CN110435718A - 车地一体化作业安全防护系统及方法 - Google Patents

Abstract

车地一体化作业安全防护系统及方法，实现现场作业人员在上道作业过程中，通过卫星差分定位获取作业人员精确位置信息，通过外部车载设备获取列车运行信息，通过与外部TDCS系统接口获取车站站场信号状态信息，然后结合作业人员精确位置信息、列车运行信息、车站站场信号状态信息及基础数据进行综合运算处理，输出作业安全防护信息并通过移动无线通信网络/GSM‑R网传输至现场作业人员及系统车载设备，现场作业人员收到预警信息或告警信息停止作业及时下道避让。系统优点：实现现场作业人员精确定位、现场作业区与接近列车进路冲突自动识别和告警、车地一体化联动防护、远程作业协助，有效解决现场单人或多人作业情况下人身安全防护问题。

Description

车地一体化作业安全防护系统及方法

技术领域

本发明属于铁路现场作业安全防护应用领域，具体是涉及一种在铁路职工上道作业过程中对车、地之间设备信息实时动态监测、管理及信息交互的作业安全防护系统及其方法。

背景技术

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，不仅危害到现场作业人员人身安全，同时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，同时受制于技术、信息等制约，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。

车地一体化作业安全防护系统，是以铁路综合信息地图为平台，为实现上道作业人身安全防护为目的开发的应用系统。系统运行过程中，现场作业人员通过移动防护终端，定时向系统地面服务器发送精准的地理位置，系统地面服务器根据作业人员位置自动识别出防护范围；当系统检测到邻站发车、列车接近、进站信号开放、列车进站、出站信号开放、列车出站等信息时，自动向室外防护员、室内联络员进行进路预告，提醒作业人员不得干扰已经开放的进路；当检测到作业人员位置与列车距离不满足安全防护距离要求时，发出告警，提醒作业人员及时下道；同时，地面服务器会将作业人员的位置信息结合列车进路信息一同发送给司机，告知运行线路前方作业人员位置情况；当作业人员与列车进路冲突时，向司机发出警报。紧急情况下，室内联络员根据地面系统的冲突报警请求拦停列车，多种措施，避免人身伤害事故的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种车地一体化作业安全防护系统及方法，实现现场作业人员在上道作业过程中，通过卫星差分定位获取作业人员精确位置信息，通过外部车载设备获取列车运行信息，通过与外部TDCS系统接口获取车站站场信号状态信息，然后结合作业人员精确位置信息、列车运行信息、车站站场信号状态信息及基础数据，由系统地面服务器综合运算处理输出作业安全防护信息并通过移动无线通信网络/GSM-R网传输至现场作业人员及系统车载设备，现场作业人员收到预警信息或告警信息停止作业及时下道避让，从而达到现场作业安全防护目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种车地一体化作业安全防护系统，包括移动防护终端、系统车载设备、地面服务器、监控终端、北斗差分基站；

所述移动防护终端，用于设备位置定位、信息接收、设备之间无线通信，并对接收信息进行处理、显示及语音提示；

所述系统车载设备，用于采集列车运行信息并通过移动无线通信网络/GSM-R网传输至地面服务器；同时，系统车载设备接收地面服务器传输的信号状态信息、告警信息及现场作业标识信息并进行声、光及图形界面提示；

所述地面服务器，用于接收移动防护终端传输的作业人员位置信息、列车运行信息、外部地面设备传输的车站信号设备状态信息、卫星差分信息，并对接收信息进行综合处理后通过移动无线通信网络/GSM-R网发送至移动防护终端、监控终端、系统车载设备；

所述监控终端，用于实时显示系统运行设备的状态及位置信息、车站站场信号状态信息、列车运行信息，同时对记录信息统计、历史回放及查询；

所述北斗差分基站，用于接收北斗卫星信号并发送位置差分信息至地面服务器。

所述车地一体化作业安全防护系统，所述移动防护终端与地面服务器之间通过移动无线通信网络进行通信连接；所述系统车载设备与地面服务器之间通过移动无线通信网络/GSM-R网进行通信连接；所述地面服务器与监控终端之间通过铁路专用通信网络进行通信连接；所述地面服务器与北斗差分基站之间通过铁路专用通信网络进行通信连接。

所述移动防护终端，采用便携式手持移动终端，外置有防护外壳，用于设备防护；所述移动防护终端防护外壳，根据需要可套接背带，方便现场作业人员携带；所述移动防护终端，系统根据用户需要配置多台；

所述移动防护终端，内置有卫星定位模块、处理模块、显示模块、移动通信模块；

所述移动防护终端卫星定位模块，用于接收北斗卫星信号，经处理模块处理后实现设备位置定位；

所述移动防护终端显示模块，用于显示地面服务器发送的车站站场信号状态信息、安全防护预警信息或告警信息；

所述移动防护终端移动通信模块，用于移动防护终端之间、移动防护终端与地面服务器之间无线通信。

所述系统车载设备，包括车载主机、综合天线、显示单元；

所述车载主机，用于采集外部车载设备传输的列车运行信息，并将采集信息通过移动无线通信网络/GSM-R网传输至地面服务器；所述外部车载设备，包括LKJ、DMS、TAX箱；所述LKJ,指列车运行控制记录装置；所述DMS，指列控设备动态监测系统；

所述综合天线，用于车地之间设备信息收发、卫星信号接收；

所述显示单元，用于显示列车前方信号状态信息、距离信息、语音报警提示信息；

所述综合天线，通过线缆与车载主机进行电连接；所述显示单元与车载主机进行电连接。

所述地面服务器，包括位置服务器、应用服务器、存储设备、网络交换机及防火墙；所述位置服务器、应用服务器、存储设备、网络交换机及防火墙，通过局域网进行通信连接；

所述位置服务器，用于接收移动防护终端位置信息、系统车载设备传输运行信息，并对接收信息处理后传输至应用服务器；

所述应用服务器，用于对接收作业人员位置信息、列车运行信息、外部地面设备传输的车站信号设备状态信息、卫星差分信息进行综合处理输出作业安全防护信息并传输至相关的移动防护终端、系统车载设备；

所述存储设备，用于存储系统的运行信息、作业防护信息、报警信息及基础数据信息等；

所述网络交换机，用于地面服务器各设备之间网络通信；

所述地面服务器，设置在路局或总公司机房内；所述地面服务器，根据信息处理需要，可采用路局、铁路总公司分层部署；所述地面服务器，当采用分层部署时，路局服务器与铁路总公司服务器通过铁路专用网进行通信连接。

所述监控终端，根据不同用户需要，安装在机房或使用人员办公室；所述监控终端与地面服务器通过铁路专用网络进行通信连接；

所述监控终端，用于监控显示作业人员位置、防护范围，列车位置信息、速度信息及列车与作业人员距离信息，车站信号显示状态信息，移动防护终端通信链接状态。

车地一体化作业安全防护系统实现的方法，它包括如下步骤：

①、系统启动后，移动防护终端定时向地面服务器发送精准的地理位置信息；运行中的列车系统车载设备实时向地面服务器发送列车的运行信息；同时，北斗差分基站实时向地面服务器传输基准位置差分信息；

②、地面服务器根据移动防护终端位置信息自动识别出现场作业人员移动防护终端的作业安全防护范围；

③、地面服务器实时接收移动防护终端位置信息、列车运行信息、铁路站场信号状态信息、进路信息，结合配置的铁路站场地图基础数据经综合运算处理后，将预警信息或告警信息分别传输至现场作业人员移动防护终端、接近列车系统车载设备、监控终端；

④、移动防护终端实时接收地面服务器传输的进路信号状态信息、接近列车运行信息、列车接近预警或告警信息、临近联络员呼叫或通话信息，经信息解析、运算处理后进行信息显示及报警提示；

⑤、紧急情况下，室内联络员根据配带移动防护终端接收到的地面服务器的冲突报警请求，通过行车值班人员关闭行车进路信号及电话联系叫停运行进路的接近列车；

⑥、监控终端接收地面服务器传输的运行设备状态信息、车站信号运行状态信息、网络通信状态信息，经信息处理后以数值、图形方式进行信息实时显示及历史记录查询。

步骤1中，所述移动防护终端，在现场作业时，配带人员包括现场作业防护人员、室内联络员；

所述现场作业人员移动防护终端，通过内置的卫星定位模块实时接收卫星信号并解析出经、纬度信息，然后将解析出经、维度信息定时通过移动无线公网发送至地面服务器，地面服务器将接收北斗差分基站位置基准信息和现场作业人员移动防护终端传输的经维度信息进行差分运算，输出现场作业人员移动防护终端的精确位置信息；

所述北斗差分基站，安装在铁路车站或铁路区间，通过铁路专用网络将输出信息传输至地面服务器；

所述系统车载设备，当列车在运行状态时，系统车载设备实时采集列车运行信息，并将采集信息通过移动无线通信网络/GSM-R网实时传输至地面服务器；所述列车运行信息，包括列车的车号信息、车次信息、速度信息、列车当前位置经纬度信息。

步骤2中，所述地面服务器，对获取的现场作业人员位置信息、机车位置信息进行动态管理，定时更新并记录现场作业人员移动防护终端、接近列车系统车载设备所在的位置坐标；

所述地面服务器对现场作业人员防护范围的自动识别，首先获取现场作业人员移动防护终端精确位置信息，然后结合人工设定防护范围信息、铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息、接近列车运行信息、铁路站场地图基础数据信息进行综合运算处理后，由地面服务器自动识别现场作业人员携带移动防护终端防护范围；所述现场作业人员防护范围信息，包括现场作业区的平行区段防护位置、敌对调车进路、敌对接车进路、敌对发车进路、敌对通过进路；

所述人工设定防护范围信息，由现场作业人员根据本次作业范围、经批准的铁路施工信号封锁范围信息，通过移动防护终端软件编辑输入铁路信号站场作业防护范围信息，然后经移动无线通信网络传输至地面服务器；

所述铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息，包括铁路信号站场区段状态信息、信号机状态信息、道岔状态信息；所述铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息，由地面服务器通过网络或界面接口获取外部系统传输的铁路信号站场区段状态信息、信号机状态信息、道岔状态信息；所述外部系统，包括TDCS、CTC、信号微机监测系统；所述TDCS，指列车调度指挥管理系统；所述CTC，指列车调度集中指挥控制系统；

所述接近列车运行信息，包括接近列车车号信息、车次信息、运行速度信息、当前经纬度信息；所述接近列车识别，由地面服务器根据现场作业人员携带移动防护终端的位置和设定的铁路信号站场预警范围，然后结合铁路站场地图基础数据信息、铁路站场信号状态信息、系统车载设备传输的经纬度信息运算识别出现场作业人员预警防护范围内的接近列车；

所述铁路站场地图基础数据信息，包括铁路站场基础设备道岔、信号机、轨道区段、区段绝缘节的位置信息和铁路基础设备之间的连接关系信息；所述铁路站场地图基础数据信息，通过人工借助测量工具现场实际测量和铁路施工图纸或竣工图纸获得，然后由人工通过工具软件进行信息录入或文件导入到地面服务器中。

步骤3中，所述地面服务器，实时接收现场作业人员携带移动防护终端位置信息列车运行信息、铁路信号设备状态信息及进路信息和配置的铁路站场地图基础数据信息，并对各种信息进行综合运算处理，输出预警信号或告警信息；

所述地面服务器，当检测到邻站发车、列车接近、进站信号开放、列车进站、出站信号开放、列车出站信息或计算出列车接近时，通过移动无线通信网络自动向室外防护员移动防护终端、室内联络员移动防护终端发出进路预告信息，提醒现场作业人员停止作业、下道避车；所述邻站发车、列车接近、进站信号开放、列车进站、出站信号开放、列车出站信息通过外部系统接口获得铁路站场信号状态信息；

所述地面服务器向作业区移动防护终端信息推送，首先通过现场作业区移动防护终端防护范围对移动防护终端设备进行识别、标识，然后根据移动防护终端设备标识号进行信息推送；

所述地面服务器向系统车载设备信息推送，通过现场作业区接近列车识别，由地面服务器向安装系统车载设备的接近列车推送预警信息或告警信息；

所述地面服务器向监控终端信息推送，通过识别现场作业区管辖范围的监控终端标识号后进行信息推送；所述监控终端的管辖范围，通过预先基础数据配置获得。

步骤3中，所述地面服务器，当检查到作业人员移动防护终端位置与接近列车距离不满足设定的安全防护距离要求时，地面服务器向现场作业区移动防护终端推送告警信息，提醒作业人员停止作业及时下道；同时，地面服务器会将作业人员手持终端的位置信息及列车进路站场信号状态信息一同发送至接近列车系统车载设备，告知司机运行线路前方作业人员位置情况；当地面服务器运算出现场作业防护区与列车运行进路冲突时，地面服务器向接近列车系统车载设备推送告警信息，提醒司机前方施工减速慢行或停车。

步骤4中，所述移动防护终端，当接收到地面服务器传输的预警信息或告警信息，手持终端进行语音报警提示并弹出报警窗进行文字或图形提示；

所述移动防护终端，外置有摄像传感器，能够对现场设备、环境图像、人员信息进行实时采集；

所述移动防护终端，内置有嵌入式软件，能够显示地面服务器传输的进路信号状态信息、进路列车运行信息、列车接近预警或告警信息、临近联络员通话信息及通信状态信息；

所述进路信号状态信息，包括车站站场信号机状态信息、道岔位置状态信息、区段状态信息、接近列车运行进路信息；

所述接近列车运行信息，包括列车的车号信息、车次信息、运行方向信息、运行速度信息及位置信息；

所述列车接近预警或告警信息，包括列车接近距离信息、系统预先设定符合预警或报警输出的预警信息或告警信息；

所述临近联络员通话信息，包括现场作业人员移动防护终端与联络员移动防护终端语音通话信息或视频通话信息；

所述通信状态信息，为移动防护终端与地面服务器之间通信状态。

步骤5中，所述室内联络员，在现场作业过程中，通过携带的移动防护终端与室外现场作业防护员移动防护终端进行不定时通信电话联系；当室内联络员移动防护终端接收到地面服务器发出的接近列车运行信息与现场作业区进路紧急冲突报警信息时，室内联络员将该信息及时告知车站行车值班人员，由车站行车值班人员操控车站信号控制设备关闭冲突行车进路信号，同时行车值班人员通过专用铁路电话呼叫接近列车司机，接近列车司机发现运行前方信号关闭或行车值班人员停车电话，控制列车向前运行或向后运行。

步骤6中，所述地面服务器，按照设定的周期定时与已打开的移动防护终端、列车的系统车载设备进行通信握手连接，并对连接的设备进行通信状态管理；

所述监控终端，包括管理员终端和监控查询终端；所述管理员终端，用于系统设备状态维护管理、用户权限管理、参数配置、日志查询等；

所述监控查询终端，将地面服务器传输的车站信号运行状态信息、移动防护终端请求信息、列车运行信息进行解析，并提供实时信息查询和历史记录信息回放查询；

所述监控终端，通过铁路专用通信网络向地面服务器发送请求命令获取实时信息和历史记录信息；

所述监控终端，能够根据实际用户需要配置多台。

采用上述技术方案的本发明，它具有以下优点：

(1)本发明采用北斗差分定位技术、移动无线通讯技术、计算机技术、视频传输技术，实现现场作业人员精确定位、现场作业防护区自动识别、现场作业区与接近列车进路冲突自动识别和告警、车地一体化联动防护、远程指挥协助，有效解决现场单人作业或多人作业情况下人身安全防护问题。

(2)本发明以铁路综合信息地图为平台，依托移动通信公共网络，采用信息化手段，通过北斗差分精确定位、铁路站场经纬度精确测量、铁路站场信号状态信息采集、列车运行信息采集，实现对全路、多点、大范围的现场作业过程中作业人员的安全防护问题。

(3)本发明采用多重安全防护机制，提高了对现场作业人员人身安全防护能力；一是在信息获取上同时获取现场作业人员位置信息、机车运行信息，通过地面服务器实现车地之间信息交互、联动及系统发出的预警或告警信息提醒，实现设备对现场作业人员自动防护；二是通过室内联络员与室外作业人员通信联系实现防护；三是通过现场作业人员或安全作业人员查看手持终端站场信息状态显示自主识别判断接近列车，主动下道避免人身风险；四是由室内联络员获取冲突告警信息后，通过车站值班员关闭行车信号，接近列车司机停车控制实现现场作业安全防护。

(4)本发明移动防护终端采用便携式平板电脑，兼顾通信通话功能，方便现场作业人员或安全防护人员实时查看车站站场信号设备状态、车站站场接近列车停靠或运行情况，有助于现场作业人员或安全防护员主动识别接近列车安全风险；另外，手持终端兼顾通信、通话功能，减少现场作业人员或安全防护员现场设备携带数量，同时方便现场作业时远程协作。

(5)本发明通过监控终端对现场作业人员、作业过程进行全程监视和记录，同时能够对设备运行状态进行远程监视和历史回放查询，方便用户对设备使用、维护。

附图说明

图1为本发明的系统结构图。

图2为本发明的数据处理流程图。

具体实施方式

下面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描述，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，本领域技术人员在没有作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。

如图1所示，一种车地一体化作业安全防护系统，包括移动防护终端S108、系统车载设备S112、地面服务器是S113、监控终端S105、北斗差分基站S107；

所述移动防护终端S108，用于设备位置定位、信息接收、设备之间无线通信，并对接收信息进行处理、显示及语音提示；

所述系统车载设备S112，用于采集列车运行信息并通过移动无线通信网络/GSM-R网传输至地面服务器S113；同时，系统车载设备S112接收地面服务器S113传输的信号状态信息、告警信息及现场作业标识信息并进行声、光及图形界面提示；

所述地面服务器S113，用于接收移动防护终端S108传输的作业人员位置信息、列车运行信息、外部地面设备S115传输的车站信号设备状态信息、卫星差分信息，并对接收信息进行综合处理后通过移动无线通信网络/GSM-R网发送至移动防护终端S108、监控终端S105、系统车载设备S112；

所述监控终端S105，用于实时显示系统运行设备的状态及位置信息、车站站场信号状态信息、列车运行信息，同时对记录信息统计、历史回放及查询；

所述北斗差分基站S107，用于接收北斗卫星信号并发送位置差分信息至地面服务器S113。

所述车地一体化作业安全防护系统，所述移动防护终端S108与地面服务器S113之间通过移动无线通信网络进行通信连接；所述系统车载设备S112与地面服务器S113之间通过移动无线通信网络/GSM-R网进行通信连接；所述地面服务器S113与监控终端S105之间通过铁路专用通信网络进行通信连接；所述地面服务器S113与北斗差分基站S107之间通过铁路专用通信网络进行通信连接。

所述移动防护终端S108，采用便携式手持移动终端，外置有防护外壳，用于设备防护；所述移动防护终端S108防护外壳，根据需要可套接背带，方便现场作业人员携带；所述移动防护终端S108，系统根据用户需要配置多台；

所述移动防护终端S108，内置有卫星定位模块、处理模块、显示模块、移动通信模块；

所述移动防护终端S108卫星定位模块，用于接收北斗卫星信号，经处理模块处理后实现设备位置定位；

所述移动防护终端S108显示模块，用于显示地面服务器S113发送的车站站场信号状态信息、安全防护预警信息或告警信息；

所述移动防护终端S108移动通信模块，用于移动防护终端S108之间、移动防护终端S108与地面服务器S113之间无线通信。

所述系统车载设备S112，包括车载主机S109、综合天线S111、显示单元S110；

所述车载主机S109，用于采集外部车载设备S114传输的列车运行信息，并将采集信息通过移动无线通信网络/GSM-R网传输至地面服务器S113；所述外部车载设备S114，包括LKJ、DMS、TAX箱；所述LKJ,指列车运行控制记录装置；所述DMS，指列控设备动态监测系统；

所述综合天线S111，用于车地之间设备信息收发、卫星信号接收；

所述显示单元S110，用于显示列车前方信号状态信息、距离信息、语音报警提示信息；

所述综合天线S111，通过线缆与车载主机S109进行电连接；所述显示单元S110与车载主机S109进行电连接。

所述地面服务器S113，包括位置服务器S101、应用服务器S102、存储设备S103、网络交换机S106及防火墙S104；所述位置服务器S101、应用服务器S102、存储设备S103、网络交换机S106及防火墙S104，通过局域网进行通信连接；

所述位置服务器S101，用于接收移动防护终端S108位置信息、系统车载设备S112传输运行信息，并对接收信息处理后传输至应用服务器S102；

所述应用服务器S102，用于对接收作业人员位置信息、列车运行信息、外部地面设备S115传输的车站信号设备状态信息、卫星差分信息进行综合处理输出作业安全防护信息并传输至相关的移动防护终端S108、系统车载设备S112；所述外部地面设备S115，包括TDCS设备、CTC设备或信号微机监测系统设备；所述TDCS，指列车调度指挥管理系统；所述CTC，指列车调度集中指挥控制系统；

所述存储设备S103，用于存储系统的运行信息、作业防护信息、报警信息及基础数据信息等；

所述网络交换机S106，用于地面服务器S113各设备之间网络通信；

所述地面服务器S113，设置在路局或总公司机房内；所述地面服务器S113，根据信息处理需要，可采用路局、铁路总公司分层部署；所述地面服务器S113，当采用分层部署时，路局服务器与铁路总公司服务器通过铁路专用网进行通信连接。

所述监控终端S105，根据不同用户需要，安装在机房或使用人员办公室；所述监控终端S105与地面服务器S113通过铁路专用网络进行通信连接；

所述监控终端S105，用于监控显示作业人员位置、防护范围，列车位置信息、速度信息及列车与作业人员距离信息，车站信号显示状态信息，移动防护终端S108通信链接状态。

如图2所示，车地一体化作业安全防护系统实现的方法，它包括如下步骤：

①、系统启动后，移动防护终端S201定时向地面服务器S202发送精准的地理位置信息；运行中的列车系统车载设备实时向地面服务器S202发送列车的运行信息；同时，北斗差分基站S206实时向地面服务器S202传输基准位置差分信息；

②、地面服务器S202根据移动防护终端S201位置信息自动识别出现场作业人员移动防护终端S201的作业安全防护范围；

③、地面服务器S202实时接收移动防护终端S201位置信息、列车运行信息、铁路站场信号状态信息、进路信息，结合配置的铁路站场地图基础数据经综合运算处理后，将预警信息或告警信息分别传输至现场作业人员移动防护终端S201、接近列车系统车载设备S208、监控终端S207；

④、移动防护终端S201实时接收地面服务器S202传输的进路信号状态信息、接近列车运行信息、列车接近预警或告警信息、临近联络员呼叫或通话信息，并进行信息显示及报警提示；

⑤、紧急情况下，室内联络员根据配带移动防护终端S201接收到的地面服务器S202的冲突报警请求，通过行车值班人员关闭行车进路信号及电话联系叫停运行进路的接近列车；

⑥、监控终端S207接收地面服务器S202传输的运行设备状态信息、车站信号运行状态信息、网络通信状态信息，经信息处理后以数值、图形方式进行信息实时显示及历史记录查询。

步骤1中，所述移动防护终端S201，在现场作业时，配带人员包括现场作业防护人员、室内联络员；

所述现场作业人员移动防护终端S201，通过内置的卫星定位模块实时接收卫星信号并解析出经、纬度信息，然后将解析出经、维度信息定时通过移动无线公网发送至地面服务器S202，地面服务器S202将接收北斗差分基站S206位置基准信息和现场作业人员移动防护终端S201传输的经维度信息进行差分运算，输出现场作业人员移动防护终端S201的精确位置信息；

所述北斗差分基站S206，安装在铁路车站或铁路区间，通过铁路专用网络将输出信息传输至地面服务器S202；

所述系统车载设备S208，当列车在运行状态时，系统车载设备S208实时采集列车运行信息，并将采集信息通过移动无线通信网络/GSM-R网实时传输至地面服务器S202；所述列车运行信息，包括列车的车号信息、车次信息、速度信息、列车当前位置经纬度信息。

步骤2中，所述地面服务器S202，对获取的现场作业人员位置信息、机车位置信息进行动态管理，定时更新并记录现场作业人员移动防护终端S201、接近列车系统车载设备S208所在的位置坐标；

所述地面服务器S202对现场作业人员防护范围的自动识别，首先获取现场作业人员移动防护终端S201精确位置信息，然后结合人工设定防护范围信息、铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息、接近列车运行信息、铁路站场地图基础数据信息进行综合运算处理后，由地面服务器S202自动识别现场作业人员携带移动防护终端S201防护范围；所述现场作业人员防护范围信息，包括现场作业区的平行区段防护位置、敌对调车进路、敌对接车进路、敌对发车进路、敌对通过进路；

所述人工设定防护范围信息，由现场作业人员根据本次作业范围、经批准的铁路施工信号封锁范围信息，通过移动防护终端S201软件编辑输入铁路信号站场作业防护范围信息，然后经移动无线通信网络传输至地面服务器S202；

所述铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息，包括铁路信号站场区段状态信息、信号机状态信息、道岔状态信息；所述铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息，由地面服务器S202通过网络或界面接口获取外部系统传输的铁路信号站场区段状态信息、信号机状态信息、道岔状态信息；所述外部系统，包括TDCS、CTC、信号微机监测系统；所述TDCS，指列车调度指挥管理系统；所述CTC，指列车调度集中指挥控制系统；

所述接近列车运行信息，包括接近列车车号信息、车次信息、运行速度信息、当前经纬度信息；所述接近列车识别，由地面服务器S202根据现场作业人员携带移动防护终端S201的位置和设定的铁路信号站场预警范围，然后结合铁路站场地图基础数据信息、铁路站场信号状态信息、系统车载设备S208传输的经纬度信息运算识别出现场作业人员预警防护范围内的接近列车；

所述铁路站场地图基础数据信息，包括铁路站场基础设备道岔、信号机、轨道区段、区段绝缘节的位置信息和铁路基础设备之间的连接关系信息；所述铁路站场地图基础数据信息，通过人工借助测量工具现场实际测量和铁路施工图纸或竣工图纸获得，然后由人工通过工具软件进行信息录入或文件导入到地面服务器S202中。

步骤3中，所述地面服务器S202，实时接收现场作业人员携带移动防护终端S201位置信息列车运行信息、铁路信号设备状态信息及进路信息和配置的铁路站场地图基础数据信息，并对各种信息进行综合运算处理，输出预警信号或告警信息；

所述地面服务器S202，当检测到邻站发车、列车接近、进站信号开放、列车进站、出站信号开放、列车出站信息或计算出列车接近时，通过移动无线通信网络自动向室外防护员移动防护终端S201、室内联络员移动防护终端S201发出进路预告信息，提醒现场作业人员停止作业、下道避车；所述邻站发车、列车接近、进站信号开放、列车进站、出站信号开放、列车出站信息通过外部系统接口获得铁路站场信号状态信息；

所述地面服务器S202向作业区移动防护终端S201信息推送，首先通过现场作业区移动防护终端S201防护范围对移动防护终端S201设备进行识别、标识，然后根据移动防护终端S201设备标识号进行信息推送；

所述地面服务器S202向系统车载设备S208信息推送，通过现场作业区接近列车识别，由地面服务器S202向安装系统车载设备S208的接近列车推送预警信息或告警信息；

所述地面服务器S202向监控终端S207信息推送，通过识别现场作业区管辖范围的监控终端S207标识号后进行信息推送；所述监控终端S207的管辖范围，通过预先基础数据配置获得。

步骤3中，所述地面服务器S202，当检查到作业人员移动防护终端S201位置与接近列车距离不满足设定的安全防护距离要求时，地面服务器S202向现场作业区移动防护终端S201推送告警信息，提醒作业人员停止作业及时下道；同时，地面服务器S202会将作业人员手持终端的位置信息及列车进路站场信号状态信息一同发送至接近列车系统车载设备S208，告知司机运行线路前方作业人员位置情况；当地面服务器S202运算出现场作业防护区与列车运行进路冲突时，地面服务器S202向接近列车系统车载设备S208推送告警信息，提醒司机前方施工减速慢行或停车。

步骤4中，所述移动防护终端S201，当接收到地面服务器S202传输的预警信息或告警信息，手持终端进行语音报警提示并弹出报警窗进行文字或图形提示；

所述移动防护终端，外置有摄像传感器，能够对现场设备、环境图像、人员信息进行实时采集；

所述移动防护终端S201，内置有嵌入式软件，能够显示地面服务器S202传输的进路信号状态信息、进路列车运行信息、列车接近预警或告警信息、临近联络员通话信息及通信状态信息；

所述进路信号状态信息，包括车站站场信号机状态信息、道岔位置状态信息、区段状态信息、接近列车运行进路信息；

所述接近列车运行信息，包括列车的车号信息、车次信息、运行方向信息、运行速度信息及位置信息；

所述列车接近预警或告警信息，包括列车接近距离信息、系统预先设定符合预警或报警输出的预警信息或告警信息；

所述临近联络员通话信息，包括现场作业人员移动防护终端S201与联络员移动防护终端S201语音通话信息或视频通话信息；

所述通信状态信息，为移动防护终端S201与地面服务器S202之间通信状态。

步骤5中，所述室内联络员，在现场作业过程中，通过携带的移动防护终端S201与室外现场作业防护员移动防护终端S201进行不定时通信电话联系；当室内联络员移动防护终端S201接收到地面服务器S202发出的接近列车运行信息与现场作业区进路紧急冲突报警信息时，室内联络员将该信息及时告知车站行车值班人员，由车站行车值班人员操控车站信号控制设备关闭冲突行车进路信号，同时行车值班人员通过专用铁路电话呼叫接近列车司机，接近列车司机发现运行前方信号关闭或行车值班人员停车电话，控制列车向前运行或向后运行。

步骤6中，所述地面服务器S202，按照设定的周期定时与已打开的移动防护终端S201、列车的系统车载设备S208进行通信握手连接，并对连接的设备进行通信状态管理；

所述监控终端S207，包括管理员终端和监控查询终端；所述管理员终端，用于系统设备状态维护管理、用户权限管理、参数配置、日志查询等；

所述监控查询终端，将地面服务器S202传输的车站信号运行状态信息、移动防护终端S201请求信息、列车运行信息进行解析，并提供实时信息查询和历史记录信息回放查询；

所述监控终端S207，通过铁路专用通信网络向地面服务器S202发送请求命令获取实时信息和历史记录信息；

所述监控终端S207，能够根据实际用户需要配置多台。

本发明采用北斗差分定位技术、移动无线通讯技术、计算机技术、视频传输技术，实现现场作业人员精确定位、现场作业防护区自动识别、现场作业区与接近列车进路冲突自动识别和告警、车地一体化联动防护、远程指挥协助，有效解决现场单人作业或多人作业情况下人身安全防护问题。

本发明以铁路综合信息地图为平台，依托移动通信公共网络，采用信息化手段，通过北斗差分精确定位、铁路站场经纬度精确测量、铁路站场信号状态信息采集、列车运行信息采集，实现对全路、多点、大范围的现场作业过程中作业人员的安全防护问题。

本发明采用多重安全防护机制，提高了对现场作业人员人身安全防护能力；一是在信息获取上同时获取现场作业人员位置信息、机车运行信息，通过地面服务器实现车地之间信息交互、联动及系统发出的预警或告警信息提醒，实现设备对现场作业人员自动防护；二是通过室内联络员与室外作业人员通信联系实现防护；三是通过现场作业人员或安全作业人员查看手持终端站场信息状态显示自主识别判断接近列车，主动下道避免人身风险；四是由室内联络员获取冲突告警信息后，通过车站值班员关闭行车信号，接近列车司机停车控制实现现场作业安全防护。

本发明移动防护终端采用便携式平板电脑，兼顾通信通话功能，方便现场作业人员或安全防护人员实时查看车站站场信号设备状态、车站站场接近列车停靠或运行情况，有助于现场作业人员或安全防护员主动识别接近列车安全风险；另外，手持终端兼顾通信、通话功能，减少现场作业人员或安全防护员现场设备携带数量，同时方便现场作业时远程协作。

本发明通过监控终端对现场作业人员、作业过程进行全程监视和记录，同时能够对设备运行状态进行远程监视和历史回放查询，方便用户对设备使用、维护。

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 (13)

1.一种车地一体化作业安全防护的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

①、系统启动后，移动防护终端定时向地面服务器发送精准的地理位置信息；运行中的列车系统车载设备实时向地面服务器发送列车的运行信息；同时，北斗差分基站实时向地面服务器传输基准位置差分信息；

②、地面服务器根据移动防护终端位置信息自动识别出现场作业人员移动防护终端的作业安全防护范围；

③、地面服务器实时接收移动防护终端位置信息、列车运行信息、铁路站场信号状态信息、进路信息，结合配置的铁路站场地图基础数据经综合运算处理后，将预警信息或告警信息分别传输至现场作业人员移动防护终端、接近列车系统车载设备、监控终端；

④、移动防护终端实时接收地面服务器传输的进路信号状态信息、接近列车运行信息、列车接近预警或告警信息、临近联络员呼叫或通话信息，经信息解析、运算处理后进行信息显示及报警提示；

⑤、紧急情况下，室内联络员根据配带移动防护终端接收到的地面服务器的冲突报警请求，通过行车值班人员关闭行车进路信号及电话联系叫停运行进路的接近列车；

⑥、监控终端接收地面服务器传输的运行设备状态信息、车站信号运行状态信息、网络通信状态信息，经信息处理后以数值、图形方式进行信息实时显示及历史记录查询。

2.根据权利要求1所述的车地一体化作业安全防护的方法，其特征是，步骤1中，所述移动防护终端，在现场作业时，配带人员包括现场作业防护人员、室内联络员；

所述现场作业人员移动防护终端，通过内置的卫星定位模块实时接收卫星信号并解析出经、纬度信息，然后将解析出经、维度信息定时通过移动无线公网发送至地面服务器，地面服务器将接收北斗差分基站位置基准信息和现场作业人员移动防护终端传输的经维度信息进行差分运算，输出现场作业人员移动防护终端的精确位置信息；

所述北斗差分基站，安装在铁路车站或铁路区间，通过铁路专用网络将输出信息传输至地面服务器；

所述系统车载设备，当列车在运行状态时，系统车载设备实时采集列车运行信息，并将采集信息通过移动无线通信网络/GSM-R网实时传输至地面服务器；所述列车运行信息，包括列车的车号信息、车次信息、速度信息、列车当前位置经纬度信息。

3.根据权利要求1所述的车地一体化作业安全防护的方法，其特征是，步骤2中，所述地面服务器，对获取的现场作业人员位置信息、机车位置信息进行动态管理，定时更新并记录现场作业人员移动防护终端、接近列车系统车载设备所在的位置坐标；

所述地面服务器对现场作业人员防护范围的自动识别，首先获取现场作业人员移动防护终端精确位置信息，然后结合人工设定防护范围信息、铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息、接近列车运行信息、铁路站场地图基础数据信息进行综合运算处理后，由地面服务器自动识别现场作业人员携带移动防护终端防护范围；所述现场作业人员防护范围信息，包括现场作业区的平行区段防护位置、敌对调车进路、敌对接车进路、敌对发车进路、敌对通过进路；

所述人工设定防护范围信息，由现场作业人员根据本次作业范围、经批准的铁路施工信号封锁范围信息，通过移动防护终端软件编辑输入铁路信号站场作业防护范围信息，然后经移动无线通信网络传输至地面服务器；

所述铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息，包括铁路信号站场区段状态信息、信号机状态信息、道岔状态信息；所述铁路站场信号状态信息及进路信号状态信息，由地面服务器通过网络或界面接口获取外部系统传输的铁路信号站场区段状态信息、信号机状态信息、道岔状态信息；所述外部系统，包括TDCS、CTC、信号微机监测系统；所述TDCS，指列车调度指挥管理系统；所述CTC，指列车调度集中指挥控制系统；

所述接近列车运行信息，包括接近列车车号信息、车次信息、运行速度信息、当前经纬度信息；所述接近列车识别，由地面服务器根据现场作业人员携带移动防护终端的位置和设定的铁路信号站场预警范围，然后结合铁路站场地图基础数据信息、铁路站场信号状态信息、系统车载设备传输的经纬度信息运算识别出现场作业人员预警防护范围内的接近列车；

所述铁路站场地图基础数据信息，包括铁路站场基础设备道岔、信号机、轨道区段、区段绝缘节的位置信息和铁路基础设备之间的连接关系信息；所述铁路站场地图基础数据信息，通过人工借助测量工具现场实际测量和铁路施工图纸或竣工图纸获得，然后由人工通过工具软件进行信息录入或文件导入到地面服务器中。

4.根据权利要求1所述的车地一体化作业安全防护的方法，其特征是，步骤3中，所述地面服务器，实时接收现场作业人员携带移动防护终端位置信息列车运行信息、铁路信号设备状态信息及进路信息和配置的铁路站场地图基础数据信息，并对各种信息进行综合运算处理，输出预警信号或告警信息；

所述地面服务器，当检测到邻站发车、列车接近、进站信号开放、列车进站、出站信号开放、列车出站信息或计算出列车接近时，通过移动无线通信网络自动向室外防护员移动防护终端、室内联络员移动防护终端发出进路预告信息，提醒现场作业人员停止作业、下道避车；所述邻站发车、列车接近、进站信号开放、列车进站、出站信号开放、列车出站信息通过外部系统接口获得铁路站场信号状态信息；

所述地面服务器向作业区移动防护终端信息推送，首先通过现场作业区移动防护终端防护范围对移动防护终端设备进行识别、标识，然后根据移动防护终端设备标识号进行信息推送；

所述地面服务器向系统车载设备信息推送，通过现场作业区接近列车识别，由地面服务器向安装系统车载设备的接近列车推送预警信息或告警信息；

所述地面服务器向监控终端信息推送，通过识别现场作业区管辖范围的监控终端标识号后进行信息推送；所述监控终端的管辖范围，通过预先基础数据配置获得。

5.根据权利要求1所述的车地一体化作业安全防护的方法，其特征是，步骤3中，所述地面服务器，当检查到作业人员移动防护终端位置与接近列车距离不满足设定的安全防护距离要求时，地面服务器向现场作业区移动防护终端推送告警信息，提醒作业人员停止作业及时下道；同时，地面服务器会将作业人员手持终端的位置信息及列车进路站场信号状态信息一同发送至接近列车系统车载设备，告知司机运行线路前方作业人员位置情况；当地面服务器运算出现场作业防护区与列车运行进路冲突时，地面服务器向接近列车系统车载设备推送告警信息，提醒司机前方施工减速慢行或停车。

6.根据权利要求1所述的车地一体化作业安全防护的方法，其特征是，步骤4中，所述移动防护终端，当接收到地面服务器传输的预警信息或告警信息，手持终端进行语音报警提示并弹出报警窗进行文字或图形提示；

所述移动防护终端，外置有摄像传感器，能够对现场设备、环境图像、人员信息进行实时采集；

所述移动防护终端，内置有嵌入式软件，能够显示地面服务器传输的进路信号状态信息、进路列车运行信息、列车接近预警或告警信息、临近联络员通话信息及通信状态信息；

所述进路信号状态信息，包括车站站场信号机状态信息、道岔位置状态信息、区段状态信息、接近列车运行进路信息；

所述接近列车运行信息，包括列车的车号信息、车次信息、运行方向信息、运行速度信息及位置信息；

所述列车接近预警或告警信息，包括列车接近距离信息、系统预先设定符合预警或报警输出的预警信息或告警信息；

所述临近联络员通话信息，包括现场作业人员移动防护终端与联络员移动防护终端语音通话信息或视频通话信息；

所述通信状态信息，为移动防护终端与地面服务器之间通信状态。

7.根据权利要求1所述的车地一体化作业安全防护的方法，其特征是，步骤5中，所述室内联络员，在现场作业过程中，通过携带的移动防护终端与室外现场作业防护员移动防护终端进行不定时通信电话联系；当室内联络员移动防护终端接收到地面服务器发出的接近列车运行信息与现场作业区进路紧急冲突报警信息时，室内联络员将该信息及时告知车站行车值班人员，由车站行车值班人员操控车站信号控制设备关闭冲突行车进路信号，同时行车值班人员通过专用铁路电话呼叫接近列车司机，接近列车司机发现运行前方信号关闭或行车值班人员停车电话，控制列车向前运行或向后运行。

8.根据权利要求1所述的车地一体化作业安全防护的方法，其特征是，步骤6中，所述地面服务器，按照设定的周期定时与已打开的移动防护终端、列车的系统车载设备进行通信握手连接，并对连接的设备进行通信状态管理；

所述监控终端，包括管理员终端和监控查询终端；所述管理员终端，用于系统设备状态维护管理、用户权限管理、参数配置、日志查询；

所述监控查询终端，将地面服务器传输的车站信号运行状态信息、移动防护终端请求信息、列车运行信息进行解析，并提供实时信息查询和历史记录信息回放查询；

所述监控终端，通过铁路专用通信网络向地面服务器发送请求命令获取实时信息和历史记录信息；

所述监控终端，能够根据实际用户需要配置多台。

9.一种车地一体化作业安全防护系统，其特征在于，它包括移动防护终端、系统车载设备、地面服务器、监控终端、北斗差分基站；

所述移动防护终端，用于设备位置定位、信息接收、设备之间无线通信，并对接收信息进行处理、显示及语音提示；

所述系统车载设备，用于采集列车运行信息并通过移动无线通信网络/GSM-R网传输至地面服务器；同时，系统车载设备接收地面服务器传输的信号状态信息、告警信息及现场作业标识信息并进行声、光及图形界面提示；

所述地面服务器，用于接收移动防护终端传输的作业人员位置信息、列车运行信息、外部地面设备传输的车站信号设备状态信息、卫星差分信息，并对接收信息进行综合处理后通过移动无线通信网络/GSM-R网发送至移动防护终端、监控终端、系统车载设备；

所述监控终端，用于监控显示作业人员位置、防护范围，列车位置信息、速度信息及列车与作业人员距离信息，车站信号显示状态信息，移动防护终端通信链接状态，实时显示系统运行设备的状态及位置信息、车站站场信号状态信息、列车运行信息，同时对记录信息统计、历史回放及查询；

所述北斗差分基站，用于接收北斗卫星信号并发送位置差分信息至地面服务器。

10.根据权利要求9所述的车地一体化作业安全防护系统，其特征是，所述移动防护终端与地面服务器之间通过移动无线通信网络进行通信连接；所述系统车载设备与地面服务器之间通过移动无线通信网络/GSM-R网进行通信连接；所述地面服务器与监控终端之间通过铁路专用通信网络进行通信连接；所述地面服务器与北斗差分基站之间通过铁路专用通信网络进行通信连接。

11.根据权利要求9所述的车地一体化作业安全防护系统，其特征是，所述移动防护终端，采用便携式手持移动终端，外置有防护外壳，用于设备防护；所述移动防护终端防护外壳，根据需要可套接背带，方便现场作业人员携带；所述移动防护终端，系统根据用户需要配置多台；

所述移动防护终端，内置有卫星定位模块、处理模块、显示模块、移动通信模块；

所述移动防护终端卫星定位模块，用于接收北斗卫星信号，经处理模块处理后实现设备位置定位；

所述移动防护终端显示模块，用于显示地面服务器发送的车站站场信号状态信息、安全防护预警信息或告警信息；

所述移动防护终端移动通信模块，用于移动防护终端之间、移动防护终端与地面服务器之间无线通信。

12.根据权利要求9所述的车地一体化作业安全防护系统，其特征是，所述系统车载设备，包括车载主机、综合天线、显示单元；

所述车载主机，用于采集外部车载设备传输的列车运行信息，并将采集信息通过移动无线通信网络/GSM-R网传输至地面服务器；所述外部车载设备，包括LKJ、DMS、TAX箱；所述LKJ,指列车运行控制记录装置；所述DMS，指列控设备动态监测系统；

所述综合天线，用于车地之间设备信息收发、卫星信号接收；

所述显示单元，用于显示列车前方信号状态信息、距离信息、语音报警提示信息；

所述综合天线，通过线缆与车载主机进行电连接；所述显示单元与车载主机进行电连接。

13.根据权利要求9所述的车地一体化作业安全防护系统，其特征是，所述地面服务器，包括位置服务器、应用服务器、存储设备、网络交换机及防火墙；所述位置服务器、应用服务器、存储设备、网络交换机及防火墙，通过局域网进行通信连接；

所述位置服务器，用于接收移动防护终端位置信息、系统车载设备传输运行信息，并对接收信息处理后传输至应用服务器；

所述应用服务器，用于对接收作业人员位置信息、列车运行信息、外部地面设备传输的车站信号设备状态信息、卫星差分信息进行综合处理输出作业安全防护信息并传输至移动防护终端、系统车载设备；

所述存储设备，用于存储系统的运行信息、作业防护信息、报警信息及基础数据信息；

所述网络交换机，用于地面服务器各设备之间网络通信；

所述地面服务器，设置在路局或总公司机房内；所述地面服务器，根据信息处理需要，可采用路局、铁路总公司分层部署；所述地面服务器，当采用分层部署时，路局服务器与铁路总公司服务器通过铁路专用网进行通信连接；

所述监控终端，根据不同用户需要，安装在机房或使用人员办公室；所述监控终端与地面服务器通过铁路专用网络进行通信连接。