CN101574976B - 一种铁路安全自动防护系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种铁路安全自动防护系统及方法，主要解决铁路现场施工人员安全问题。系统包括微机信号检测系统，其特征是还包括位于车站电务机房内的防护主模块、现场作业人员携带的无线自动防护终端；防护主模块包括无线通信单元、嵌入式微控制器、站区和线路细分数据存储器、防护程序存储器、带有操作按键装置的图形文字显示器、CAN控制器。防护主模块通过CAN控制器从微机信号检测系统获取列车运行信息，形成防护信息后，通过无线传输至现场作业人员的无线自动防护终端，提示报警。它不干扰微机信号检测系统，且保证了采样数据的高稳定性和高可靠性，从而保证最后发出的防护信息的准确可靠。

Description

一种铁路安全自动防护系统及方法

技术领域

本发明涉及一种保护现场工作人员的安全的铁路安全自动防护系统及方法。

背景技术

铁路维修、养护作业区域包括站内线路和区间线路。作业施工过程中，安全防护是其重要的组成部分。安全防护既关系到作业人员的人身安全，又关乎列车运行安全。随着我国铁路提速，为保证列车运行的安全，电务信号设备、道岔电缆的维护检修的标准和质量更加严格，维修养护工作频繁而重要。特别是列车速度超过100公里/小时，甚至达到200公里/小时，作业安全防护问题更加突出。要求安全防护应做到准确、及时、可靠。目前的安全防护模式是靠人工来实现，通讯是采用手持对讲台系统。电务、工务部门安全防护方式，是在天窗修和状态修状态下，防护人员是2名，室内1名，线路上1名，在施工状态下防护人员是3名室内1名，线路施工两端各1名。线路防护人员不干任何工作，只是专门防护人身安全及联络其他工作事宜(如试验道岔等)室内防护值班人员与室外线路防护人员用铁路专业对讲机，呼叫应答，列车来往信息。通报作业人员安全下道。对讲机频道是独立的。工务部门的内室外防护人员主要是人身安全防护。需动道岔信号设备，要与电务部门配合方可实现。因而就形成单纯的人身安全防护作用。对讲机频点也是独立的。

工务部门巡道工和地亩测量人员及线服公司巡线人员(每人负责一公里的线路护网、高压线等的巡查)的安全防护。是靠对讲机监听机车无线列调。车机联控时站与车联络信息，并有相关专用的列车时刻表，掌握列车来往状况，起到安全防护作用。

综上所述目前的安全防护模式是靠人工来实现，即便在不要点、不影响行车的情况下作业，也必须要多人配合完成防护。人工方式实现防护存在着较多缺陷，尤其是在夜间或值班状态抢修故障处理时，安全防护得不到保障。已不适应目前铁路运输高速、自动化特点的要求。主要表现在：

1.电务、工务部门除天窗修、状态修以外，在值班和夜间人员少，抢修、故障处理状态下，安全防护相对得不到有效的保障。

2.工务部门的巡道工和线路地亩测量人员及线服公司巡线人员的安全防护是靠作业人员在巡查线路同时，监听站与车联络信息和相关的列车时刻表，综合判断出列车来往的状况。做不到准确、及时、可靠的安全防护。

3.由于人为因素导致精力不集中、通话不标准。受外界影响较大等原因，导致错报、漏报防护信息。尤其是线路巡道和巡线人员在上述原因下判断失误，对自己的人身安全造成极大威胁。

上述表明仅靠人工手段难以确保人身安全和作业安全，安全形成了隐患。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种铁路安全自动防护系统，它使现场作业施工人员和信号值班员能够及时准确地获取相关安全防护信息，对防止现场作业人员受到列车伤害，提供了有效的提示，提高了作业安全。

本发明的技术方案是：该铁路安全自动防护系统，包括微机信号检测系统，其特征是：还包括位于车站电务机房内的防护主模块、现场作业人员携带的无线自动防护终端；所述的防护主模块包括无线通信单元嵌入式微控制器、站区和线路细分数据存储器、防护程序存储器、带有操作按键装置的图形文字显示器、CAN控制器；

CAN控制器用于通过CAN网络与所述微机信号检测系统连接，以电气隔离的方式侦听微机信号检测系统的车站设备采集数据的开关量即实时获取列车运行信息；再将列车运行信息传输至嵌入式微控制器；

站区和线路细分数据存储器，用于存储站场、线路位置细分信息；

防护程序存储器，用于存储防护规则；

嵌入式微控制器对获取的列车运行信息存储并解析，并从站区和线路细分数据存储器、防护程序存储器中读取相关的数据信息，形成直观的线路细分操作界面及防护信息；

图形文字显示器，用于显示形成的线路细分操作界面；通过显示器上的操作按键装置可对该界面进行操作，操作按键装置还可对细分数据存储器、防护程序存储器内的信息进行修改或重新设置；

无线通信单元，用于与现场作业人员携带的可提示报警的无线自动防护终端实现无线通信，传输防护信息等必要信息；

所述嵌入式微控制器上还设有键盘接口，用于外接键盘，进行程序及各种信息的录入、修改。

在该铁路安全自动防护系统中，所述防护主模块的无线通信单元为GSM/GPRS移动通信模块；无线自动防护终端采用可实现GSM/GPRS移动通信的设备；无线自动防护终端上还设置有声光/震动报警装置。

所述无线自动防护终端上设有GPS卫星定位模块。

在该铁路安全自动防护系统中，所述无线自动防护终端为一对讲机；所述防护主模块的嵌入式微控制器包括一将形成的防护信息转换为语音信号的语音信号转换电路，该语音信号转换电路的输出端与防护主模块的无线通信单元输入端连接。

本发明的目的还在于提供一种铁路安全自动防护方法，在车站电务机房内设置一防护主模块；现场施工人员随身携带一自动防护终端，且该自动防护终端可与防护主模块实现无线通信；

将站区、线路细分为上行、下行、备用线路等，并将细分数据存储于站区和线路细分数据存储器；

将设定的各种防护规则存储于防护程序存储器；

防护主模块通过CAN网络、以电气隔离的方式侦听微机信号检测系统的车站设备采集数据的开关量，即获取列车运行信息；然后进行解析，读取相应的站区、线路细分数据和防护规则，形成站区/线路细分界面，同时形成防护信息；

防护主模块将防护信息通过无线通信传输到自动防护终端，提示现场工作人员，实现报警。

其中，所述的防护主模块与自动防护终端之间通过移动公网GSM/GPRS实现移动无线通信，自动防护终端接收到防护信息后通过声光/震动报警，提示现场工作人员。

自动防护终端还可增加GPS卫星定位功能，对现场工作人员的坐标定位，并将定位信息传输至防护主模块，防护主模块根据定位信息，向该自动防护终端发送防护信息。

自动防护终端也可采用对讲机，防护主模块将防护信息转换为语音信号，无线传输至所述现场工作人员携带的对讲机，现场工作人员接收到语音提示、报警。

本发明的有益效果是：它利用车站微机检测系统配置的检测站机采集的开关量信息，保证了采样数据的高稳定性和高可靠性，从而保证最后发出的防护信息的准确可靠。检测站机的软件又对数据进行了更加全面的分析判断，保证了安全防护报警信息的多样性。系统通讯采用自动发送方式，使防护主模块以无线方式自动向有关人员通知关键安全防护报警信息，使现场作业施工人员随时随地准确获取安全防护信息，与值台人员相辅相成，共同进行人身防护工作，防止现场作业人员受到列车伤害，提高了作业安全性。当室外电缆巡视涂油不影响行车的工作时，无需室内值台人员，也同样可以得到防护。该铁路安全自动防护系统对现有的微机检测系统不会造成影响，实施安全可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明铁路安全自动防护系统及方法实施例一的结构框图；

图2为本发明铁路安全自动防护系统及方法实施例二的结构框图。

具体实施方式

本发明的铁路安全自动防护系统实施例一：如图1所示，包括：微机信号检测系统、位于车站电务机房内的防护主模块、作业人员携带的无线自动防护终端。其中微机信号检测系统为铁路上现有的检测系统，为公知技术。一个防护主模块和若干部自动防护终端组成一个基本防护单位，一个基本防护单位服务于一个车站管辖范围。

防护主模块包括无线通信单元、嵌入式微控制器、站区和线路细分数据存储器、防护程序存储器、带有操作按键装置的图形文字显示器、CAN控制器。

CAN控制器用于通过CAN网络与所述微机信号检测系统连接，以电气隔离的方式侦听微机信号检测系统的车站设备采集数据的开关量即实时获取列车运行信息，再将列车运行信息传输至嵌入式微控制器，所述列车运行信息包括站内、区间信号情况(反应列车位置信息)。

站区和线路细分数据存储器，用于存储站场、线路位置细分信息。

防护程序存储器，用于存储防护规则。

嵌入式微控制器内的软件包括人机交互模块、列车运行信息解析模块、防护信息形成模块、移动通信分组数据协议栈、自诊断模块。其中，人机交互模块有两个功能：第一，设定基本防护单位涉及的地理位置信息，包括信号机、道岔等的坐标。第二，选择防护工作模式和报警规则，报警规则包括报警距离极限，上/下行独立防护等，以适应于不同作业要求。列车运行信息解析模块是信号状态与列车运行关系。防护信息形成模块就是防护规则的运用。防护信息形成模块的输出结果驱动移动通信模块。移动分组数据协议栈完成路由访问、传输和差错控制，应用层数据。

嵌入式微控制器通过其软件对获取的列车运行信息存储并解析，并从站区和线路细分数据存储器、防护程序存储器中读取相关的数据信息，形成直观的线路细分操作界面及防护信息。根据不同作业环境，界面可以细分为区间防护类型、编组场、车站防护类型。区间类型可以细分为上行或下行防护。编组场可适当按照区域编号细分。上述细分信息数据均存储于站区和线路细分数据存储器中。

图形文字显示器，用于显示形成的线路细分操作界面。通过该显示器上的操作按键装置可对该界面进行操作。操作按键装置还可对细分数据存储器、防护程序存储器内的信息进行修改或重新设置。

防护主模块的嵌入式微控制器上设置了键盘接口，用于外接键盘，进行程序及各种信息的录入、修改。

该防护主模块的无线通信单元为GSM/GPRS移动通信模块，无线自动防护终端采用可实现GSM/GPRS移动通信的设备。防护主模块与无线自动防护终端之间通过移动公网GSM/GPRS实现无线移动通信。无线自动防护终端上还可以加装GPS卫星定位模块，用于现场施工人员坐标位置定位。自动防护终端与防护主模块之间的数据交换内容包括：现场坐标位置、列车信息、防护报警信息。无线自动防护终端上设置有声光/震动报警装置，根据接收到的信息，驱动声光/震动报警装置报警。

本发明的铁路安全自动防护系统实施例二：如图2所示，与实施例一不同之处在于，该铁路安全自动防护系统中，无线自动防护终端为一对讲机。防护主模块的嵌入式微控制器包括一将形成的防护信息转换为语音信号的语音信号转换电路，该语音信号转换电路的输出端与防护主模块的无线通信单元输入端连接。无线传输至现场工作人员携带的对讲机，现场工作人员接收到语音提示、报警。其余技术同实施例一。

防护主模块获得列车运行信息后，按照设定的规则，转化成语音防护信息。采用数字存储技术，存储、播放防护语音信息。语音播报举例：

列车接近：“上/下行列车(一、二)接近，请注意安全”；

进站信号开放：“上/下行进站信号开放，向**股道，请注意安全”；

出站信号开放：“**出站信号开放，正向/反向出发，请注意安全”；

道岔作业：“**号道岔，有道岔作业的，请注意安全”；

轨道区段占用：当列车进入站内第一区段时，报“上/下行列车进站，向**道，请注意安全”；

当列车进入股道时，报“**股道上/下行来车，请注意安全”；

速度播报：列车一接近二接近及进站信号机内方区段时，报“上/下行列车一接近(二接近、进站)速度***km/h”；

报警：“**信号非正常关闭”；**道岔失去表示；上/下行信号断丝；**电源故障；**移频故障；(电务)。

自检功能：每隔50s报“咚”表示设备正常。

Claims (8)

1.一种铁路安全自动防护系统，包括微机信号检测系统，其特征是：还包括位于车站电务机房内的防护主模块、现场作业人员携带的无线自动防护终端；所述的防护主模块包括无线通信单元、嵌入式微控制器、站区和线路细分数据存储器、防护程序存储器、带有操作按键装置的图形文字显示器、CAN控制器；

CAN控制器用于通过CAN网络与所述微机信号检测系统连接，以电气隔离的方式侦听微机信号检测系统的车站设备采集数据的开关量即实时获取列车运行信息；再将列车运行信息传输至嵌入式微控制器；

站区和线路细分数据存储器，用于存储站场、线路位置细分信息；

防护程序存储器，用于存储防护规则；

嵌入式微控制器对获取的列车运行信息存储并解析，并从站区和线路细分数据存储器、防护程序存储器中读取相关的数据信息，形成直观的线路细分操作界面及防护信息；

图形文字显示器，用于显示形成的线路细分操作界面；通过显示器上的操作按键装置可对该界面进行操作，操作按键装置还可对细分数据存储器、防护程序存储器内的信息进行修改或重新设置；

无线通信单元，用于与现场作业人员携带的可提示报警的无线自动防护终端实现无线通信，传输防护信息必要信息；

所述嵌入式微控制器上还设有键盘接口，用于外接键盘，进行程序及各种信息的录入、修改。

2.根据权利要求1所述的一种铁路安全自动防护系统，其特征是：所述防护主模块的无线通信单元为GSM/GPRS移动通信模块；无线自动防护终端采用可实现GSM/GPRS移动通信的设备；无线自动防护终端上还设置有声光/震动报警装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种铁路安全自动防护系统，其特征是：所述无线自动防护终端上设有GPS卫星定位模块。

4.根据权利要求1所述的一种铁路安全自动防护系统，其特征是：所述无线自动防护终端为一对讲机；所述防护主模块的嵌入式微控制器包括一将形成的防护信息转换为语音信号的语音信号转换电路，该语音信号转换电路的输出端与防护主模块的无线通信单元输入端连接。

5.一种铁路安全自动防护方法，其特征是：在车站电务机房内设置一防护主模块；现场施工人员随身携带一自动防护终端，且该自动防护终端可与防护主模块实现无线通信；

将站区、线路细分为上行、下行、备用线路，并将细分数据存储于站区和线路细分数据存储器；

将设定的各种防护规则存储于防护程序存储器；

防护主模块通过CAN网络、以电气隔离的方式侦听微机信号检测系统的车站设备采集数据的开关量，即获取列车运行信息；然后进行解析，读取相应的站区、线路细分数据和防护规则，形成站区/线路细分界面，同时形成防护信息；

防护主模块将防护信息通过无线通信传输到自动防护终端，提示现场工作人员，实现报警。

6.根据权利要求5所述的一种铁路安全自动防护方法，其特征是：所述的防护主模块与自动防护终端之间通过移动公网GSM/GPRS实现移动无线通信，自动防护终端接收到防护信息后通过声光/震动报警，提示现场工作人员。

7.根据权利要求5或6所述的一种铁路安全自动防护方法，其特征是：自动防护终端具有GPS卫星定位功能，对现场工作人员的坐标定位，并将定位信息传输至防护主模块，防护主模块根据定位信息，向该自动防护终端发送防护信息。

8.根据权利要求5所述的一种铁路安全自动防护方法，其特征是：自动防护终端采用对讲机，防护主模块将防护信息转换为语音信号，无线传输至所述现场工作人员携带的对讲机，现场工作人员接收到语音提示、报警。

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