CN110136405A - 一种上道作业安全防护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铁路施工作业防护技术领域，特别是涉及一种上道作业安全防护系统，包括管理员终端、室内联络员终端、室外防护员终端、现场作业人员定位器以及上道作业防护服务器；本发明还涉及一种上道作业安全防护方法。本发明采用北斗差分定位技术和TDCS站场信息，上道作业防护服务器实时获取现场作业人员精确位置、列车精确位置、站场信号显示和进路信息等，综合处理后形成现场作业人员的安全防护信息，自动向室内联络员终端和室外防护员终端进行进路预告，提醒现场作业人员不得干扰已经开放的进路。

Description

一种上道作业安全防护系统及方法

技术领域

本发明属于铁路施工作业防护技术领域，特别是涉及一种上道作业安全防护系统及方法。

背景技术

目前上道作业安全防护通过室内联络员和室外防护员的对讲机联系来实现。

作业前要进行对讲机通话试验，室内联络员要随时保持与现场防护人员的联系，掌握工作进度，认真做好列车的动态预告。现场作业完毕，全体作业人员按规定撤离至工区或封闭防护网以外，方可停止防护工作。

现场作业防护人员不得兼做其它工作，认真履行岗位职责，选好安全防护地点，保持与室内联络员的联系，掌握列车运行情况，及时通知作业人员下道避车。本线来车，距离不小于500米必须下道完毕，邻线来车可不下道，但必须停止作业，列车进路不明时，必须下道。

车站对作业区间办理闭塞时，室内联络员应立即向现场防护员发出预报；如系通过列车，则应提前一个车站（即邻站向本站发车时）发出预报。车站向作业区间发车时，室内联络员应立即向现场防护员发出确报。

多年来，铁路劳动安全形势严峻，因上道作业造成的人身伤害事故、作业事故时有发生，严重干扰了正常的运输秩序。作业现场安全防护失效是导致事故多发的直接原因，上道作业缺少先进的信息化手段来预防人员过失造成的事故。

目前上道作业安全防护通过室内联络员和室外防护员的对讲机联系来实现，因此面临以下问题：

1、只有对讲机一种预警方式，过于单一，紧急情况下不能及时预警。

2、作业现场防护员对列车预告只能被动等待通知，信息不对称，错失预告信息也无法做出判断。

3、室内联络员和管理者无法对现场作业区域直观掌握，容易出现纰漏。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种上道作业安全防护系统及方法，有效保障现场作业人员安全，避免因意外导致的现场安全防护失效。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种上道作业安全防护系统，包括管理员终端、室内联络员终端、室外防护员终端、现场作业人员定位器以及上道作业防护服务器；所述管理员终端、室内联络员终端、室外防护员终端、现场作业人员定位器分别与上道作业防护服务器通信连接，所述上道作业防护服务器从TDCS系统获取站场信息。

进一步地，所述站场信息包括区段信息、信号机点灯状态信息以及道岔的位置状态信息。

进一步地，所述现场作业人员定位器利用差分服务器发送的差分数据和普通精度的北斗经纬度，得到现场作业人员的高精度经纬度坐标。

进一步地，所述管理员终端，具体用于：

站场图显示

读取站场db文件，解析站场元素并绘制显示站场图，在站场图的基础上绘制站内状态和防护区域内容；

站场图拼接

动态拼接关联站站场图，鼠标拖动站场图自动切换当前选中站；

历史回放

提供用户接口查询当前站某天的任务并列表显示，根据任务请求显示历史回放。

进一步地，所述室外防护员终端，具体用于：

站场图显示

用户选择站场之后，可查看到该站场相关的信息；

任务管理

任务管理包含任务添加、任务修改和任务状态控制；

报警管理

显示来自上道作业防护服务器的报警推送。

进一步地，所述任务添加、任务修改和任务状态控制，具体为：

任务添加

在站场图中选择任务防护区域，选择任务的开始时间和结束时间，对任务内容进行文字描述；

任务修改

在任务开始后，对任务防护区域进行修改，选择新的防护区域；

任务状态控制

开始任务：用户在任务列表中选择要开启的任务，进行任务防护；

下道避车：用户选择下道避车，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上；

上道恢复：用户选择上道恢复，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上；

结束任务：用户选择结束任务，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上。

进一步地，所述室内联络员终端，具体用于：

站场图显示

用户选择站场之后，可查看到该站场相关的信息；

任务管理

任务管理包括同步选择的站中当日已经建立的任务，即室外防护员终端一旦发生任务数据变化，通过网络发送给室内联络员终端，使任务信息保持与室外防护员终端同步；

报警管理

显示来自上道作业防护服务器的报警推送。

进一步地，所述上道作业防护服务器，具体用于：

站内关系

读取站场db文件，解析站场元素；

TDCS转换

从TDCS系统获取站场信息，转换成服务器内部格式；

状态判断

动态任务、防护任务和站内元素状态判断；

业务推送

推送站内元素状态、报警信息、任务和任务状态消息。

本发明还提供了一种上道作业安全防护方法，包含以下步骤：

上道作业防护服务器从TDCS系统获取站场信息，结合从现场作业人员定位器和列车获取的高精度经纬度坐标，形成现场作业人员的安全防护信息；

上道作业防护服务器自动向室内联络员终端和室外防护员终端发送进路预告，提醒现场作业人员不得干扰已经开放的进路；

同时，管理员终端进行站场图显示和拼接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的一种上道作业安全防护系统，替代现有的通过对讲机联系的安全防护手段，采用北斗差分定位技术和TDCS站场信息，上道作业防护服务器实时获取现场作业人员精确位置、列车精确位置、站场信号显示和进路信息等，综合处理后形成现场作业人员的安全防护信息，自动向室内联络员终端和室外防护员终端发送进路预告，提醒现场作业人员不得干扰已经开放的进路；当现场作业人员的位置与列车的距离满足下道避车时发出告警，提醒作业人员及时下道避车。该上道作业安全防护系统，结合高精度定位，通过位置信息的实时计算和推送，保障现场作业安全。

上述一种上道作业安全防护系统的有益效果与一种上道作业安全防护方法的有益效果类似，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种上道作业安全防护系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种上道作业安全防护系统的部署示意图。

具体实施方式

为了便于理解，对本发明中出现的部分名词作以下解释说明：

TDCS（Train Operation Dispatching Command System），调度指挥管理系统，能及时、准确地为全路各级调度指挥管理人员提供现代化的调度指挥管理手段和平台。

差分定位(Differential Positioning)，是根据两台以上接收设备的观测数据来确定观测点之间的相对位置的一种方法。通过普通精度的北斗信息与差分信息结合，从而得到精准的经纬度信息。

本发明的核心是提供一种上道作业安全防护系统，可以有效保障现场作业人员安全，避免因意外导致的现场安全防护失效；本发明的另一核心是提供一种上道作业安全防护方法。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1是本发明实施例提供的一种上道作业安全防护系统的结构示意图，该系统包括管理员终端、室内联络员终端、室外防护员终端、现场作业人员定位器以及上道作业防护服务器；所述管理员终端、室内联络员终端、室外防护员终端、现场作业人员定位器分别与上道作业防护服务器通信连接，所述上道作业防护服务器从TDCS系统获取站场信息，这里站场信息包括区段信息、信号机点灯状态信息以及道岔的位置状态信息。

作为优选地，所述现场作业人员定位器安装在现场作业人员身上，定位器将普通精度的北斗经纬度传送给差分服务器，差分服务器计算出差分数据，并将差分数据送至定位器进行精度校准，定位器解算出现场作业人员的精确位置，并将该高精度位置传送给上道作业防护服务器。

作为优选地，所述室内联络员终端和室外防护员终端可采用类似于平板电脑的移动设备。

所述室内联络员终端、室外防护员终端、现场作业人员定位器与上道作业防护服务器均通过无线通信网络连接，该无线通信网络可采用4G无线通信网，所述上道作业防护服务器与管理员终端、TDCS数据接口均通过局域网LAN总线连接。

作为优选地，所述管理员终端，具体用于：

2.1站场图显示

读取站场db文件，解析站场元素并绘制显示站场图，将TDCS站场信息实时加载到站场图中，绘制出站内状态和防护区域内容；支持站场图放大、缩小、反转、全屏显示等功能。使用户直观清晰地查看站场示意图，以及TDCS数据，防护任务等信息。

2.2站场图拼接

动态拼接关联站站场图，鼠标拖动站场图自动切换当前选中站；用户选中显示某个站场时，界面可同步显示出其关联站场图，鼠标拖动站场图的过程中，选中站可平滑过渡至其他站场。

2.3网络通信

根据通信协议实现与上道作业防护服务器之间的网络通信，具体实现用户交互，站场图刷新，网络状态监控等功能。

2.4历史回放

提供用户接口查询当前站某天的任务并列表显示；可根据任务请求显示历史回放；具备可调节回放速度，显示回放进度等功能。用户可查看历史回放过程中的站内状态、防护任务和报警信息变化。

2.5版本升级

管理员终端启动时，从上道作业防护服务器获取客户端最新版本号，与本地版本比较，如果不同则下载最新版本的程序，并自动升级。

作为优选地，所述室外防护员终端，具体用于：

3.1设备注册验证

提取硬件设备码，提交给上道作业防护服务器，服务器根据是否注册过，返回相应的提交，如果成功则进行下一步操作，否则返回未授权设备，移动端进行统一错误提示输出。

3.2登录验证

用户输入中英文的用户名、密码和选择用户类型，移动端会先对用户名和密码进行判断提示，如果这两项均有值，提取授权码，四者作为参数传递给服务器，服务器将判断结果返回到移动端。

3.3站场图显示

用户可以在选择站场之后，查看到该站场相关的信息，并且可以进行站场图的反转和快速回到中心点。并且可以通过两指捏合进行同比的放大缩小操作，以及支持站场图根据关联关系自动拼接。

3.4生成个人信息

用户可查看用户的基础个人信息并生成身份识别的二维码图片（用于创建任务用户添加）。

3.5任务管理

为了让室外防护员更好的工作，可以实现创建和修改防护任务的功能以及对防护任务状态控制。

3.5.1任务添加

用户可以通过二维码扫描用户信息，进行任务组队，默认创建者为组长，然后在站场图中选择防护区域；可以选择任务的开始时间和结束时间，最终可以对任务内容和备注进行文字描述。

3.5.2任务修改

在任务开始后，可以对已经创建后的任务防护区域进行修改，选择新的防护区域后，点击确认，新的任务防护区域就会进行内外终端同步。

3.5.3任务状态控制

开始任务：用户在任务列表中选择要开启的任务，进行任务防护，此时任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上。

下道避车：用户可以根据自己需要，选择下道避车，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上。

上道恢复：用户可以根据自己需要，选择上道恢复，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上。

结束任务：用户可以根据自己完成情况，选择结束任务，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上。

3.6版本升级

使用TCP网络通信协议，使用CRC数据验证，以及使用zip数据压缩格式压缩传输数据，减少数据传输的大小，并且提供进度条数据刻度数据回调。

3.7报警管理

显示来自上道作业防护服务器的报警推送，包括任务防护报警，动态防护报警，TDCS数据状态报警，并且为日志管理模块提供数据来源。同时提供用户操作的记录，定时将结构化数据发送给服务器，为历史回放提供数据来源。

3.8日志管理

用于展示报警消息、用户操作与任务的状态更变的复现，历史操作回顾。日志记录中包括但不限于：日期、时间、操作类型、报警内容、对应数据记录等。

作为优选地，所述室内联络员终端，具体用于：

4.1设备注册验证

提取硬件设备码，提交给上道作业防护服务器，服务器根据是否注册过，返回相应的提交，如果成功则进行下一步操作，否则返回未授权设备，移动端进行统一错误提示输出。

4.2登录验证

用户输入中英文的用户名、密码和选择用户类型，移动端会先对用户名和密码进行判断提示，如果这两项均有值，提取授权码，四者作为参数传递给服务器，服务器将判断结果返回到移动端。

4.3站场图显示

用户可以在选择站场之后，查看到该站场相关的信息，并且可以进行站场图的反转和快速回到中心点。并且可以通过两指捏合进行同比的放大缩小操作，以及支持站场图根据关联关系自动拼接。

4.4生成个人信息

用户可查看用户的基础个人信息并生成身份识别的二维码图片。

4.5任务管理

室内任务管理包括同步选择的站中当日已经建立的任务，即室外防护员终端一旦发生任务数据变化，通过网络发送给室内联络员终端，使任务信息保持与室外防护员终端同步；并且输出给日志管理模块和站场图显示模块。

4.6版本升级

使用TCP网络通信协议，使用CRC数据验证，以及使用zip数据压缩格式压缩传输数据，减少数据传输的大小，并且提供进度条数据刻度数据回调。

4.7报警管理

显示来自上道作业防护服务器的报警推送，包括任务防护报警，动态防护报警，TDCS数据状态报警，并且为日志管理模块提供数据来源。同时提供用户操作的记录，定时将结构化数据发送给服务器，为历史回放提供数据来源，历史作业情况可追溯。

4.8日志管理

用于展示报警消息、用户操作与任务的状态更变的复现，历史操作回顾。日志记录中包括但不限于：日期、时间、操作类型、报警内容、对应数据记录等。

作为优选地，所述上道作业防护服务器，具体用于：

5.1站内关系

读取站场db文件，解析站场元素并将站场相关GPS范围、邻站关系等信息存储到数据库中。

5.2TDCS转换

从TDCS系统获取站场信息，转换成服务器内部格式。

5.3数据存储

存储报警和报警确认信息、站内元素实时状态、任务和登录信息。

5.4配置信息

读取xml配置信息，返回配置信息给其他模块。

5.5状态判断

动态任务、防护任务、站内元素状态判断。

5.6业务请求

检测通信授权、登录验证、获取版本、获取TCP地址、获取站GPS范围、获取站关系、获取任务集合、获取站内元素状态、获取警告信息和历史回放。

5.7业务推送

推送站内元素状态、报警信息、任务和任务状态等消息。

5.8反射消息

接收推送业务传递过来的消息，在客户端发送请求时反射给客户端。

请参照图2，本发明一种上道作业安全防护系统的上道作业防护服务器读取站场db文件和TDCS站场信息，将站场db文件和TDCS站场信息发送给管理员终端，管理员终端解析站场元素，并绘制站场图，将TDCS站场信息实时加载到站场图中，绘制出站内状态和防护区域，并同步到室外防护员终端和室内联络员终端，供室外防护员和室内联络员查看列车运行信息。现场作业人员定位器将现场人员的精确位置发送给上道作业防护服务器，该服务器生成现场作业人员的安全防护信息，自动向室外防护员终端和室内联络员终端发送进路预告，提醒作业人员不得干扰已经开放的进路。

本发明通过可视化的方式向室外防护员展示列车运行信息，取代当前只能通过对讲机了解站内车辆进路信息的状态，实现上道作业防护工作由“听”到“看”的转变，更加直观，也更加安全。

本发明通过上道作业防护服务器自动生成防护报警，借助北斗差分定位技术，实现精准定位，精准推送报警，不误报，不漏报。

管理员终端根据回传的现场作业人员的精准位置，实时掌握道上作业情况。

与上述系统实施例相对应地，本发明实施例还提供一种上道作业安全防护方法，该方法包括：

步骤S101，上道作业防护服务器从TDCS系统获取站场信息，结合从现场作业人员定位器和列车获取的高精度经纬度坐标，形成现场作业人员的安全防护信息。

步骤S102，上道作业防护服务器自动向室内联络员终端和室外防护员终端发送进路预告，提醒现场作业人员不得干扰已经开放的进路。

同时，管理员终端进行站场图显示和拼接。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来讲是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (9)

1.一种上道作业安全防护系统，其特征在于，包括管理员终端、室内联络员终端、室外防护员终端、现场作业人员定位器以及上道作业防护服务器；所述管理员终端、室内联络员终端、室外防护员终端、现场作业人员定位器分别与上道作业防护服务器通信连接，所述上道作业防护服务器从TDCS系统获取站场信息。

2.根据权利要求1所述的上道作业安全防护系统，其特征在于，所述站场信息包括区段信息、信号机点灯状态信息以及道岔的位置状态信息。

3.根据权利要求1所述的上道作业安全防护系统，其特征在于，所述现场作业人员定位器利用差分服务器发送的差分数据和普通精度的北斗经纬度，得到现场作业人员的高精度经纬度坐标。

4.根据权利要求1所述的上道作业安全防护系统，其特征在于，所述管理员终端，具体用于：

站场图显示

读取站场db文件，解析站场元素并绘制显示站场图，在站场图的基础上绘制站内状态和防护区域内容；

站场图拼接

动态拼接关联站站场图，鼠标拖动站场图自动切换当前选中站；

历史回放

提供用户接口查询当前站某天的任务并列表显示，根据任务请求显示历史回放。

5.根据权利要求1所述的上道作业安全防护系统，其特征在于，所述室外防护员终端，具体用于：

站场图显示

用户选择站场之后，可查看到该站场相关的信息；

任务管理

任务管理包含任务添加、任务修改和任务状态控制；

报警管理

显示来自上道作业防护服务器的报警推送。

6.根据权利要求5所述的上道作业安全防护系统，其特征在于，所述任务添加、任务修改和任务状态控制，具体为：

任务添加

在站场图中选择任务防护区域，选择任务的开始时间和结束时间，对任务内容进行文字描述；

任务修改

在任务开始后，对任务防护区域进行修改，选择新的防护区域；

任务状态控制

开始任务：用户在任务列表中选择要开启的任务，进行任务防护；

下道避车：用户选择下道避车，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上；

上道恢复：用户选择上道恢复，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上；

结束任务：用户选择结束任务，进行而且确认后，任务状态会同步到室内室外的有相同任务的设备上。

7.根据权利要求1所述的上道作业安全防护系统，其特征在于，所述室内联络员终端，具体用于：

站场图显示

用户选择站场之后，可查看到该站场相关的信息；

任务管理

任务管理包括同步选择的站中当日已经建立的任务，即室外防护员终端一旦发生任务数据变化，通过网络发送给室内联络员终端，使任务信息保持与室外防护员终端同步；

报警管理

显示来自上道作业防护服务器的报警推送。

8.根据权利要求1所述的上道作业安全防护系统，其特征在于，所述上道作业防护服务器，具体用于：

站内关系

读取站场db文件，解析站场元素；

TDCS转换

从TDCS系统获取站场信息，转换成服务器内部格式；

状态判断

动态任务、防护任务和站内元素状态判断；

业务推送

推送站内元素状态、报警信息、任务和任务状态消息。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述的上道作业安全防护系统的防护方法，其特征在于，包含以下步骤：

上道作业防护服务器从TDCS系统获取站场信息，结合从现场作业人员定位器和列车获取的高精度经纬度坐标，形成现场作业人员的安全防护信息；

上道作业防护服务器自动向室内联络员终端和室外防护员终端发送进路预告，提醒现场作业人员不得干扰已经开放的进路；

同时，管理员终端进行站场图显示和拼接。