CN111071301B - 一种全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统，其特征在于：应用在全自动驾驶车辆段的全自动运行区停车列检库内，系统包括：隔离开关监控装置、接触网可视化远程接地装置、分区门控管理装置、人员进出计数装置、红外光幕报警装置、智能视频联动监护与分析装置、广播告警联动装置、作业流程管理装置、信息监视及反馈装置，均与系统总线连接。本发明有利于最大限度发挥列车无人驾驶优势，减少车辆基地内检修作业调度时间和人力成本，确保车辆及检修作业人员安全。

Description

一种全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统及方法

技术领域

本发明属于城市轨道交通检修设备领域，具体涉及一种全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统及方法，可以在全自动驾驶车辆段的全自动运行区停车列检库内应用。

背景技术

地铁全自动驾驶系统(fully automatic operation，FAO)，是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统，是城市轨道交通自动化等级最高的系统。全自动驾驶技术已成为地铁未来重要的技术发展方向与目标。近年来，国内越来越多的城市轨道交通线路开始应用全自动驾驶技术，例如，已经开通的北京燕房线、上海10号线、广州APM线及设计中的南京地铁7号线、福州地铁4号线等。

全自动驾驶线路的设计，对车辆基地也提出了新要求。在全自动驾驶车辆段内，车辆可自动实现列车休眠、唤醒、准备、自检、自动运行、停车、洗车等操作。车辆在全自动运行区的运行状态以及人员进入全自动运行区检修和处理临时故障的情况下，都需要有完善的安全管理系统来保障安全。目前依赖人员监护和规章管理制度保障安全的方法是与全自动驾驶系统的理念不符的，仍存在由人为失误引发安全事故的隐患。

因此，为了最大限度发挥列车无人驾驶优势，减少车辆基地内检修作业调度时间和人力成本，确保车辆及检修作业人员安全，使全自动驾驶车辆段检修作业向更加安全的无人化方向迈进，发明一种适用于全自动驾驶车辆段检修的智能安全管理系统十分有必要。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，尤其是针对全自动驾驶线路对车辆基地提出的要求，本发明提供了一种全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统及方法，有利于最大限度发挥列车无人驾驶优势，减少车辆基地内检修作业调度时间和人力成本，确保车辆及检修作业人员安全。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统，应用在全自动驾驶车辆段的全自动运行区停车列检库内，系统包括：隔离开关监控装置、接触网可视化远程接地装置、分区门控管理装置、人员进出计数装置、红外光幕报警装置、智能视频联动监护与分析装置、广播告警联动装置、作业流程管理装置、信息监视及反馈装置，均与系统总线连接；

车辆段隔离刀闸连接有隔离开关监控装置；列检库内每两个股道为一个分区，分区之间用分区围栏进行隔离，列检库纵向一端设置分区门禁，中间位置设置平过道门禁，组成分区门控管理装置；每处门禁均安装有人员进出计数装置；另一端列车入库端设置红外光幕报警装置，右端股道设置有接触网可视化远程接地装置，列检库两端及中部都安装有摄像头，并将视频信号传输至智能视频联动监护与分析装置；各作业分区均设有广播告警联动装置；运转调度室内设有作业流程管理装置、信息监视及反馈装置。

优选地，所述隔离开关监控装置用于实现车辆段隔离刀闸的监视控制，采集遥信，逻辑判断，远方遥控刀闸分合，并与门禁、作业流程管控装置形成联锁。

优选地，所述接触网可视化远程接地装置用于接触网接地的远程、就地两级控制，并具有包括验电接地联锁、远程自动控制回路硬接点闭锁、手动操作机构闭锁在内的强制闭锁功能。

优选地，所述分区门控管理装置用于对停车列检库的作业分区门进行统一智能管控，门禁与供电、车辆及检修工况进行逻辑联锁控制。

优选地，所述红外光幕报警装置用于在无车辆通过时，呈打开状态，有人员闯入时发出报警信号。

优选地，所述智能视频联动监护与分析装置利用视频对作业过程进行实时监控，并且录像存储，供追溯、查询；还用于对无人区进行智能视频识别分析，如有人非法闯入、越界、逗留，则自动告警。

优选地，所述广播告警联动装置用于在包括作业结束、人员退出、接触网送电的环节，进行自动语音播报，提醒检修人员撤离检修平台或作业区域。

优选地，所述作业流程管理装置以作业流程顺序为主线，串联各个工作场景，形成从作业起始到结束的闭环流程管理。

优选地，所述信息监视及反馈用于包括液晶显示大屏，显示作业区内的信息、视频及工况。

为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统的检修方法，包括如下步骤：

S1、系统后台从调度获取车辆进库检修计划，系统后台工作流程处于列车进库阶段；

S2、系统经自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，断开红外光幕报警装置；

S3、列车进入检修库，停入相应检修平台，等待检修；系统后台通过采集信号，获取列车到位待检信息，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，打开红外光幕报警装置；

S4、系统后台进入停电阶段，通过网络遥控隔离开关分闸，接触网停电；

S5、接触网断电后，接触网可视化远程接地装置自动检测接触网电压，验明无电后，通过网络向系统后台发送接触网无电信息；

S6、系统后台确定无电后，经过连锁逻辑判断，允许接地，通过网络遥控可视化远程接地装置，接触网接地；

S7、系统通过网络采集到接触网已处于接地状态后，通过网络向对应分区门禁管理装置发出指令，检修作业平台打开，允许检修人员进入检修作业平台；

S8、智能视频联动监护与分析装置发现检修人员进入检修平台后，通过网络向系统发送视频信息，系统后台经过判断进入检修模式，智能视频联动监护与分析装置对检修人员及设备进行视频监护；

S9、检修结束，检修人员返回；系统后台进行送电前检查，首先通过控制广播告警联动装置发出声光警示，告知检修库内滞留人员赶快撤离，同时通过智能视频联动监护与分析装置对作业平台进行视频搜索和图像分析，检查是否有滞留人员和遗留物品；

S10、系统后台确定人员全部撤离后，通过分区门禁管理装置关闭检修作业平台门禁，进入送电模式，准备送电；

S11、系统控制可视化远程接地装置，解除接触网接地；

S12、系统后台通过采集信号，确认接触网接地已拆除后，通过网络遥控隔离开关监控装置合闸，接触网通电；

S13、系统后台通过可视化远程接地装置采集接触网实时电压，确认送电成功；

S14、接触网送电成功后，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，关闭红外光幕报警装置；

S15、系统将检修完成列车准备离库的结果汇报调度，最后由调度指挥车辆自动驾驶离开车辆段；

S16、系统后台通过采集信号，获取列车完成出库信息，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，打开红外光幕报警装置。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统及方法，有利于最大限度发挥列车无人驾驶优势，减少车辆基地内检修作业调度时间和人力成本，确保车辆及检修作业人员安全。

2、本发明的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统及方法，梳理全自动驾驶车辆段的检修作业业务流程，建立从作业起始到结束的闭环流程管控平台，中间串联各种安全保障措施和信息管理环节。其精髓在于作业流程的闭环管控，至于中间的每一个流程节点，可以由本系统实现，也可在某一个流程节点分支出去，由其它系统管理完成后再返回该流程节点，重点是保障整个流程的安全。

3、本发明的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统及方法，在检修作业的各环节均融入安全管理，采用安全联锁、信号监测、智能门控、实时监控、智能告警、计算机逻辑控制等先进技术，建立一个程序化、网络化、可视化、标准化的安全保障体系，并与管理措施相配套，实现了人机联控，可满足全自动驾驶车辆段安全生产的整体要求，实现车辆段安全管控的“零死角”，杜绝由于人为失误引发的安全事故；该系统不仅能保证车辆段检修作业安全，还能规范作业过程，提高工作效率，保障检修质量，降低设备的故障概率，使轨道交通全自动驾驶技术更加安全、可靠，具有极大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统的功能示意图。

图2是本发明实施例的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统的总体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，图1是全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统的功能示意图，本系统包括：隔离开关监控装置、接触网可视化远程接地装置、分区门控管理装置、人员进出计数装置、红外光幕报警装置、智能视频联动监护与分析装置、广播告警联动装置、作业流程管理装置、信息监视及反馈装置，均与系统总线连接。

再结合图2，图2是全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统的总体示意图，图中：1、分区围栏，2、平过道门禁，3、接触网可视化远程接地装置，4、红外光幕报警装置，5、分区门禁，6、智能视频联动监护与分析装置。列检库内每两个股道为一个分区，分区之间用围栏1进行隔离。列检库左端为分区门禁5，中间位置为平过道门禁2，组成分区门控管理装置；每处门禁均安装有人员进出计数装置；右端列车入库端为红外光幕报警装置4，右端股道设置有接触网可视化远程接地装置3，列检库两端及中部都安装有摄像头，并将视频信号传输至智能视频联动监护与分析装置6；车辆段隔离刀闸连接有隔离开关监控装置；各作业分区均设有广播告警联动装置；运转调度室内设有作业流程管理装置、信息监视及反馈装置。

本发明梳理全自动驾驶车辆段的检修作业业务流程，建立从作业起始到结束的闭环流程管控平台，中间串联各种安全保障措施和信息管理环节。其精髓在于作业流程的闭环管控，至于中间的每一个流程节点，可以由本系统实现，也可在某一个流程节点分支出去，由其它系统管理完成后再返回该流程节点，重点是保障整个流程的安全。

系统具体功能如下：

1.系统整体功能

实现全自动运行区停车列检库各个作业分区的全过程安全管理功能。将现场操作流程转变为计算机逻辑控制规则，由系统后台根据现场实时状态进行整体的逻辑判断和控制。并根据不同任务分配不同的作业流程，从技术上保证了接触网停送电操作及必要时检修人员登台检修作业过程中的人身安全和设备安全。

2.隔离开关监控装置

实现车辆段隔离刀闸的监视控制，采集遥信，逻辑判断，远方遥控刀闸分合，并与门禁、作业流程管控装置等形成联锁。

3.接触网可视化远程接地装置

利用可视化接地装置实现接触网接地的远程、就地两级控制，并具有验电接地联锁、远程自动控制回路硬接点闭锁、手动操作机构闭锁等强制闭锁功能。无论远程遥控操作还是就地操作，都必须经过系统逻辑判断，由其授权才能操作。

可视化接地装置具有LED屏，可显示接触网带电状态。

4.分区门控管理装置

对停车列检库的作业分区门进行统一智能管控，门禁与供电、车辆及检修工况进行逻辑联锁控制，统一由本系统授权，并具有逻辑判断+人员权限双重管理。

5.人员进出计数装置

对作业人员进、出作业分区进行自动计数和对比，如人数不同，则自动告警，防止作业结束后，人员遗留作业区；并利用视屏监控对库区作业人员进、出作业分区过程进行实时联动监视，多一重安全保障。

6.红外光幕报警装置

设置于车辆进入检修库轨道处，无车辆通过时，系统红外光幕报警装置呈打开状态，有人员闯入时系统会发出报警信号；车辆进出库时，系统发出指令暂时关闭红外光幕报警装置，待列车完成出入库操作，系统自动打开红外光幕报警装置。

7.智能视频联动监护与分析装置

利用视频可对作业过程进行实时监控，并且录像可存储，供追溯、查询；还可对自动运行区(无人区)进行智能视频识别分析，如有人非法闯入、越界、逗留等，自动告警。

8.广播告警联动装置

作业区内设置语音播放装置，在作业结束、人员退出、接触网送电等环节，进行自动语音播报，提醒检修人员撤离检修平台或作业区域。

9.作业流程管理装置

以作业流程顺序为主线，串联各个工作场景，形成从作业起始到结束的闭环流程管理。

10.信息监视及反馈

在运转调度室设置液晶显示大屏，显示作业区内的各种信息、视频及工况。

本发明的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统，有利于最大限度发挥列车无人驾驶优势，减少车辆基地内检修作业调度时间和人力成本，确保车辆及检修作业人员安全。

系统工作流程：

1.系统后台从调度获取车辆进库检修计划，系统后台工作流程处于列车进库阶段。

2.系统经自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，断开红外光幕报警装置。

3.列车进入检修库，停入相应检修平台，等待检修；系统后台通过采集信号，获取列车到位待检信息，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，打开红外光幕报警装置。

4.系统后台进入停电阶段，通过网络遥控隔离开关分闸，接触网停电。

5.接触网断电后，接触网可视化远程接地装置自动检测接触网电压，验明无电后，通过网络向系统后台发送接触网无电信息。

6.系统后台确定无电后，经过连锁逻辑判断，允许接地，通过网络遥控可视化远程接地装置，接触网接地。

7.系统通过网络采集到接触网已处于接地状态后，通过网络向对应分区门禁管理装置发出指令，检修作业平台打开，允许检修人员进入检修作业平台。

8.智能视频联动监护与分析装置发现检修人员进入检修平台后，通过网络向系统发送视频信息，系统后台经过判断进入检修模式，智能视频联动监护与分析装置对检修人员及设备进行视频监护。

9.检修结束，检修人员返回。系统后台进行送电前检查，首先通过控制广播告警联动装置发出声光警示，告知检修库内滞留人员赶快撤离，同时通过智能视频联动监护与分析装置对作业平台进行视频搜索和图像分析，检查是否有滞留人员和遗留物品。

10.系统后台确定人员全部撤离后，通过分区门禁管理装置关闭检修作业平台门禁，进入送电模式，准备送电。

11.系统控制可视化远程接地装置，解除接触网接地。

12.系统后台通过采集信号，确认接触网接地已拆除后，通过网络遥控隔离开关监控装置合闸，接触网通电。

13.系统后台通过可视化远程接地装置采集接触网实时电压，确认送电成功。

14.接触网送电成功后，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，关闭红外光幕报警装置。

15.系统将检修完成列车准备离库的结果汇报调度，最后由调度指挥车辆自动驾驶离开车辆段。

16.系统后台通过采集信号，获取列车完成出库信息，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，打开红外光幕报警装置。

整个“列车进库-接触网断电-车辆检修-接触网送电-列车出库”作业结束。

本发明的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统及方法，在检修作业的各环节均融入安全管理，采用安全联锁、信号监测、智能门控、实时监控、智能告警、计算机逻辑控制等先进技术，建立一个程序化、网络化、可视化、标准化的安全保障体系，并与管理措施相配套，实现了人机联控，可满足全自动驾驶车辆段安全生产的整体要求，实现车辆段安全管控的“零死角”，杜绝由于人为失误引发的安全事故；该系统不仅能保证车辆段检修作业安全，还能规范作业过程，提高工作效率，保障检修质量，降低设备的故障概率，使轨道交通全自动驾驶技术更加安全、可靠，具有极大的经济效益和社会效益。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统，其特征在于：应用在全自动驾驶车辆段的全自动运行区停车列检库内，系统包括：隔离开关监控装置、接触网可视化远程接地装置、分区门控管理装置、人员进出计数装置、红外光幕报警装置、智能视频联动监护与分析装置、广播告警联动装置、作业流程管理装置、信息监视及反馈装置，均与系统总线连接；

车辆段隔离刀闸连接有隔离开关监控装置；列检库内每两个股道为一个分区，分区之间用分区围栏进行隔离，列检库纵向一端设置分区门禁，中间位置设置平过道门禁，组成分区门控管理装置；每处门禁均安装有人员进出计数装置；另一端列车入库端设置红外光幕报警装置，右端股道设置有接触网可视化远程接地装置，列检库两端及中部都安装有摄像头，并将视频信号传输至智能视频联动监护与分析装置；各作业分区均设有广播告警联动装置；运转调度室内设有作业流程管理装置、信息监视及反馈装置；

所述接触网可视化远程接地装置用于接触网接地的远程、就地两级控制，并具有包括验电接地联锁、远程自动控制回路硬接点闭锁、手动操作机构闭锁在内的强制闭锁功能；并且，所述接触网可视化远程接地装置具有LED屏，用于显示所述接触网的带电状态；

所述分区门控管理装置用于对停车列检库的作业分区门进行统一智能管控，门禁与供电、车辆及检修工况进行逻辑联锁控制；

所述红外光幕报警装置用于在无车辆通过时，呈打开状态，有人员闯入时发出报警信号；

所述作业流程管理装置以作业流程顺序为主线，串联各个工作场景，形成从作业起始到结束的闭环流程管理。

2.如权利要求1所述的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统，其特征在于：

所述隔离开关监控装置用于实现车辆段隔离刀闸的监视控制，采集遥信，逻辑判断，远方遥控刀闸分合，并与门禁、作业流程管控装置形成联锁。

3.如权利要求1所述的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统，其特征在于：

所述智能视频联动监护与分析装置利用视频对作业过程进行实时监控，并且录像存储，供追溯、查询；还用于对无人区进行智能视频识别分析，如有人非法闯入、越界、逗留，则自动告警。

4.如权利要求1所述的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统，其特征在于：

所述广播告警联动装置用于在包括作业结束、人员退出、接触网送电的环节，进行自动语音播报，提醒检修人员撤离检修平台或作业区域。

5.如权利要求1所述的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统，其特征在于：

所述信息监视及反馈用于包括液晶显示大屏，显示作业区内的信息、视频及工况。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的全自动驾驶车辆段无人区智能安全管理系统的检修方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、系统后台从调度获取车辆进库检修计划，系统后台工作流程处于列车进库阶段；

S2、系统经自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，断开红外光幕报警装置；

S3、列车进入检修库，停入相应检修平台，等待检修；系统后台通过采集信号，获取列车到位待检信息，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，打开红外光幕报警装置；

S4、系统后台进入停电阶段，通过网络遥控隔离开关分闸，接触网停电；

S5、接触网断电后，接触网可视化远程接地装置自动检测接触网电压，验明无电后，通过网络向系统后台发送接触网无电信息；

S6、系统后台确定无电后，经过连锁逻辑判断，允许接地，通过网络遥控可视化远程接地装置，接触网接地；

S7、系统通过网络采集到接触网已处于接地状态后，通过网络向对应分区门禁管理装置发出指令，检修作业平台打开，允许检修人员进入检修作业平台；

S8、智能视频联动监护与分析装置发现检修人员进入检修平台后，通过网络向系统发送视频信息，系统后台经过判断进入检修模式，智能视频联动监护与分析装置对检修人员及设备进行视频监护；

S9、检修结束，检修人员返回；系统后台进行送电前检查，首先通过控制广播告警联动装置发出声光警示，告知检修库内滞留人员赶快撤离，同时通过智能视频联动监护与分析装置对作业平台进行视频搜索和图像分析，检查是否有滞留人员和遗留物品；

S10、系统后台确定人员全部撤离后，通过分区门禁管理装置关闭检修作业平台门禁，进入送电模式，准备送电；

S11、系统控制可视化远程接地装置，解除接触网接地；

S12、系统后台通过采集信号，确认接触网接地已拆除后，通过网络遥控隔离开关监控装置合闸，接触网通电；

S13、系统后台通过可视化远程接地装置采集接触网实时电压，确认送电成功；

S14、接触网送电成功后，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，关闭红外光幕报警装置；

S15、系统将检修完成列车准备离库的结果汇报调度，最后由调度指挥车辆自动驾驶离开车辆段；

S16、系统后台通过采集信号，获取列车完成出库信息，经过自身连锁逻辑判断，通过网络向红外光幕报警装置发出指令，打开红外光幕报警装置。