TVDS联网应用方案研究

专栏·视频与安全
提升铁路客车安全监控的整体管理水平，客车故
障轨边图像检测系统（TVDS）在北京、兰州、太原、哈尔滨等铁路局已安装部署。

TVDS采用人机结合和图像自动识别方式，对旅客列车走行部质量进行动态检查，并对存在的故障和安全隐患提前预报，但分散设置的TVDS设备在综合联动监控、故障实时检测监测与处理、重大安全故障的快速响应等方面略显不足，需研究TVDS系统联网应用方案，实现联网预警与综合应用，确保铁路客车运行安全。

1 联网应用需求分析
TVDS利用轨边和轨间高速摄像头实时监测通过列车的侧面和底部图像，监测车钩分离，制动闸件脱落，摇枕、侧架、基础制动装置发生裂折等危及行车安全的故障，利用图像自动识别，对异常情况进行自动报警，有效缩短了技检时间，提高了车辆的检修质量，减轻了检车员的劳动强度，是客车安全运行主要监控手段之一。

在监控中心进行探测站监控图像数据的集中，中国铁路总公司（简称总公司）和铁路局进行报警数据的集中，分别建立相应的数据库，各级业务单位运行部署统一的联网监控应用平台。

其中在总公司及各级铁路局建立相应的TVDS报警数据监控中心，需部署数据服务器、应用服务器和复示终端设备，部分设备可利用既有设备硬件；客车段监控中心汇总探测站监控数据进行人工报警确认，需要部署数据服务器、应用服务器和监控终端设备；客车段需配置应用服务器和复示终端设备，部分设备可利用既有设备硬件；在重点车站建立TVDS探测站，部署服务器，配置图像信息采集设备及复示终端设备。

TVDS轨边设备与探测站间需要实时传输高清原始监控图像数据，为保证高清监控数据的传输质量，其连接应具有海量数据传输的网络能力；探测站与监控中心之间需要实时传输大量高清监控图像数据、过车信息等，其连接应具有相对独立的传输通道并具有较大规模的网络带宽；监控中心与铁路局、铁路局与总公司之间主要传输过车信息、经过人工确认的报警信息、设备状态信息和部分监控反查信息，具有单点数据量较小、网络节点较多的特点，其连接也应具有一定的网络带宽规模。

TVDS联网应用方案研究蒋笑冰：北京铁路局北京铁路通信技术中心，高级工程师，北京，100038
摘 要：基于客车故障轨边图像检测系统
（TVDS）设备特点和监控实施应用需求，针对
铁路客车管理特点，结合现有软/硬件及网络
条件，设计高效的联网应用方案，对各站点
TVDS设备进行集中联网，实现TVDS综合联网监
控，以期为铁路客车运行安全提供保障。

关键词：TVDS；客车；故障；图像检测；联网
应用
中图分类号：U285.4；TP393 文献标识码：A
文章编号：1001-683X（2015）08-0087-04
为
TVDS联网应用方案研究 蒋笑冰
2 联网应用方案
2.1 总体架构
客车故障轨边图像检测系统通过铁路信息网络，对总公司、铁路局、客车段监测中心、探测站各节点进行联网，实时采集、传输、共享各节点监控和检测数据，各级用户的正常访问，满足分散检测、集中报警、网络监控、信息共享的综合应用需要。

联网应用系统通过网络相联，各级监控中心设置数据库服务器、应用设置应用服务器、复示设置复示终端设备。

总体架构示意见图1。

2.2 网络结构
TVDS联网及信息综合应用以既有网络环境为基础支撑，实现总公司、铁路局、客车段、客整所/客列检作业场/列检作业场、探测站4级联网应用。

TVDS联网利用铁路综合信息网网络资源，通过广域网实现各级单位自身局域网络互联。

网络部署满足TVDS联网及信息综合应用系统的应用需求，在可靠、安全、高效的前提下，保证TVDS应用系统、相关铁路车辆管理系统及总公司、铁路局、客车段、客整所/客列检作业场/列检作业场业务管理和生产部门网络畅通。

网络结构示意见图2。

（1）总公司与铁路局之间。

综合信息网由铁路数据通信网和综合计算机网组成，是承载铁路综合信息化业务的网络，TVDS设置在综合信息网局域网内。

总公司、铁路局局域网采用用户边缘路由器与数据通信网边缘路由器互联方式，承载于信息虚拟专网VPN中，实现总公司与铁路局之间稳定的大带宽数据通信。

（2）铁路局与客车段之间。

铁路局与客车段、客整所/客列检作业场/列检作业场间的网络各局情况不一，为支撑TVDS大数据量的传输，铁路局与具备条件的站段局域网采用用户边缘路由器与数据通信网边缘路由器互联方式，承载于信息虚拟专网VPN中。

对于暂不具备条件的站段，局域网接入综合计算机网广域网，可根
图1 TVDS联网应用总体架构示意图
图2 TVDS联网应用系统网络架构示意图
总公司
数据库 数据库
数据库
数据库
应用服务器 复示终端
铁路局A 数据库 应用服务器 复示终端铁路局B
数据库 应用服务器 复示终端
监控中心A 应用服务器 监控终端
监控中心B 应用服务器 监控终端
客车段A
应用服务器 复示终端
监控中心C 应用服务器 监控终端
客车段B
应用服务器 复示终端
探测站A 采集设备 采集设备 采集设备 采集设备 采集设备 专用光纤 专用光纤 专用光纤 专用光纤 专用光纤 轨边设备
轨边设备
轨边设备
轨边设备
轨边设备
探测站B 探测站C 探测站D 探测站E 总公司复示终端
复示终端
总公司数据库
应用服务器
综合信息网
广域网
铁路局客车调度复示终端
复示终端铁路局数据库
应用服务器
综合信息网广域网
监控中心监控终端
监控终端监控中心数据库
应用服务器担当客车段
应用服务器
客车所复示终端
复示终端
检修客车段应用服务器
客车段复示终端
复示终端
探测站
数据采集设备
专用光纤
轨边设备
TVDS联网应用方案研究 蒋笑冰
图4 TVDS监控中心硬件结构示意图
核心交换机
路由器
接入带宽＝8M*探测站数量
综合信息网
数据接口服务器
数据库服务器
应用服务器
接入交换机
光纤存储网络
磁盘阵列
监控终端
据业务发展的需要对既有网络进行扩容，要求8M以上带宽。

（3）监测中心与探测站之间。

监控中心与探测站之间需要实时传输客车高清监控图像数据、发送自动报警信息、过车信息、设备状态信息，为有效保障各探测站的传输质量，每探测站至监控中心之间独占8 Mb/s带宽，监控中心接入总带宽为8M*N 站；轨边设备与探测站间需要实时传输高清监控图像数据，为保证高清监控数据的传输质量，通过专用光纤连接。

（4）总公司、铁路局局域网。

TVDS设置在总公司、铁路局综合信息网局域网内，实现业务数据交换和信息共享，统一配置安全策略，进行安全防护。

移动终端访问局域网时，可通过移动安全接入平台，进行接入认证、授权访问、数据加密传输、边界防护、安全审计等安全功能，实现移动终端数据与信息系统数据的交互。

（5）客车段、客整所/客列检作业场/列检作业场局域网。

目前已建设TVDS的客车段及客整所集中监控室、车辆检修作业岗点具备了局域网条件；其他未建设TVDS的站段及作业岗点需要利用既有局域网或新建局域网。

为了保证图像传输的速度和质量，还应在需要进行图像传输的场所，对既有网络进行扩容，保证8M以上带宽用于图像传输。

除建设有线网络外，无线网络接入需满足铁路列检员的手持机接入。

2.3 监控中心
监控中心是TVDS联网应用的关键节点，是运行安全监控的主要应用单元，也是联网应用建设的重点（结构见图3）。

监控中心主要用于实时接收探测站上传的图像数据，由于探测站采集到的数据量巨大，为了保证监控中心人工识别图像的有效性，需要充分利用网络带宽，传输尽可能多的图像数据及相关信息。

同时，监控中心工作站对于个别无法识别的故障信息，会采用反查的方式调用各探测站的原始图像数据。

因此，监控中心应具有较高的数据处理能力和较高的传输负载能力。

监控中心关键设备部署示意见图4。

监控中心是辖区内所有探测站数据的汇总中心与处理中心，对网络带宽有较高要求，其网络带宽应根据所接入探测站的数量确定，同时需预留备份线路，并预留一定的扩容能力。

接入方式应根据建设地点与实际网络情况选择，如路由器接入或直接接入。

数据传输总线是核心交换机，可采用双机堆叠技术配置，提高核心网络传输速度与故障冗余能力。

核心交换机接入设备包括数据库服务器、应用服务器、传输接口服务器及监控中心工作站的接入交换机。

2.4 数据传输流程
TVDS监测数据的传输及处理流程见图5：
图3 TVDS监控中心结构示意图
TVDS监控中心
工作组
工作组 工作组
网络交换负载均衡器
图像信息
图像信息
图像信息
图像信息 历史图片
千兆以太网
千兆以太网
千兆以太网
双机热备
应用服务器 应用服务器 应用服务器 数据库服务器 磁盘阵列图像存储
图像存储
图像存储
图像信息索引信息
图像信息网络交换
传输接口服务器
传输接口服务器
传输接口服务器
8M*N 专线 8M*N 专线 8M*N 专线
TVDS联网应用方案研究 蒋笑冰
（1）由探测站设备产生TVDS监测数据，实时传送到客整所数据集中服务器上集中存储；
（2）将客车图像检测数据、车辆监测数据传输至客车段安全监控中心集中监控；
（3）经人工检查，标注车辆故障信息，在原始监测数据产生的客整所服务器按照监测数据接口格式约定，实时生成统一的TVDS检测数据上报接口文件，传送到铁路局系统服务器集中管理、综合运用，同时上传至总公司系统服务器集中管理、综合运用；
（4）对于客车配属、担当车辆在外局、外段的车辆监测数据，由总公司系统服务器下发至铁路局系统服务器，由铁路局系统服务器下发至客车段系统服务器中。

TVDS设备的监测图像信息由客车段监控中心动态检车员负责进行人工故障识别，故障确认后通知前方客列检或车辆乘务员处理，并上报至铁路局，相关信息同时分别传至配属客车段、客整所，用于故障复核与指导检修。

3 结束语
通过分析客车故障轨边图像检测系统需求，结合铁路信息网络技术架构，提出了一种客车故障轨边图像检测系统联网应用设计方案，实现了对客车故障轨边图像检测系统信息的传输、管理和应用，具有重要的研究意义与实际应用价值。

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责任编辑 杨环收稿日期 2015-06-25
图5 TVDS数据传输和处理流程示意图
TVDS探测站
数据采集机 前端处理机图像数据采集数据预处理 轨边设备
图像数据分析、处理、存储
检测数据采集数据预处理
数据传输测点数据接口
数
据
接口
处理测点客车检测数据文件故障客车检测数据文件设备状态数据文件
客整所检测中心服务器
客车段运行安全监控系统
客车段安全监控中心服务器
数据传输
数据传输
铁路局车辆运行安全监控系统车辆运行安全监控系统服务器
数据传输
总公司车辆运行安全监控系统车辆运行安全监控系统服务器。