284
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОН ПОКРЫТИЯ КАМЕР ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ НА
ОБЪЕКТАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
Ж.Ф.Курбанов
Ташкентский государственный транспортный университет
Аннотация:
В статье рассмотрены особенности размещения и оценки зон
обзора видеокамер, применяемых для обеспечения безопасности на
железнодорожных переездах. Проанализированы параметры, влияющие на
эффективность систем видеонаблюдения, включая высоту установки, угол
обзора и разрешение камеры. Показано, что с увеличением высоты установки
расширяется зона видимости, но возрастает и размер «мертвой зоны».
Предложены решения по использованию радиоканалов и беспроводных
технологий для повышения мобильности и гибкости таких систем.
Представлены графические модели зон наблюдения с учетом различных
параметров.
Ключевые слова:
видеонаблюдение, зона обзора, безопасность движения,
железнодорожный переезд, беспроводные технологии, видеокамера, высота
установки, радиоканал, угол обзора, цифровое изображение.
В современных условиях обеспечение безопасности движения на
железнодорожных переездах приобретает особую актуальность. Рост
интенсивности движения и необходимость минимизации числа транспортных
происшествий требует внедрения эффективных систем мониторинга.
Видеонаблюдение на базе цифровых камер и беспроводных технологий
становится одним из ключевых инструментов в управлении ситуацией на
переездах. Наиболее важным параметром таких систем является зона обзора
камеры, от которой зависит полнота визуального контроля. Настоящая статья
посвящена анализу геометрических характеристик зоны обзора видеокамер,
методам её расчёта и влиянию различных факторов на эффективность
видеонаблюдения. Также рассматриваются возможности интеграции таких
систем в существующую инфраструктуру железнодорожной радиосвязи.
Преимущество современных видеокамер в том, что они могут быть
подключены практически к любому компьютеру, а благодаря скорости и
большому объему памяти телевизионных систем сигналы от неподвижных,
285
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
медленно движущихся и быстро движущихся объектов могут обрабатываться
как в реальном, так и в измененном масштабе времени.
Системы могут обрабатывать сигналы от неподвижных, медленно
движущихся и быстро движущихся объектов как в реальном, так и в
измененном масштабе времени. Современные системы также могут отображать
записи прошлых событий и прогресса с необходимым звуковым
сопровождением.
Внедрение телевизионных систем открывает новые перспективы в
управлении железными дорогами и эксплуатационными процессами:
-
обзор сортировочных станций. Это сделает работу двора более
безопасной и эффективной, улучшит использование путей, сократит время
обработки поездов и позволит дежурному по двору выполнять приказы и
управлять размещением длинных поездов на путях двора;
-
видеозапись с помощью записывающего устройства может создать
письменный протокол, который будет использоваться в случае споров и для
управления;
-
в сочетании с автоматизированными системами управления движением
поездов можно значительно повысить эффективность обработки поездов и их
пропускную способность;
-
телевизионное наблюдение за беспилотными переездами.
Нарушители на переездах могут быть обнаружены и зафиксированы
(«телевизионная съемка»), а при наличии соответствующих средств связи на
переезде телевизионное «изображение» может быть передано в диспетчерский
центр и на рабочий локомотив;
Перспективным направлением является разработка портативного «черного
ящика», устанавливаемого на локомотивы. Этот «черный ящик» мог бы
предоставлять телевизионные записи текущей ситуации перед локомотивом и
важные показания приборов, указывающие на возможные аварийные ситуации.
Очевидно, что наиболее точные и своевременные решения по управлению
принимаются тогда, когда ответственное лицо может визуально проверить
оборудование и его состояние.
Помимо чисто визуальных систем, позволяющих ответственным за
движение поездов получать информацию и принимать конкретные решения,
используются телевизионные компьютерные системы, так называемые
«телевизионные автоматы». Эти системы автоматически пошагово сравнивают
реальные видеоизображения со стандартными и, в случае неисправности, с
286
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
помощью заранее разработанных алгоритмов определяют тип и причину
неисправности. Геометрические размеры, углы смещения, координаты и другие
параметры точечных и поверхностных объектов измеряются с точностью не
хуже, чем у обычного оборудования, а в некоторых случаях даже лучше. Затем
формируется сигнальная информация, которая в виде «тревоги» передается
человеку, управляющему движением, или в систему управления для принятия
соответствующих мер. В автоматизированных системах функции блока
управления сводятся к регистрации конечного результата, наблюдению за
последовательностью движений и управлению общей ситуацией.
В частности, на переездах можно использовать «телевизионные автоматы»
для проверки ситуации в опасной зоне при приближении поезда.
Передача «предупреждающей» информации локомотивной бригаде и
соответствующий выбор скорости приближающихся поездов на переездах
могут значительно снизить количество несчастных случаев.
Предварительные наблюдения за работой камер видеонаблюдения за
движением транспортных средств и пешеходов в опасных зонах пешеходных
переходов и анализ зарубежного опыта аналогичного управления показывают,
что следует использовать две видеокамеры (рис. 1).
Рис. 1. Расположение видеокамер для наблюдения за опасными зонами на
железнодорожных переездах
В большинстве существующих телевизионных систем для передачи
информации и управления телекамерами используются проводные системы.
287
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Для передачи информации на расстояние 800
-
1000 м может
использоваться обычная телефонная сеть, даже с элементами коррекции
видеосигнала и усилителями; на расстояние 2
-
3 км
-
система коаксиального
кабеля; на расстояние 1
-
3 км
-
телефонная сеть. Телефонные линии могут
использоваться для управления телевизионными камерами. Волоконно
-
оптические линии связи могут использоваться для передачи информации на
большие расстояния.
Однако прокладка кабельных линий для передачи информации в пределах
существующих радиовещательных станций
-
сложная техническая задача,
требующая значительного количества материалов. Гораздо проще, экономичнее
и, главное, быстрее использовать для передачи телевизионной информации
радиоканалы.
В настоящее время активно разрабатываются системы радиоуправления
телекамерами, совместимые с существующими станционными радиосетями на
железнодорожном транспорте. Это позволит сделать установки с телекамерами
полностью автономными по конструкции.
Использование аккумуляторных батарей сделает такие установки
полностью мобильными, позволяя быстро настраивать и оперативно
перемещать блоки удаленного мониторинга в нужное место на территории
станции.
Развитие телевизионной техники, в частности цифровой обработки
видеосигналов, создало новые возможности для мониторинга и управления
техническими процессами на железнодорожном транспорте, контроля
состояния железных дорог. Использование радиоканалов для передачи
телевизионных видеосигналов и радиоуправления телевизионными камерами
повышает мобильность таких систем и позволяет быстрее вводить их в
эксплуатацию.
Первым критерием для определения качества системы видеонаблюдения
является, конечно же, изображение. Причем существует два вида оценки
видеотрансляций с камер: субъективная и объективная.
В первом случае четкость 8 изображения и воспроизводимость цветов
оцениваются визуально. Естественно, разные люди могут не согласиться с
этим, поэтому удобнее использовать классификацию, учитывающую
разрешение камеры наблюдения.
В табл. 1 приведены стандарты разрешения и буквенные обозначения,
характеризующие качество видео изображения.
288
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Зона контроля представляет собой трехмерную геометрическую фигуру в
форме пирамиды (выпуклого тетраэдра) с объективом видеокамеры в верхней
части. Все объекты (части объектов), попадающие внутрь этой пирамиды,
видны на экране монитора, если только они не находятся в тени других
объектов. Объекты, которые не попадают внутрь пирамиды, невидны.
Таблица 1
Стандарты разрешения, а также буквенные обозначения, характеризующие
качество видео
Обозначение
Другой вариант
Разрешения в писелях
1080Р
FullHD
1920 x 1080
720H
HD
1280 x 720
960H
960 x 576
D1
704 x 576
HD1
Half D1
704 x 288
CIF
352 x 288
QCIF
176 x 144
1 MP
1,0 Megapixel
1280 x 720
1,3MP (960P)
1,3 Megapixel
1280 x 960
2MP
2,0 Megapixel
1600 x 1200
2,1MP
2,1 Megapixel
1920 x 1080
3,1MP
3,1 Megapixel
2048 x 1536
5 MP
5,0 Megapixel
2592 x 1920
AHD_L
Разрешение 800ТВЛ
1280 x 720
AHD_D
1820 x 720
AHD_H
1920 x 1080
Область обзора либо бесконечна, либо ограничена землей или другими
объектами. Угол между краями зоны обзора рассчитывается автоматически в
зависимости от фокусного расстояния объектива и формата видеосенсора
камеры. Таким образом, форма и размер зоны обзора могут быть полностью
определены путем установки фокусного расстояния объектива и формата
видеосенсора.
289
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
47
°
11.5
м
21.5
м
1.7
м
11
.3
м
8
м
55
°
Рис. 2. Расчёт зоны обзора видеокамеры при условии
высоты
установки камеры 8 м
Рассчитайте поле зрения видеокамеры с помощью онлайн
-
калькулятора
https://www.ivtechno.ru/zona_obzora
, при условии:
угол наклона камеры,
(0, 90)
, градусов –
55;
угол обзора объектива (горизонтальный),
(4, 110)
, градусов
-75;
формат матрицы –
16:9;
разрешение матрицы –
1920.
Результаты вычислений представлены на рисунках 2
-
8 для различных
значениях высот установки камер (м).
47
°
12.9
м
24.2
м
1.9
м
12
.3
7
м
9
м
55
°
Рис. 3. Расчёт зоны обзора видеокамеры при условии
высоты
290
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
установки камеры 9 м
47
°
14.4
м
26.8
м
2.1
м
14
.2
м
10
м
55
°
Рис. 4. Расчёт зоны обзора видеокамеры при условии
высоты
установки камеры 10 м
47
°
15.8
м
29.5
м
2.3
м
15
.6
м
11
м
55
°
Рис. 5. Расчёт зоны обзора видеокамеры при условии
высоты
установки камеры 11 м
291
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
47
°
17.3
м
32.2
м
2.5
м
17
м
12
м
55
°
Рис. 6. Расчёт зоны обзора видеокамеры при условии
высоты
установки камеры 12 м
47
°
18.7
м
34.9
м
2.7
м
18
.4
м
13
м
55
°
Рис. 7/. Расчёт зоны обзора видеокамеры при условии
высоты
установки камеры 13 м
Из анализа расчетов видно, что с увеличением высоты установки камеры
увеличивается «мертвая зона», но увеличивается площадь обзора камеры.
292
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
10
5
53.1
°
5
-5
5
-10
15
10
Рис. 8. Моделирование зон обзора при помощи online программы
https://www.jvsg.com/calculators/ru/kalkulator-objektivov/
Заключение
Проведённый анализ показал, что выбор видеокамер для систем
безопасности на железнодорожных переездах должен основываться на
комплексной оценке их технических характеристик и условий эксплуатации. В
частности, высота установки камеры оказывает существенное влияние на
форму зоны обзора: при увеличении высоты увеличивается площадь охвата, но
одновременно расширяется и «мертвая зона», что снижает точность контроля в
непосредственной близости от камеры. Это требует поиска компромиссных
решений в проектировании систем видеонаблюдения.
Внедрение беспроводных решений на базе радиоканалов, особенно в
диапазоне 5 ГГц, позволяет повысить мобильность и сократить время
развёртывания систем. Однако такие технологии предъявляют требования к
условиям прямой видимости, что также необходимо учитывать при
проектировании. Это создаёт условия для перехода от пассивного наблюдения
к активному управлению рисками на основе видеоданных.
Таким
образом,
эффективная
система
видеонаблюдения
на
железнодорожных переездах должна быть построена с учётом особенностей
конкретного участка, сочетать современные цифровые технологии обработки
293
Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
изображений с гибкими средствами передачи данных, а также поддерживать
возможности масштабирования и автоматизации. Результаты данной работы
могут быть использованы при проектировании и модернизации систем
безопасности железнодорожной инфраструктуры.
Список литературы
:
П.Ф. Гаврилов, В.Н. Кривилев. Видеокамеры. Москва. “Радиотон”.
1999 http://cwer.ru/node/142780/
А. П. Кашкаров. Сиситемы видеонаблюдения: практикум. Феникс;
Ростов
-
на
-
Дону; 2014 г https://www.labirint.ru/books/436721/
ГОСТ Р 54959
-
2012 Железнодорожная электросвязь. Поездная
радиосвязь.
Технические
требования
и
методы
контроля
https://allgosts.ru/33/100/gost_r_54959-2012
Ваванов
Ю.В.
Радиотехнические
системы
железнодорожного
транспорта/ Ю.В. Ваванов, А.В. Елизаренко, А.А. Танцюра и др. –
М.:
Транспорт, 1991,
-
303с.
Ваванов Ю.В. Технологическая железнодорожная радиосвязь. –
М.:
Транспорт, 1985,
-
182 с. https://rusist.info/book/5944042
Горелов Г.В., Таныгин Ю.И. Радиосвзяь с подвижными объектами
железнодорожного транспорта. Учебник для техникумов и колледжей
железнодорожного транспорта.
-
М.: Маршрут, 2009.
-
263 с.
