж/д переезда,
- мониторинг работоспособности сигнального оборудования на переезде,
- контроль за действиями потенциальных злоумышленников,
- фиксация и профилактика нарушений ПДД в зоне ж/д переездов.
Заявленная система проиллюстрирована на Фиг. 1 и Фиг. 2.
На Фиг. 1 показана схема расположения видеокамер относительно железнодорожного полотна и сигнального оборудования переезда.
На Фиг. 2 показана блок-схема основных элементов заявленной системы и их взаимосвязь между собой.
Модуль фиксации и распознавания ГРЗ ТС предназначен для анализа кадров, полученных от видеокамер 1 (см. Фиг. 1), выявления и распознавания ГРЗ ТС.
Модуль контроля направления движения ТС обеспечивает анализ последовательности кадров, полученных от видеокамер 1. В результате такого анализа определяется направление движение либо неподвижное положение каждого транспортного средства, проезжающего через переезд.
Модуль обнаружения препятствий на путях предназначен для выявления случаев возникновения чрезвычайных ситуаций, которые могут привести к серьезным последствиям. В этом модуле производится анализ информации, полученной от видеокамер 2 (см. Фиг. 1) на предмет наличия на путях объекта в течение интервала времени, превышающего установленное значение, или в момент действия запрещающего сигнала светофора. В данный модуль также поступает информация из модуля контроля направления движения ТС в тех случаях, когда установлено нахождение неподвижного транспортного средства на путях.
Модуль обнаружения злоумышленников обрабатывает информацию, полученную от видеокамер 1 и 2 на предмет выявления фактов неправомерных действий со стороны посторонних лиц в отношении средств объективного контроля (видеокамер, промышленного компьютера) и сигнального оборудования переезда.
Модуль приема сигнала светофора и шлагбаума по видео содержит программные средства для определения сигнала светофора 3 и шлагбаума 4 по видеокадрам, полученным от видеокамер 2 (см. Фиг. 1).
Модуль анализа работоспособности переездной сигнализации предназначен для сравнения данных, полученных от модуля приема сигнала светофора и шлагбаума по видео, с сигналами, полученными от контроллеров светофора 3, шлагбаума 4 и УЗП 5 (устройства заграждения переезда).
Модуль регистрации правонарушений и чрезвычайных происшествий обеспечивает анализ всех данных, полученных от других модулей, систематизацию и регистрацию всех выявленных нарушений, неисправностей и чрезвычайных происшествий, а также передачу важной информации дежурному по станции или в диспетчерский центр.
Модуль оповещения и связи представляет собой набор средств, обеспечивающих обмен информацией между элементами системы, а также передачу важной информации от модуля регистрации правонарушений и ЧП дежурному по станции и/или в диспетчерский центр. Кроме того, данный модуль может включать средства голосовой связи между участниками дорожного движения и дежурным по станции или оператором в диспетчерском центре.
Модуль памяти представляет собой защищенные средства хранения информации, полученной от видеокамер и модуля регистрации правонарушений и ЧП. В качестве таких средств могут быть использованы жесткие диски, твердотельные накопители и другие устройства. Работа таких устройств контролируется специальным программным обеспечением.
Описание работы заявленной системы приводится ниже.
Перед запуском системы видеокамеры устанавливают и настраивают согласно их назначению как это показано на Фиг. 1. После приведения системы в рабочее состояние информация со всех видеокамер в автоматическом режиме стекается в модуль памяти. Позднее она может быть использована как дополнительная доказательная база при детальном разбирательстве.
Информация от видеокамер 1 поступает в модуль фиксации и распознавания ГРЗ ТС, в котором на полученных кадрах с помощью специального программного обеспечения (ПО) выявляются номерные пластины ТС и производится идентификация изображенных на них ГРЗ ТС. Видеокамеры 1 формируют несколько кадров одного и того же ТС и принадлежащего ему ГРЗ.
После идентификации ТС по ГРЗ информация о нем вместе с набором кадров номерной пластины этого ТС передается далее в модуль контроля направления движения ТС. В этом модуле производится сравнительный анализ направления движения идентифицированного ТС по изменениям размеров и положения пластины ГРЗ во времени относительно дорожного полотна и видеокамеры 1.
Поскольку каждая из видеокамер 1 контролирует обе полосы движения ТС через переезд, а также определяет полосу въезда и полосу выезда, то ситуация, когда ГРЗ ТС приближается к видеокамере по полосе въезда, а удаляется от камеры по полосе выезда, является штатной. Если же выявляется нештатное направление движения по полосе, то формируется пакет данных о правонарушении (выезд на встречную полосу) и направляется в модуль регистрации правонарушений и ЧП. В том случае, если ГРЗ ТС приближается к видеокамере 1, но при этом от модуля приема сигнала светофора и шлагбаума по видео поступает информация о срабатывании запрещающего сигнала переездной сигнализации, формируется пакет данных о правонарушении (проезд на запрещающий сигнал светофора) и направляется в модуль регистрации правонарушений и ЧП.
В случае если обнаружено нахождение ГРЗ ТС в опасной зоне дольше определенного периода времени (необходимого для проезда через переезд), то в модуле контроля направления движения формируется пакет данных и направляется в модуль обнаружения препятствий на путях, в котором производится более детальный анализ ситуации.
В модуле обнаружения препятствий на путях происходит анализ кадров, поступающих с камер 1, а также пакета данных из модуля контроля направления движения ТС. В ходе дополнительной обработки информации определяется уровень опасности сложившейся ситуации и необходимость направления в модуль регистрации правонарушений и ЧП пакета данных о чрезвычайной ситуации.
Одновременно с выявлением вышеуказанных нарушений и ЧП заявленная система способна выявить и зафиксировать действия злоумышленников, которые могут нанести ущерб или нарушить работу оборудования переездной сигнализации, а также средств объективного контроля, к которым относятся и сами видеокамеры.
Для этих целей в модуль обнаружения злоумышленников передается информация от видеокамер 2. Специальное ПО фиксирует любую активность в зонах установки оборудования переездной сигнализации, а также видеокамер и компьютера (если он установлен непосредственно в зоне переезда). В зависимости от потребностей, могут быть заданы любые зоны контроля в пределах видимости видеокамер. Если активность определяется в течение определенного периода времени, то в модуле обнаружения злоумышленников формируется тревожный сигнал и вместе с фактической доказательной информацией направляется в модуль регистрации правонарушений и ЧП.
Для своевременного устранения возможных неполадок в работе сигнального оборудования переезда заявленная система оснащена средствами автономной диагностики работоспособности сигнального оборудования. Видеокамеры 2 установлены таким образом, что в зону их визуального контроля попадает светофор 3, шлагбаум 4 и УЗП 5 (если переезд им оборудован). Информация от видеокамер 2 обрабатывается в модуле приема сигнала светофора и шлагбаума по видео, в котором путем сравнения кадров от видеокамер 2 с эталонными кадрами определяется сигнал светофора 3 и шлагбаума 4 в каждый момент времени. Эта информация передается в модуль контроля направления движения ТС и в модуль анализа работоспособности сигнализации.
Модуль анализа работоспособности сигнализации выполнен с возможностью принимать информацию напрямую от контроллеров светофора 3, шлагбаума 4 и УЗП 5 (при его наличии). Путем сравнения сигналов, полученных от модуля приема сигнала светофора 3 и шлагбаума 4 по видео и вышеуказанных контроллеров, ПО модуля анализа работоспособности сигнализации проводит постоянную диагностику работоспособности сигнального оборудования переезда. В случае выявления некорректного срабатывания сигналов у любого из элементов переездной сигнализации или выхода его из строя, в модуль регистрации нарушений и ЧП направляется пакет данных о возникшей нештатной ситуации.
В модуль регистрации правонарушений и ЧП стекается информация обо всех выявленных нарушениях, ЧП и нештатных ситуациях. Эта информация дополнительно анализируется, систематизируется и направляется в оперативном режиме на пульт управления в диспетчерский центр и/или дежурному ближайшей станции. Одновременно эта информация сохраняется в модуле памяти.
В состав заявленной системы могут дополнительно входить средства голосовой (громкой) связи между дежурным по станции или диспетчером и участниками дорожного движения. Это позволяет не только вовремя информировать соответствующие службы о возможной опасности, но также сообщить причину случившегося или попросить помощи.
Таким образом, заявленная система обеспечивает комплексный подход к контролю безопасности на регулируемом железнодорожном переезде. Она позволяет выявлять и фиксировать факты нарушений со стороны водителей транспортных средств (выезд на встречную полосу движения, проезд на запрещающий сигнал светофора). своевременно диагностировать неисправности в сигнальном оборудовании переезда, обнаруживать и фиксировать неправомерные действия по отношению к сигнальному оборудованию и средствам объективного контроля ЖД переезда, а также выявлять другие потенциально опасные ситуации для участников движения на железнодорожном переезде.
Следует понимать, что сущность заявленной системы проявляется в функциональном назначении каждого из ее элементов, а также в схеме взаимодействия между ними.