SIL3计算机视觉技术，感知障碍物，提高水平交叉安全

2021年3月23日，Veritas检验和测试局发布了一份最终评估报告，证明Dominion公司的人工视觉部门Begirale开发的障碍物探测系统符合CENELEC标准EN50126-1: 2018、EN50126-2: 2018、EN50128: 2011 AMD2014和EN50129: 2003 AMD 2010的SIL3系统要求。

Begirale的障碍物检测器是世界上第一个基于计算机视觉获得这种认证的系统。这可能为这项技术在铁路行业的广泛应用打开大门。

正如报告中所述，该系统旨在避免对铁路的不当占用所造成的后果平交路口当过马路保护系统处于激活状态时，由道路车辆挡住的区域。

为了做到这一点，障碍物探测器系统处理来自安装在水平道口的摄像头的实时视频信号。障碍物探测器系统识别其占用状态，并通过安全连接提供这一信息。

Begirale公司的SIL 3障碍物检测器首次在巴斯克地区铁路网ETS实施，该地区再一次走在了铁路创新的前沿，使用计算机视觉保护了20多个平交道口。

主要特点和优点

该系统的一些不同特点是:

供应商独立

从摄像机和处理单元或通信设备的角度来看，begiccrossing依赖于标准的市场硬件。这对成本有影响，并且从成本效益的角度来看，使该解决方案具有很强的竞争力。

多功能性

同样的设备，水平交叉高度可达150米²可以监控。对于较大的水平交叉，两个系统可以串行连接。在对水平交叉进行物理修改的情况下，使用组态软件可以很容易地适应系统。

可积性

该系统已被设计成通过直接消息连接到信号系统、水平交叉保护系统、指挥控制中心(按需提供水平交叉的实时视频)或单个用户。所有这些机制都是可配置的，并且彼此兼容。

可维护性

没有活动部件或与材料磨损有关的问题。建议每3 ~ 6个月清洗一次相机外壳玻璃。其余的维护要素主要是软件，所以可以很容易地完成，一年一次，远程操作。

可用性

该系统非常稳定，即使在恶劣的天气条件下(浓雾、大雨、降雪等)。在那些缺乏夜间照明的水平十字路口，安装了红外光照明装置。可用性几乎是100%。

信息管理

摄像机的持续记录提供了澄清冲突情况的关键信息。begiccrossing还允许实时访问水平交叉的视频信号。这使得远程管理可能发生的单一情况成为可能。

过去的技术

存在较高风险的水平道口通常配有保护系统。风险越高，安全要素的数量就越多。然而，尽管安装了保护设施(主要是固定信号、灯光信号、声音警告和障碍物)，仍然有可能导致严重事故。主要的一种情况是，由于一辆正在穿越的车辆出了问题，在“危险区域”抛锚，导致水平道口的铁轨受到了入侵。

以可靠和有效的方式执行这类探测的第一项技术是所谓的电磁感应环。它的使用始于几十年前，这是世界上安装最多的系统。

然而，这是一项非常侵入性的技术，因为它需要安装在路面下，很难维护，而且对铁路部门的可靠性水平很低。这意味着它的使用在潜在需要方面相对较低，主要用于特殊危险的水平道口，并与各国铁路安全监管机构的法律相联系。它还鼓励寻找替代方案。

新技术

近年来，由于软件和硬件领域的强劲技术发展，出现了三种技术应用，提出了感应回路的替代检测模型:雷达、激光雷达和计算机视觉。在这三种技术中，Dominion选择了计算机视觉，因为它是最有可能的未来选择:它是三种技术中最通用的，最具经济竞争力的，它提供了关于关卡交叉情况的额外信息，任何人都可以解释，它的发展潜力非常高。此外，将人工智能(AI)纳入这些系统可以让他们从经验中学习，从而不断提高其可靠性。

Begicrossing

就这样，2015年，Begirale开发了一个名为Begicrossing的系统。该技术在2016年进行了首次测试，取得了出色的效果。由于取得了优异的性能，2017年在6个关卡进行了首次部署。

不久之后，与西班牙铁路基础设施管理局(ADIF)一起进行了一项关于begiccrossing和感应环线系统的比较研究。在六个月的时间里，两种技术在两个关卡同时使用，结果是压倒性的。就检测障碍的能力(检测到100%的危险情况，而循环检测到98.8%)以及产生的误报警数量(其中1 / 6是由诱导环系统产生的)而言，计算机视觉产品比诱导环系统更有效。

2018年，《欧洲及以外的水平道口安全分析》报告在欧洲框架内进行SAFER-LC项目，将海棠渡列为国际层面上提高平交道口安全的最佳实践之一。safe - lc研究联盟由10个不同国家的17个组织组成，其中包括国际铁路联盟(UIC)、FFE、SNCF和VTT等。该报告分析了24个国家在水平道口安全方面的情况，指出这一系统是为此目的的最佳物质和技术措施之一。

基于这些结果和该系统所展示的可靠性，在2018年，巴斯克铁路基础设施经理决定将Begicrossing纳入其平交道口的保护系统，成为世界上第一个在铁路信号系统中集成的平交道口自动监控的计算机视觉系统。

2019年年初，在北京，ETS因在巴斯克铁路网中实施贝格交叉铁路而获得公共部门创新类别的质量创新奖。他们致力于采用尖端技术来提高铁路网络的安全性，这使他们无愧这个奖项。

然而，最好的奖励可能是，在巴斯克铁路网的贝格十字路口投入运营的四年里，它在安装了贝格十字路口的监管级别的十字路口促成了零事故的完美结果，在此期间，有200多万列火车和5 000多万辆车辆通过这些十字路口。

认证

为了在国际上正式认可所获得的良好结果，并证明该系统满足铁路行业的安全标准，2019年初，Begirale开始了该产品的SIL认证过程。该评估是由法国真理检验公司根据欧洲铁路安全标准，采用系统和独立的方法进行的。

认证过程于2021年初结束，结论是，根据标准EN50126-1 [as .1]， Begirale的基于计算机视觉的障碍物检测器正确遵循了CENELEC SIL3系统标准中定义的过程。和EN50126-2 [AS.2]。在生命周期过程方面，EN50128;]和EN 50129 [AS.4.]。在安全生命周期方面。