CN112389508A - 铁路推进调车作业安全管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铁路推进调车作业安全管理系统，涉及铁路车站管理技术领域。该系统中的无线网络子系统包括架设在站场区域内的无线基站和无线通讯单元；调度监视子系统对调度安全控制子系统确定的机车定位信息以及机车管理信息进行分析、计算出股道的空闲区段，并向调度安全控制子系统返回作业数据；同时，对机车的调车作业信息进行显示、保存及历史查阅，并实现现车管理与外部硬件设备之间的通讯；调车安全控制子系统完成对推进作业机车的定位采集、画面显示和报警，以及根据调度监视子系统返回的作业数据对机车的停车进行控制；并向调车作业人员发出准确的十、五、三车距离提示；同时还对推进的车辆摘挂的数量信息进行输入控制。
Description
技术领域
本发明涉及铁路车站管理技术领域，尤其涉及一种铁路推进调车作业安全管理系统。
背景技术
现有铁路车站调车作业如图1所示，作业过程中存在着安全隐患，最为突出的是对调车车列在铁路线内推进或单机作业时(特别是在尽头线内)，由于调车车列比较长，司机看不到车列尾部或尽头线端部，只能通过现场领车作业人员，采用平调设备人为测距发出十车、五车、三车距离信号(个别车站设有距车挡的十、五、三车距离标识)。但对铁路线内有停留车时，只能靠调车作业人员独自判断距离，由于个别作业人员违章作业，导致与原停留车辆相撞或车列冲出尽头线车挡，造成重大事故。
在铁路车站推进调车作业中，完全依靠人的经验掌控，很难准确判断十车、五车、三车的准确度。目前国内几乎没有任何设备安全保证措施。尤其是夜间作业不安全性更大，为了作业安全，势必要降低调车作业运行速度，而影响调车效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种铁路推进调车作业安全管理系统，实现对铁路线内的调车推进作业进行安全管理。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种铁路推进调车作业安全管理系统，包括无线网络子系统、调度监视子系统和调车安全控制子系统；所述无线网络子系统包括架设在站场区域内的2.4G无线基站和无线通讯单元，实现站场区域内无线网络多重覆盖；所述调度监视子系统包括在车站调度中心机房采用热备冗余方式配置的两台服务器和一台交换机，对通过无线通讯单元接收到的调度安全控制子系统确定的机车定位信息以及机车管理信息进行分析、计算出股道的空闲区段即该股道可推进距离，并向调度安全控制子系统返回作业数据；同时，对机车的调车作业信息进行显示、保存及历史查阅，并实现现车管理与外部硬件设备之间的通讯；所述调车安全控制子系统完成对推进作业机车的定位采集、画面显示和报警，以及根据调度监视子系统返回的作业数据对机车的停车进行控制；所述调车安全控制子系统还与已有的平调手持终端进行数据通讯对接，向调车作业人员发出准确的十车、五车、三车距离提示；同时还对推进的车辆摘挂的数量信息进行输入控制。
优选地，所述无线通讯单元采用架设在铁路车站内的P900微型数传电台，实现无线数据传输网络的多重覆盖；所述无线网络系统还在信号不能到达或信号薄弱地点，加装天线增强信号，确保调车作业区域无线网络覆盖无死角。
优选地，所述调度监视子系统包括监控显示模块和历史回放模块；所述监控显示模块包括显示子模块、设置子模块、复位子模块、回放子模块、信息管理子模块及收发数据子模块；所述显示子模块通过股道显示图显示股道占用状态、机车与停留车距离提示信息、机车的通讯状态以及股道尽头的卫星定位值；所述设置子模块用于设置一线调车作业人员需要设置修改的数据；所述复位子模块用于将当前正在运行的机车复位，不再发送有效数据给机车；所述回放子模块用于调用回放程序进行机车运行历史数据的查询，从而判断事故原因；所述信息管理子模块用于存储管理机车信息和股道占用信息；所述收发数据子模块用于接收和发送接发车信息和股道信息；所述历史回放模块用于播放系统运行中存储的历史数据，查看机车调车作业事故状态。
优选地，所述股道显示图包括站场内所有轨道线路，并用不同颜色线条表示轨道的状态，在轨道线路上显示机车图标及RFID电子标签；机车图标上显示机车号及机车的通讯状态；同时，股道显示图上还显示实时时间；
优选地，所述机车信息包括机车的位置、车列计长及所带的车辆信息；所述股道信息包括所有尽头股道的定位信息、股道长度、股道占用状态及有无车辆信息。
优选地，所述调车安全控制子系统包括车载适配电源、车载定位模块、卫星定位模块、手持语音终端和司机输入终端；所述车载定位模块包括安装在机车上的RFID读写器和车载终端以及铺设在轨道上的RFID电子标签；所述安装在机车上的RFID读写器读取股道上铺设的RFID电子标签信息来确定机车所处位置，同时将读取的机车位置标签信息、时间和机车 ID发送到车载终端；所述卫星定位模块采用北斗卫星高精度差分定位方式，实现对目标机车的定位，并将机车定位信息发送到车载终端；所述车载终端用于调度指令的显示、执行，根据RFID读写器读取的机车位置信息及卫星定位模块的定位信息，确定机车位置，并在机车空闲区段为10车、5车、3车位置时向手持语音终端和司机输入终端发送语音提示；同时，车载终端通过无线通讯单元将接收的RFID读写器读取的机车位置信息及卫星定位模块的定位信息发送到调度监视子系统的服务器；所述司机输入终端设置在机车内，用于设置调车推进作业信息及显示机车状态；同时还与卫星定位模块连接，显示当前车辆的实时位置信息以及目的地的位置信息；所述车载适配电源采用为机车设计的专用电源，为车载终端及RFID读写器供电。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的铁路推进调车作业安全管理系统，采用计算机软件编程与电子应答器硬件应用技术相结合，组建车站调车推进管理系统，利用数传电台技术，实现地面设备与车载设备通讯；在调车机车上装设主机及发射接收设备，利用卫星定位技术实现机车精准定位,通过GPS定位测距传输距离，实时计算车列尾部与尽头线车挡或停留车前端的距离。在距前方目标10车、5车、3车位置给以报警提示。
本系统实现调车车列在线内推进或单机作业时(特别是在尽头线内)，通过车载设备或手持语音终端提醒司机完成车列的推进作业，当距离达到十车、五车、三车设定值时，机车驾驶室内语音警报，同时向作业人员的手持语音设备发出十车、五车、三车距离语音警报，对作业人员达到提醒的功能。从而避免调车车列冲出车挡或与原停留车相撞的事故；同时在监控中心屏幕上，同步监视站场内所有股道内的停车信息、动态调车信息。能够对整个站内的全部车辆进行精准定位和调度监督，最终实现铁路运输科学管理。
附图说明
图1为本发明背景技术提供的铁路车站内调车作业示意图；
图2为本发明实施例提供的铁路推进调车作业安全管理系统的结构框图；
图3为本发明实施例提供的调度监视子系统的结构框图；
图4为本发明实施例提供的股道显示图的示意图；
图5为本发明实施例提供的轨道和机车的信息管理画面；
图6为本发明实施例提供的收发数据显示画面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例中，铁路推进调车作业安全管理系统，如图2所示，包括无线网络子系统、调度监视子系统和调车安全控制子系统；所述无线网络子系统包括架设在站场区域内的2.4G无线基站和无线通讯单元，实现站场区域内无线网络多重覆盖；所述调度监视子系统包括在车站调度中心机房采用热备冗余方式配置的两台服务器和一台交换机，对通过无线通讯单元接收到的调度安全控制子系统确定的机车定位信息以及机车管理信息进行分析、计算出股道的空闲区段即该股道可推进距离，并向调度监视子系统返回作业数据；同时，对机车的调车作业信息进行显示、保存及历史查阅，并实现现车管理与外部硬件设备之间的通讯；所述调车安全控制子系统完成对推进作业机车的定位采集、画面显示和报警，以及根据调度监视子系统返回的作业数据对机车的停车控制；所述调车安全控制子系统还与站场内已有的平调手持终端进行数据通讯对接，向调车作业人员发出准确的十车、五车、三车距离提示；同时还对推进的车辆摘挂的数量信息进行输入控制。
所述无线通讯单元采用架设在铁路车站内的P900微型数传电台，实现无线数据传输网络的多重覆盖，确保站场区域内全覆盖并且通讯畅通；所述无线网络系统还在信号不能到达或信号薄弱地点，加装天线增强信号，确保调车作业区域无线网络覆盖无死角。P900微型数传电台是一款工业级高性能无线串口通信模块，支持网络、点对点、点对多点的通信模式。P900 微型数传电台具有体积小、重量轻、发射功率大及发送距离远等特点，特别适合于远程监控、机器人、差分GPS电台、智能交通、工业控制、铁路信号等等。
本实施例中，P900微型数传电台具有以下特点：1)性能特点：高速率达到276kbps，可以连接试验基于串口的设备，宽温性能，可调发射功率(高1W)，体积小、重量轻，即插即用、使用方便；2)基本性能：工作频率：902～925MHz，展频技术：FHSS，容错机制：32 为CRC，ARQ，数据加密：128为AES加密，串口波特率：115200bps，输出功率：1W，最大收发距离：60km；3)电气参数：供电：DC输入，电压范围8～30V，功耗：＜5W；4)物理特性：外形尺寸：65×38×11mm，重量：33克(包括外壳)；5)使用环境：使用温度：-40℃～+55，湿度：5％～95％非冷凝。
所述调度监视子系统如图3所示，包括监控显示模块和历史回放模块；所述监控显示模块包括显示子模块、设置子模块、复位子模块、回放子模块、信息管理子模块及收发数据子模块；所述显示子模块通过股道显示图显示股道占用状态、机车与停留车距离提示信息、机车的通讯状态以及股道尽头的卫星定位值；所述设置子模块用于设置一线调车作业人员需要设置修改的数据，本实施例中，设置子模块用于设置调车推进作业的机车数量、车皮数量、最大车数、轨道数量及P900微型数传电台的发送速率；所述复位子模块用于将当前正在运行的机车复位，不再发送有效数据给机车；所述回放子模块用于调用回放程序进行机车运行历史数据的查询，从而判断事故原因；所述信息管理子模块用于存储管理机车信息和股道占用信息；所述机车信息包括机车的位置、车列计长及所带的车辆信息；所述股道信息包括所有尽头股道的定位信息、股道长度、股道占用状态及有无车辆；所述收发数据子模块用于接收和发送接发车信息和股道信息；所述历史回放模块用于播放系统运行中存储的历史数据，查看机车调车作业事故状态。
股道显示图包括站场内所有轨道线路，并用不同颜色线条表示轨道的状态，在轨道线路上显示机车图标，RFID电子标签，十车、五车、三车的距离提示以及记忆轨道尽头的卫星定位置；机车图标上显示机车号及机车的通讯状态；同时，股道显示图上还显示实时时间；本实施例中，股道显示图如图4所示，本实施例中用红色的线表示占用状态的轨道，蓝色的线表示空闲状态的轨道；并用三角形表示RFID电子标签，当机车上的RFID读写器读取到标签时，三角形的颜色会在两种不同颜色之间交替闪烁。同时，当机车上的文字为红色时，表示机车与服务器通讯中断，并在画面的底部显示。当机车上的文字为绿色时，表示机车北斗定位丢失，并在画面的底部显示。机车上的文字为蓝色时，表示机车与调度监视子系统中的服务器通讯正常。
本实施例中，信息管理子模块通过一个如图5所示的画面显示轨道和机车的管理数据，通过对机车、轨道的信息管理实现对站场内所有现有车辆及轨道的管理及显示。将信息管理投影在系统画面中，可以让监控中心屏幕上，同步监视站场内所有股道内的停车信息、动态调车信息等。
收发数据子模块是对现有机车进行数据通信从而达到监控显示现有车辆及车皮、轨道等信息处理的基础。没有收发数据就无法显示监控现场现有车辆及车皮、轨道的状态。所以收发数据是整个系统的核心，整套系统是在收发数据的基础上开发完善出来的。也可以说没有收发数据整个系统将进入瘫痪状态没有任何意义。本实施例中，收发数据的显示画面如图6 所示。
历史回放即黑匣子，用来播放系统运行中存储的历史数据，查看机车故障状态。选择某一天的某时间某个车的历史数据文件，就可以看到那各时间段机车的所有操作。
所述调车安全控制子系统包括车载适配电源、车载定位模块、卫星定位模块、手持语音终端和司机输入终端；所述车载定位模块包括安装在机车上的RFID读写器和车载终端以及铺设在轨道上的RFID电子标签；所述安装在机车上的RFID读写器读取股道上铺设的RFID 电子标签信息来确定机车所处位置，同时将读取的机车位置标签信息、时间和机车ID发送到车载终端；所述卫星定位模块采用北斗卫星高精度差分定位方式，实现对目标机车的定位，并将机车定位信息发送到车载终端；所述车载终端用于调度指令的显示、执行，根据RFID读写器读取的机车位置信息及卫星定位模块的定位信息，确定机车位置，并在机车空闲区段为 10车、5车、3车位置时向手持语音终端和司机输入终端发送语音提示；同时，车载终端通过无线通讯单元将接收的RFID读写器读取的机车位置信息及卫星定位模块的定位信息发送到调度监视子系统的服务器；所述司机输入终端设置在机车内，用于设置调车推进作业信息 (包括行进目标、推进节数等)及显示机车状态；同时还与卫星定位模块连接，显示当前车辆的实时位置信息以及目的地的位置信息；所述车载适配电源采用为机车设计的专用电源，为车载终端及RFID读写器供电。
本实施例中，在机车上安装RFID Reader(RFID读写器)，RFID Reader的读取天线分别安装在机车的前后和机车底部，以读取铁路上铺设的RFID TAG(无源电子标签)信息确定机车所处的位置。同时，每台机车配置1台机车车载终端，用于调度指令的显示、执行确定等用途，并且通过通讯接口接收RFID Reader的数据，发送给调度监视子系统的服务器。同时每列机车均配备一台手持式语音设备。
RFID TAG(无源电子标签)具有如下特点：耐高温，可以在-60度至600度的环境中正常工作(适合鱼雷罐车等高温车体)；为无源电子设备，安装简单、牢固且无故障点；因此，本实施例中，RFID TAG(无源电子标签)在轨道的同一位置，同编号双套安装，提高可靠性。RFID TAG(无源电子标签)的安装要求具体为：
标签的中心应与两个钢轨间的中心尽量对齐。误差≤15mm；先安装标签支架。将枕木下面的道渣掏去，将支架安装好螺丝上紧，再装标签安装在支架上找好中心，螺丝都上紧，将三个防转垫片打弯与三个螺母平面密帖。标签安装应位于两钢轨中心,其误差小于10mm，标签上表面与水泥枕上表面基本一平(考虑到水泥枕底部不平，在安装时允许标签上表面略高于水泥枕上表面，范围在25mm以内)。
RFID读写器安装于机车上，机车运行过程中不断读取所经过的位置标签，并将读取的位置标签信息、时间、机车ID回传到车载终端。带集成处理逻辑的RFID读写器，可接2个天线，每个天线可以独立工作；本实施例采用的RFID读写器的性能参数为：发射功率最大2WERP；空气接口：ISO 18000-6C；带以太网接口，XML协议；防护等级IP65；工作温度：–25°+55℃；外形尺寸：260x 193x 52mm。
本实施例中，手持语音终端采用全密封设计，抗干扰能力强，信号接收范围大于1500m，接收延时低于50毫秒，充电电压为8.4V，功耗低。该手持语音终端待机状态下电源指示灯常亮。
本实施例中，铁路推进调车作业安全管理系统的工作流程为：
一、首先进入司机输入终端的GPS显示界面，显示当前车辆的位置信息以及目的地的位置信息；调度度监视子系统的服务器同步显示站场内所有使用本系统股道内的停车信息及动态调车信息。
二、①机车作业前，行驶至股道上铺设的RFID TAG标签处，机车上的RFID-R读写器读取标签数据并确定机车所处的位置；②机车位置数据通过车载终端实时传送至调度度监视子系统的服务器。
三、①执行推进作业之前，机车司机在司机输入终端输入作业信息(包括行进目标、推进节数等)；②调度度监视子系统的服务器根据车载终端传来的GPS数据计算当前车辆位置，并与初始的站场GPS数据比对，判断车与车的相对位置，计算出股道的空闲区段即该股道可推进距离，并向预作业机车的司机输入终端返回作业数据。
四、①作业机车根据调度度监视子系统的服务器传来的作业数据，开始执行推进作业，在机车空闲区段为10车、5车、3车的位置时在司机输入终端与手持语音终端同步发出语音播报；②调车作业完成后，在司机输入终端输入挂车与摘车信息，数据实时传送至调度度监视子系统的服务器；③调度度监视子系统显示作业完成后的最新车辆信息。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (6)
1.一种铁路推进调车作业安全管理系统，其特征在于：包括无线网络子系统、调度监视子系统和调车安全控制子系统；所述无线网络子系统包括架设在站场区域内的2.4G无线基站和无线通讯单元，实现站场区域内无线网络多重覆盖；所述调度监视子系统包括在车站调度中心机房采用热备冗余方式配置的两台服务器和一台交换机，对通过无线通讯单元接收到的调度安全控制子系统确定的机车定位信息以及机车管理信息进行分析、计算出股道的空闲区段即该股道可推进距离，并向调车安全控制子系统返回作业数据；同时，对机车的调车作业信息进行显示、保存及历史查阅，并实现现车管理与外部硬件设备之间的通讯；所述调车安全控制子系统完成对推进作业机车的定位采集、画面显示和报警，以及根据调度监视子系统返回的作业数据对机车的停车进行控制；所述调车安全控制子系统还与已有的平调手持终端进行数据通讯对接，向调车作业人员发出准确的十车、五车、三车距离提示；同时还对推进的车辆摘挂的数量信息进行输入控制。
2.根据权利要求1所述的铁路推进调车作业安全管理系统，其特征在于：所述无线通讯单元采用架设在铁路车站内的P900微型数传电台，实现无线数据传输网络的多重覆盖；所述无线网络系统还在信号不能到达或信号薄弱地点，加装天线增强信号，确保调车作业区域无线网络覆盖无死角。
3.根据权利要求1所述的铁路推进调车作业安全管理系统，其特征在于：所述调度监视子系统包括监控显示模块和历史回放模块；所述监控显示模块包括显示子模块、设置子模块、复位子模块、回放子模块、信息管理子模块及收发数据子模块；所述显示子模块通过股道显示图显示股道占用状态、机车与停留车距离提示信息、机车的通讯状态以及股道尽头的卫星定位值；所述设置子模块用于设置一线调车作业人员需要设置修改的数据；所述复位子模块用于将当前正在运行的机车复位，不再发送有效数据给机车；所述回放子模块用于调用回放程序进行机车运行历史数据的查询，从而判断事故原因；所述信息管理子模块用于存储管理机车信息和股道占用信息；所述收发数据子模块用于接收和发送接发车信息和股道信息；所述历史回放模块用于播放系统运行中存储的历史数据，查看机车调车作业事故状态。
4.根据权利要求3所述的铁路推进调车作业安全管理系统，其特征在于：所述股道显示图包括站场内所有轨道线路，并用不同颜色线条表示轨道的状态，在轨道线路上显示机车图标及RFID电子标签；机车图标上显示机车号及机车的通讯状态；同时，股道显示图上还显示实时时间。
5.根据权利要求3所述的铁路推进调车作业安全管理系统，其特征在于：所述机车信息包括机车的位置、车列计长及所带的车辆信息；所述股道信息包括所有尽头股道的定位信息、股道长度、股道占用状态及有无车辆信息。
6.根据权利要求1所述的铁路推进调车作业安全管理系统，其特征在于：所述调车安全控制子系统包括车载适配电源、车载定位模块、卫星定位模块、手持语音终端和司机输入终端；所述车载定位模块包括安装在机车上的RFID读写器和车载终端以及铺设在轨道上的RFID电子标签；所述安装在机车上的RFID读写器读取股道上铺设的RFID电子标签信息来确定机车所处位置，同时将读取的机车位置标签信息、时间和机车ID发送到车载终端；所述卫星定位模块采用北斗卫星高精度差分定位方式，实现对目标机车的定位，并将机车定位信息发送到车载终端；所述车载终端用于调度指令的显示、执行，根据RFID读写器读取的机车位置信息及卫星定位模块的定位信息，确定机车位置，并在机车空闲区段为10车、5车、3车位置时向手持语音终端和司机输入终端发送语音提示；同时，车载终端通过无线通讯单元将接收的RFID读写器读取的机车位置信息及卫星定位模块的定位信息发送到调度监视子系统的服务器；所述司机输入终端设置在机车内，用于设置调车推进作业信息及显示机车状态；同时还与卫星定位模块连接，显示当前车辆的实时位置信息以及目的地的位置信息；所述车载适配电源采用为机车设计的专用电源，为车载终端及RFID读写器供电。
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