CN108639108B - 一种机车作业安全防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机车作业安全防护系统，该系统包括由TDCS系统、设置在铁路总公司的总服务器、设置在铁路局的路局服务器、设置在站场的站场服务器组成的地面设备、由组合导航单元、图像采集单元、信息处理单元、显示终端组成的车载设备；通过机车上的组合导航单元与地面设备相互配合获取TDCS列车信息，实现调车作业；通过机车上的图像采集单元和信息处理单元，实时获取机车前方铁轨区域图像并处理，确定机车前方障碍物信息，实现区间作业。因此，本发明提供的系统的地面设备与车载设备的组合使用，使得机车能够在调车作业模式与区间作业模式下自由切换，真正实现一套系统、两种模式，极大的节约了系统成本。

Description

一种机车作业安全防护系统

技术领域

本发明涉及安全防护技术领域，特别涉及一种机车作业安全防护系统。

背景技术

作为铁路系统中的运行维护车辆，机车在铁路中一直扮演着重要角色，它保障铁路轨道沿线上各设备的正常运作，防止因设备故障原因而造成的重大行车事故。与普通客运列车不同，机车不仅担负着区间铁路的运营维护工作，同时还需负责调车作业的列车编组、解体、摘挂、转线，车辆的取送、转场、调移，以及机车的对标、转线、出入段等工作。特殊的工作模式使得机车需要更多的手段来保障作业安全。

在机车调车作业中，多年来一直是依靠人控来进行，但人作为一个独立个体，很容易受到外界因素干扰。因此，在调车作业中，闯蓝灯、挤道岔、越出站界、破坏列车进路等事故时有发生，对铁路运输安全造成了严重威胁。机车区间作业中，铁轨线路环境虽说较为单一，但长距离的线路又会带来了许多人力不可控因素，如未及时撤离的沿线施工人员、侵入的社会车辆、山体滑坡造成的落石以及由于轨道电路分路不良造成的沿线停留车辆等等，种种“障碍物”在机车区间高速运行状态下，若未及时发现，会带来重大的安全隐患。如何保障机车在调车作业与区间作业时的安全，是当前铁路系统亟待解决的问题

目前，在调车作业中，司机主要依靠识别前方进路左侧的蓝白信号灯状态来控制机车的行进与否。因此，如何准确快速的获取到所需信号灯的状态，是保障调车作业安全进行的基础。传统方法主要是靠人工瞭望来进行蓝白灯判断，但调车事故的频发证明该方法是不适用的。此外，有的站场还采用了一种《无线调车机车信号和监控系统》(以下简称STP)来对站内调车作业过程进行监控，可以基本实现调车作业安全、可控。但整个系统，包括车站设备和车载设备，造价较高，功能单一，无法应用于区间作业，控制的实时性还有待商榷，且STP设备采用无线通信，每个站场受分配的频点，允许最多不超过5台机车作业，对于大型站场，不能保证使用权限。另有一些文献中提出了通过采集机车前方进路信号灯图像，再通过图像处理算法获取图中信号灯的颜色状态，从而达到准确识别信号灯的目的，该方法有一定的新颖度，但在实际操作中会受到站场复杂环境的制约，从而造成信号灯识别不完全。

机车在区间作业时最常遇见的就是障碍物入侵线路，极大的影响了机车运行安全，从而造成重大安全隐患。由鉴于此，在铁路安全领域，异物入侵检测预警技术已在国内外广泛应用。目前主要采取的检测手段有接触式检测与非接触式检测两种，接触式是通过在铁路沿线周边建造防护围栏，将沿途铁轨与周边隔绝开来，通过检测障碍物与防护栏的接触，进而判断是否有异物入侵铁轨线路。非接触式检测是通过安装在铁路沿线事故易发段或机车上的红外线、视频、幕墙以及激光扫描等设备，在一定范围内能精准的检测出铁轨沿线是否有异物入侵，而无需与障碍物进行接触。在这两种方法中，由于非接触检测拥有安装方便，使用灵活以及精准度高等特点，已成为国内外研究铁路异物入侵的主要研究方向。但是非接触检测方法造价较高，功能单一，且无法应用于调车作业。

综上所述，现有的调车作业与区间作业在安全防护系统应用上都存在着一定的局限性，都是将调车作业与区间作业分开进行，即根据两者问题研发两套设备，这样对于操作成本或是设备成本都是一个极大的浪费。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供了一种机车作业安全防护系统，该系统能够在调车作业模式与区间作业模式下自由切换，真正实现一套系统、两种模式，极大的节约了系统成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种机车作业安全防护系统，所述机车作业安全防护系统应用于机车调车作业和机车区间作业；所述机车作业安全防护系统包括地面设备和车载设备；所述地面设备包括TDCS系统、设置在铁路总公司的总服务器、设置在铁路局的路局服务器以及设置在站场的站场服务器；所述车载设备包括组合导航单元、图像采集单元、信息处理单元、显示终端；

所述总服务器，分别与所述TDCS系统、所述路局服务器通信连接，用于获取所述TDCS系统采集的TDCS信息，并以路局为单元对所述TDCS信息进行解析，将解析得到的多个TDCS路局信息对应发送至所述路局服务器；

所述组合导航单元，用于实时采集机车位置信息；

所述路局服务器，与所述站场服务器通信连接，用于以路局各站场为单元对所述TDCS路局信息进行二次解析，将解析得到的多个TDCS站场信息对应发送至所述站场服务器；

所述站场服务器，与所述信息处理单元、所述组合导航单元连接，用于根据获取的所述机车位置信息和所述TDCS站场信息，确定所述机车的TDCS列车信息，将所述TDCS列车信息发送至所述信息处理单元，并将所述TDCS列车信息以平面站场图的形式在所述显示终端显示；所述TDCS列车信息包括所述机车的前方进路信息以及前方进路对应的信号灯状态信息；

所述图像采集单元，用于采集机车前方铁轨区域图像；

所述信息处理单元，还与所述图像采集单元连接，用于对获取的所述机车前方铁轨区域图像进行处理，确定机车前方障碍物信息，并将所述机车前方障碍物信息发送至所述显示终端显示。

可选的，所述TDCS系统与所述总服务器之间、所述总服务器与所述路局服务器之间、所述路局服务器与所述站场服务器之间均通过铁路办公网通信。

可选的，所述站场服务器与所述组合导航单元之间、所述站场服务器与所述信息处理单元之间均通过4G无线网络通信。

可选的，所述信息处理单元包括存储器、第一处理子单元；所述存储器内存储作业模式和站场测绘图；所述作业模式包括调车作业模式和区间作业模式；其中所述存储器存储的站场测绘图是以平面站场图的形式显示在所述显示终端的界面上。

可选的，所述车载设备还包括机车原有的速度传感器；所述速度传感器用于获取机车运行公里标信息；

所述第一处理子单元分别与所述速度传感器、所述组合导航单元连接；

所述第一处理子单元还用于根据获取的所述机车运行公里标信息、所述机车位置信息以及所述站场测绘图，对机车当前位置信息进行实时修正，并将修正后的机车当前位置信息发送至所述显示终端显示；

所述第一处理子单元还用于根据所述机车当前位置信息以及所述站场测绘图，计算机车至进路末端的距离，并将所述机车至进路末端的距离发送至所述显示终端显示。

可选的，所述车载设备还包括拾音器；所述拾音器用于采集司机在调车作业时的标准术语；所述标准术语为信号灯状态信息；

所述第一处理子单元，还与所述拾音器连接；

所述第一处理子单元还用于根据获取的标准术语，确定人眼识别的信号灯状态信息，并根据所述人眼识别的信号灯状态信息对所述TDCS列车信息进行补充，并将补充后的所述TDCS列车信息发送至所述显示终端显示。

可选的，所述图像采集单元包括红外相机和可见光相机；其中所述红外相机应用于夜间；所述可见光相机应用于白天。

可选的，所述信息处理单元还包括第二处理子单元和第三处理子单元；

所述第二处理子单元，与所述红外相机连接，用于获取夜间机车前方铁轨区域图像，并对夜间机车前方铁轨区域图像进行灰度、梯度、投影处理，得到第一处理结果，并将第一处理结果发送至所述显示终端显示；

所述第三处理子单元，与所述可见光相机连接，用于获取白天机车前方铁轨区域图像，并对白天机车前方铁轨区域图像进行滤波、梯度、投影处理，得到第二处理结果，并将第二处理结果发送至所述显示终端显示。

可选的，所述信息处理单元还包括第四处理子单元；

所述第四处理子单元，分别与所述第二处理子单元、第三处理子单元连接，用于当第一处理结果或者第二处理结果机车前方铁轨区域存在障碍物时，采用几何测距法计算机车与障碍物之间的距离。

可选的，所述车载设备包括扬声器；

所述第四处理子单元，与所述扬声器连接，还用于当第一处理结果或者第二处理结果机车前方铁轨区域存在障碍物时，通过所述扬声器报警并将机车与障碍物之间的距离以语音方式向司机播报。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种机车作业安全防护系统，该机车作业安全防护系统应用于机车调车作业和机车区间作业；该系统包括地面设备和车载设备；所述地面设备包括TDCS系统、设置在铁路总公司的总服务器、设置在铁路局的路局服务器以及设置在站场的站场服务器；所述车载设备包括组合导航单元、图像采集单元、信息处理单元、显示终端；所述总服务器，分别与所述TDCS系统、所述路局服务器通信连接，用于获取所述TDCS系统采集的TDCS信息，并以路局为单元对所述TDCS信息进行解析，将解析得到的多个TDCS路局信息对应发送至所述路局服务器；所述组合导航单元，用于实时采集机车位置信息；所述路局服务器，与所述站场服务器通信连接，用于以路局各站场为单元对所述TDCS路局信息进行二次解析，将解析得到的多个TDCS站场信息对应发送至所述站场服务器；所述站场服务器，与所述信息处理单元、所述组合导航单元连接，用于根据获取的所述机车位置信息和所述TDCS站场信息，确定所述机车的TDCS列车信息，将所述TDCS列车信息发送至所述信息处理单元，并将所述TDCS列车信息以平面站场图的形式在所述显示终端显示；所述TDCS列车信息包括所述机车的前方进路信息以及前方进路对应的信号灯状态信息；所述图像采集单元，用于采集机车前方铁轨区域图像；所述信息处理单元，还与所述图像采集单元连接，用于对获取的所述机车前方铁轨区域图像进行处理，确定机车前方障碍物信息，并将所述机车前方障碍物信息发送至所述显示终端显示。因此，本发明提供的系统的地面设备与车载设备组合使用，使得机车能够在调车作业模式与区间作业模式下自由切换，真正实现一套系统、两种模式，极大的节约了系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例机车作业安全防护系统的结构示意图；

图2为本发明车载设备整体工作流程图；

图3为本发明调车作业模式流程图；

图4为本发明显示终端界面示意图；

图5为本发明区间作业模式流程图；

图6为本发明障碍物检测与识别整体流程图；

图7为本发明几何测距原理图；

图8为本发明区间作业可见光采集模式系统结构与界面显示图；

图9为本发明区间作业红外采集模式系统结构与界面显示图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供了一种机车作业安全防护系统，该系统能够在调车作业模式与区间作业模式下自由切换，真正实现一套系统、两种模式，极大的节约了系统成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例机车作业安全防护系统的结构示意图。本发明实施例提供的机车作业安全防护系统应用于机车调车作业和机车区间作业。

如图1所示，本发明实施例提供的机车作业安全防护系统包括地面设备和车载设备；其中，地面设备包括列车运行调度指挥系统(Train Operation Dispatching CommandSystem，以下简称TDCS，一般称为TDCS系统)、设置在铁路总公司的总服务器、设置在铁路局的路局服务器以及设置在站场的站场服务器；车载设备主要包括组合导航单元、图像采集单元、信息处理单元、显示终端；其中，TDCS系统与总服务器之间、总服务器与路局服务器之间、路局服务器与站场服务器之间均通过铁路办公网通信。站场服务器与组合导航单元之间、站场服务器与信息处理单元之间均通过4G无线网络通信。车载设备主要包括调车作业和区间作业两种模式，分别应用在站场调车和区间行驶中。优选的，组合导航单元为北斗卫星导航系统。

总服务器，分别与TDCS系统、路局服务器通信连接，用于获取TDCS系统采集的TDCS信息，并以路局为单元对TDCS信息进行解析，将解析得到的多个TDCS路局信息对应发送至路局服务器。

所述组合导航单元，用于实时采集机车位置信息。

所述路局服务器，与站场服务器通信连接，用于以路局各站场为单元对TDCS路局信息进行二次解析，将解析得到的多个TDCS站场信息对应发送至站场服务器。

站场服务器，与信息处理单元、组合导航单元连接，用于根据获取的机车位置信息和TDCS站场信息，确定机车的TDCS列车信息，将TDCS列车信息发送至所述信息处理单元，并将TDCS列车信息以平面站场图的形式在显示终端显示；TDCS列车信息包括机车的前方进路信息以及前方进路对应的信号灯状态信息。

图像采集单元，用于采集机车前方铁轨区域图像。图像采集单元包括红外相机和可见光相机；其中红外相机应用于夜间；可见光相机应用于白天。

信息处理单元，还与图像采集单元连接，用于对获取的机车前方铁轨区域图像进行处理，确定机车前方障碍物信息，并将机车前方障碍物信息发送至显示终端显示。

信息处理单元包括存储器、第一处理子单元、第二处理子单元、第三处理子单元、第四处理子单元；存储器内存储作业模式和站场测绘图；作业模式包括调车作业模式和区间作业模式；其中存储器存储的站场测绘图是以平面站场图的形式显示在所述显示终端的界面上。

车载设备还包括拾音器、扬声器、以及机车原有的速度传感器；速度传感器用于获取机车运行公里标信息；拾音器用于采集司机在调车作业时的标准术语；所述标准术语为信号灯状态信息。

第一处理子单元分别与速度传感器、组合导航单元连接；第一处理子单元还用于根据获取的机车运行公里标信息、机车位置信息以及站场测绘图，对机车当前位置信息进行实时修正，并将修正后的机车当前位置信息发送至显示终端显示。第一处理子单元还用于根据机车当前位置信息以及站场测绘图，计算机车至进路末端的距离，并将机车至进路末端的距离发送至显示终端显示。

第一处理子单元还与拾音器连接；所述第一处理子单元还用于根据获取的标准术语，确定人眼识别的信号灯状态信息，并根据人眼识别的信号灯状态信息对TDCS列车信息进行补充，并将补充后的TDCS列车信息发送至显示终端显示。

第二处理子单元，与红外相机连接，用于获取夜间机车前方铁轨区域图像，并对夜间机车前方铁轨区域图像进行灰度、梯度、投影处理，得到第一处理结果，并将第一处理结果发送至所述显示终端显示。

第三处理子单元，与可见光相机连接，用于获取白天机车前方铁轨区域图像，并对白天机车前方铁轨区域图像进行滤波、梯度、投影处理，得到第二处理结果，并将第二处理结果发送至所述显示终端显示。

第四处理子单元分别与第二处理子单元、第三处理子单元连接，第四处理子单元用于当第一处理结果或者第二处理结果机车前方铁轨区域存在障碍物时，采用几何测距法计算机车与障碍物之间的距离。

第四处理子单元还与所述扬声器连接，第四处理子单元还用于当第一处理结果或者第二处理结果机车前方铁轨区域存在障碍物时，通过所述扬声器报警并将机车与障碍物之间的距离以语音方式向司机播报。

本发明实施例提供的机车作业安全防护系统首先将TDCS系统的TDCS信息通过铁路办公网传输至总服务器，总服务器以铁路局为单位对该TDCS信息进行解析，并将最终的解析数据通过铁路办公网传输至各铁路局；然后路局服务器对接收的解析数据进行二次解析，得到多个TDCS站场信息，并将相应的TDCS站场信息通过铁路办公网传输至站场服务器；然后站场服务器以4G无线网络的形式获取机车位置信息，并结合TDCS站场信息，确定TDCS列车信息，将TDCS列车信息以4G无线网络的形式传输至信息处理单元，信息处理单元将获得TDCS列车信息在显示终端界面显示；信息处理单元还结合图像采集单元采集的图像获得机车前方障碍物信息并显示，语音播报机车与障碍物之间的距离，实现了调车作业和区间作业。

其中，当信息处理单元获得TDCS列车信息时，选择相应的作用模式中，不同的作业模式具有不同的采集、处理及预警方法。一般是根据机车的前方进路信息以及前方进路对应的信号灯状态信息，司机手动选择相应的作用模式。

图2为本发明车载设备整体工作流程图。

如图2所示，调车作业模式主要包括机车定位、行车许可获取、语音识别、信号灯状态预警四部分；区间作业主要包括图像采集、图像识别与测距、预警三部分。

图3为本发明调车作业模式流程图。

调车作业模式主要是通过TDCS列车信息来获取机车前方进路对应信号灯状态信息进而来控制铁路调车作业，其具体实施方案如图3所示。调车作业模式大体工作流程是：机车接收到TDCS列车信息后，在车载设备的显示终端DMI上显示当前机车进路信息，同时根据组合导航单元和既有的速度传感器、以及前期测绘得到的高精度站场测绘图对机车进行精确定位，从而得出机车当前位置下前方信号机(信号灯)状态信息，同时将机车当前位置下前方信号灯状态信息通过显示终端DMI实时显示给司机，司机在接收到机车当前位置下前方信号灯状态信息后，还需再经人眼观察，并口述规定指令，如“蓝灯停车”“白灯通过”，由语音识别模块进一步确认机车当前位置下前方信号灯状态信息，从而达到调车作业安全防护的目的。

机车定位

当机车处于调车作业模式时，首先通过北斗卫星导航系统定位机车当前所处站场，再通过站场服务器经4G无线网络接收TDCS站场信息，并将此TDCS站场信息以平面站场图的形式显示在界面上，提供给司机进行参考确认。机车启动时，车载设备会根据前期测绘的站场测绘图，不断的对北斗卫星导航系统实时定位数据进行修正，并将修正结果显示在界面上。当机车行进至第一架信号机时，通过人工对标的方式，可准确定位机车当前所属位置，同时车载设备开始调取机车中速度传感器采集的公里标信息。在随后运行过程中，车载设备会通过分析北斗卫星导航系统的定位信息、速度传感器的公里标信息以及前期的站场测绘图，对机车当前位置进行实时修正，以保证机车定位的精准性。

行车许可获取

从TDCS列车信息中采集的前方进路以及前方进路对应的信号灯状态信息，通过4G无线网络，传输到车载设备中，车载设备结合机车位置信息、站场基础数据计算出机车至进路末端的距离，即行车许可。

语音识别

语音识别模块是对前面根据TDCS列车信息进行调车功能上的补充，通过识别正副司机在调车作业时的标准术语，获取人眼识别的蓝白灯状态信息，这样不仅增加了调车的可靠性，同时也可作为强化管理的重要手段以及线下分析的重要依据。本发明实施例中的语音识别模块的装置为拾音器和第一处理子单元。

界面显示

车载设备通过显示终端(DMI)作为人机交互接口，实时显示当前作业站场图以及机车位置、前方信号灯状态信息、限速信息等，界面如图4所示。

区间作业模式主要是为了检测机车前方障碍物，确保机车能够正常运行。与调车作业不同，区间作业由于具有运行线路长，运行速度快以及线路相对简单等特点，因此机车防护作业时不依赖地面设备，主要通过车载设备进行工作。具体实施方案如图5所示，主要包括：图像采集、图像识别与测距、预警三大部分，其大体流程是：首先通过外界环境条件确定图像采集模式(红外相机采集或者可见光相机采集)，接着对采集到的图像进行障碍物检测与识别，如果该区域存在影响机车正常运行的障碍物，则对其进行测距并且发出相应的预警，否则该系统不做任何提示。

图像采集

为了使机车能够在区间全天候作业，采用了红外相机与可见光相机相互交替的图像采集模式，当白天环境温度和目标温度相差较小时，采用可见光相机进行图像采集，通过对可见光图像的颜色、轮廓、纹理等信息进行分析来判断机车运行前方是否存在障碍物；当夜间光线较暗，采用红外相机进行图像采集，通过对红外图像的灰度、梯度等信息进行相应的分析来判断机车运行前方是否存在障碍物。通过这种图像采集模式，使得该系统在白天和夜间均具有非常高的检测精度。

障碍物检测与识别

在区间作业中，障碍物检测与识别主要包括可见光图像采集和红外图像采集两种模式，其整体实施方案如图6所示。

对可见相机采集到的可见光图像的障碍物检测与识别方法的主要思想是：首先获取机车运行前方铁轨区域，其目的是提高算法的实时性和精确检测率；其次，对该区域RGB三通道颜色信息进行投影；接着，判断该投影曲线中是否存在异常点，如果存在则认为机车运行前方可能会存在障碍物，此时需对疑似障碍物区域采用轮廓分析的方法进行二次精确判断，二次精确判断是根据提取的疑似障碍物区域的图像轮廓，判断该轮廓面积是否小于设定阈值，若小于则认为该区域不存在障碍物，反之，则认为前方可能存在障碍物。此时，需要对整个铁轨区域进行轮廓分析，进一步判断该区域是否存在影响机车正常运行的障碍物。

对红外相机采集到的红外图像的障碍物检测与识别方法的主要思想是：首先，采用高斯滤波对红外图像进行预处理；然后，获取机车运行前方铁轨区域，其目的是提高算法的实时性和精确检测率；其次，分别计算该区域水平和垂直方向梯度值，并对其进行投影；接着，判断该梯度投影曲线中是否存在异常点，如果存在，则认为该异常点所在的区域可能会存在障碍物，此时还需对该疑似障碍物区域进行二次精确定位，如果最终确定该区域存在影响机车正常运行的障碍物，则此时需对障碍物进行测距并做出相应的预警，反之则认为该区域不存在影响机车正常运行的障碍物。

障碍物测距与预警

当前方铁轨区域存在影响机车正常运行的障碍物时，本系统采用几何测距法计算机车与障碍物之间的距离，其原理如图7所示，然后预警并以语音方式向司机说明障碍物与当前机车之间的距离，从而有效帮助司机做出正确的应对措施。

几何测距主要根据相机与障碍物之间的三角关系来测量障碍物与机车之间的距离D，其中D的计算公式为：D＝H*tan(α1)(1)；

式中，H是相机距离地面的高度，D0是盲区，D是障碍物与机车之间的距离，f是相机焦距，a是像元间距，N是从图像最底端到检测到的障碍物的最底端的像素行数，α是盲区为D0时相机的俯仰角，α2是障碍物最底端与相机视场底端的水平瞬时视场角。通过对大量实验数据验证可知，该测距算法在障碍物距离机车400m处时测距误差在±20m之内。

机车区间作业时可见光与红外相机图像采集的系统结构以及DMI的显示界面如图8和图9所示。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种机车作业安全防护系统，其特征在于，所述机车作业安全防护系统应用于机车调车作业和机车区间作业；所述机车作业安全防护系统包括地面设备和车载设备；所述地面设备包括TDCS系统、设置在铁路总公司的总服务器、设置在铁路局的路局服务器以及设置在站场的站场服务器；所述车载设备包括组合导航单元、图像采集单元、信息处理单元、显示终端；

所述总服务器，分别与所述TDCS系统、所述路局服务器通信连接，用于获取所述TDCS系统采集的TDCS信息，并以路局为单元对所述TDCS信息进行解析，将解析得到的多个TDCS路局信息对应发送至所述路局服务器；

所述组合导航单元，用于实时采集机车位置信息；

所述路局服务器，与所述站场服务器通信连接，用于以路局各站场为单元对所述TDCS路局信息进行二次解析，将解析得到的多个TDCS站场信息对应发送至所述站场服务器；

所述站场服务器，与所述信息处理单元、所述组合导航单元连接，用于根据获取的所述机车位置信息和所述TDCS站场信息，确定所述机车的TDCS列车信息，将所述TDCS列车信息发送至所述信息处理单元，并将所述TDCS列车信息以平面站场图的形式在所述显示终端显示；所述TDCS列车信息包括所述机车的前方进路信息以及前方进路对应的信号灯状态信息；

所述图像采集单元，用于采集机车前方铁轨区域图像；所述图像采集单元包括红外相机和可见光相机；其中所述红外相机应用于夜间；所述可见光相机应用于白天；所述信息处理单元还包括第二处理子单元和第三处理子单元；所述第二处理子单元，与所述红外相机连接，用于获取夜间机车前方铁轨区域图像，并对夜间机车前方铁轨区域图像进行灰度、梯度、投影处理，得到第一处理结果，并将第一处理结果发送至所述显示终端显示；所述第三处理子单元，与所述可见光相机连接，用于获取白天机车前方铁轨区域图像，并对白天机车前方铁轨区域图像进行滤波、梯度、投影处理，得到第二处理结果，并将第二处理结果发送至所述显示终端显示；

所述得到第一处理结果具体为：利用所述红外相机获取机车运行前方铁轨区域，为第一区域，分别计算所述第一区域的水平和垂直方向梯度值，并对其进行投影；判断梯度投影曲线中是否存在第一异常点；如果存在第一异常点，则对存在第一异常点的疑似障碍物区域进行二次精确定位，判断是否存在障碍物；如果不存在第一异常点，则认为前方无障碍物；

所述得到第二处理结果具体为：利用所述可见光相机获取机车运行前方铁轨区域，为第二区域，对所述第二区域RGB三通道颜色信息进行投影；判断投影曲线中是否存在第二异常点；如果存在第二异常点，则对存在第二异常点的疑似障碍物区域采用轮廓分析的方法进行二次精确定位，判断是否存在障碍物；如果不存在第二异常点，则对所述第二区域进行二次精确定位，判断是否存在障碍物；

所述信息处理单元，还与所述图像采集单元连接，用于对获取的所述机车前方铁轨区域图像进行处理，确定机车前方障碍物信息，并将所述机车前方障碍物信息发送至所述显示终端显示；

所述地面设备与所述车载设备的组合使用，使得机车能够在调车作业模式与区间作业模式下自由切换。

2.根据权利要求1所述的一种机车作业安全防护系统，其特征在于，所述TDCS系统与所述总服务器之间、所述总服务器与所述路局服务器之间、所述路局服务器与所述站场服务器之间均通过铁路办公网通信。

3.根据权利要求1所述的一种机车作业安全防护系统，其特征在于，所述站场服务器与所述组合导航单元之间、所述站场服务器与所述信息处理单元之间均通过4G无线网络通信。

4.根据权利要求1所述的一种机车作业安全防护系统，其特征在于，所述信息处理单元包括存储器、第一处理子单元；所述存储器内存储作业模式和站场测绘图；所述作业模式包括调车作业模式和区间作业模式；其中所述存储器存储的站场测绘图是以平面站场图的形式显示在所述显示终端的界面上。

5.根据权利要求4所述的一种机车作业安全防护系统，其特征在于，所述车载设备还包括机车原有的速度传感器；所述速度传感器用于获取机车运行公里标信息；

所述第一处理子单元分别与所述速度传感器、所述组合导航单元连接；

所述第一处理子单元还用于根据获取的所述机车运行公里标信息、所述机车位置信息以及所述站场测绘图，对机车当前位置信息进行实时修正，并将修正后的机车当前位置信息发送至所述显示终端显示；

所述第一处理子单元还用于根据所述机车当前位置信息以及所述站场测绘图，计算机车至进路末端的距离，并将所述机车至进路末端的距离发送至所述显示终端显示。

6.根据权利要求5所述的一种机车作业安全防护系统，其特征在于，所述车载设备还包括拾音器；所述拾音器用于采集司机在调车作业时的标准术语；所述标准术语为信号灯状态信息；

所述第一处理子单元，还与所述拾音器连接；

所述第一处理子单元还用于根据获取的标准术语，确定人眼识别的信号灯状态信息，并根据所述人眼识别的信号灯状态信息对所述TDCS列车信息进行补充，并将补充后的所述TDCS列车信息发送至所述显示终端显示。

7.根据权利要求1所述的一种机车作业安全防护系统，其特征在于，所述信息处理单元还包括第四处理子单元；

所述第四处理子单元，分别与所述第二处理子单元、第三处理子单元连接，用于当第一处理结果或者第二处理结果机车前方铁轨区域存在障碍物时，采用几何测距法计算机车与障碍物之间的距离。

8.根据权利要求7所述的一种机车作业安全防护系统，其特征在于，所述车载设备包括扬声器；

所述第四处理子单元，与所述扬声器连接，还用于当第一处理结果或者第二处理结果机车前方铁轨区域存在障碍物时，通过所述扬声器报警并将机车与障碍物之间的距离以语音方式向司机播报。

Images