CN113721502B - 一种机车司乘人员自动监测控制系统 - Google Patents

Abstract

一种机车司乘人员自动监测控制系统，适用于机车乘务员及机车运行监控，它包括单片机，其特征是单片机分别连接机车速度读取单元、智能摄像运行控制单元、声光报警执行单元、机车卸载控制单元、机车放风执行单元、机车撒砂执行单元、人机互动单元；所述单片机采用stm32f103c8t6单片机。本发明实现机车静态防护，非当班注册人员无法启动、操作机车，库内检修机车无人状态下能起到安全控制作用；本发明实现动态防护，运行中，能够对乘务员在作业中的坐姿不正、注意力不集中、间断瞭望等不规范行为及时报警纠偏。

Description

一种机车司乘人员自动监测控制系统

技术领域

本专利适用于机车乘务员及机车运行监控。

确保注册值乘司机在自动监测控制下操作机车的启动、待机、试验、行车，将机车的运用权限控制在一定范围之内。

背景技术

通过对历年铁路系统事故事件及违章现象进行统计分析，参考公路运输车辆失控事故成因发现，机车乘务员（司机）负有主要责任的行车事故中，因注意力不集中（例如:瞭望、观察、确认不到位等）以及因身体原因（例如：疲劳、疾病等）导致的各种意外事故事件比例极高，但目前机车运用过程中没有防止机车乘务员（司机）操作失误的自动监测控制装置，不能对机车乘务员操作过程进行实时监督控制。

从安全本质化方面考虑，利用人机信息交换监控设备对人员行为开展智能化监控、纠偏，能有效控制因人员操作失误、急病及其它意外情况而导致的事故、事件。在此背景下，设计机车动态安全运行监控系统非常有必要，需要开发一套乘务员状态监测及机车自动控制系统。

发明内容：

保证机车平稳运转、安全运行，提高机车作业安全可控度，充分实现对当班运行乘务员操作行为的实时有效控制 ，遇驾驶人员突发疾病、行为异常时，有效控制机车停车。

消除可能存在的安全隐患，有必要对司机的值乘状态进行全程监测并能够自动分析司机的相关行为，对不规范行为进行报警，在必要时必须能够自动停车，以确保运输安全。

一种机车司乘人员自动监测控制系统,包括单片机，其特征是单片机分别连接机车速度读取单元、智能摄像运行控制单元、声光报警执行单元、机车卸载控制单元、机车放风执行单元、机车撒砂执行单元、人机互动单元；

所述单片机采用stm32f103c8t6单片机；

所述机车速度读取单元包括机车速度传感器，机车速度传感器与机车动轮接驳，采集到的12V PWM波形，经光耦隔离，单片机采集，通过分析矩形波高电平持续时间，得出频率，再通过频率与实际机车速度建立联系，从而获取到机车实际速度；当速度不为零时，提供给智能摄像运行控制单元、声光报警单元、机车卸载控制单元、机车放风执行单元、机车撒砂执行单元电路接通条件；

所述智能摄像运行控制单元，提前录入注册人员信息，提供给单片机信号采集，当识别到指定的注册人员人脸信息后监测系统主板会有两种控制模式：

1.通过单片机程序逻辑判定机车动力系统启动条件是否符合：即摄像机单元储存的注册人员人脸信息与采集到的机车驾驶室主机位实时在位的人脸信息匹配成功——摄像机单元模块输出主机位导通的开关信号——监测系统检测单片机主机位人脸识别单元接口有高电平输入——单片机程序判定机车动力系统启动条件符合——单片机机车动力系统启动指令接口会输出高电平——机车动力系统启动执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电——输出控制高电平——机车动力系统启动执行单元继电器得电动作——机车动力系统启动执行单元电路常开触点闭合——接通机车动力系统执行单元启动电路——机车动力系统具备正常启动条件，机车正常启动动力源；

2. 通过单片机程序逻辑判定机车移动运行条件是否符合：即摄像机单元储存的注册人员人脸信息与采集到的机车驾驶室主机位、副机位实时在位的人脸信息匹配成功——摄像机单元模块输出主机位、副机位导通的开关信号——监测系统检测单片机主机位、副机位人脸识别单元接口有高电平输入——单片机程序判定机车移动运行系统启动条件符合——单片机机车移动运行系统启动指令接口会输出高电平——机车移动运行系统机组保护执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电——输出控制高电平——机车移动运行系统机组保护执行单元继电器得电动作——机车移动运行系统机组保护执行单元电路常开触点闭合——接通机车移动运行系统机组保护执行单元电路，机车具备正常移动运行条件。

所述声光报警单元包括报警语音模块、声光报警灯，单片机内程序按照监测系统监测限速条件、智能摄像运行控制条件判定相应的报警条件满足，声光报警单元接口输出高电平——声光报警单元FD-24DC-0201信号驱动放大器高电平——声光报警灯得电动作、同时进行语音提醒“请按规定回位”。

所述机车卸载控制单元是指：通过系统单片机逻辑程序判定监测系统监测到的系统注册人员不在位或机车超速条件达到后——机车卸载条件满足——单片机机车卸载控制单元接口发出卸载指令高电平——单片机机车卸载执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电——输出控制高电平——单片机机车卸载继电器得电动作——单片机机车卸载继电器常闭触点失电——断开机车牵引运行机控电路开关（此处开关在机车运行电路中控制机车牵引运行）——机车牵引运行动力输出中断——达到切断机车继续牵引运行动力的目的，该单元使机车牵引动力自动卸载，但不切断机车动力源，保持机车动力源，确保机车制动风源充足，达到保持制动风源有效的目的；

卸载后的复位操作：通过人机互动按钮复位操作或通过智能摄像运行控制单元检测注册人员人脸信息采集匹配成功，并满足机车移动运行系统启动条件，监测系统单片机智能摄像运行控制单元判定机车移动运行条件符合，监测系统则恢复到前端待机初始状态，机车具备继续移动、运行作业的条件；

所述机车放风执行单元是指：由上海机车车辆发展公司出品的“机车自动常用制动阀、自动紧急制动阀”接口装置，型号“CZDF1-8”，连接陕西华龙铁路电器型号“ZTL3”放风阀总成；“ZTL3”放风阀总成由常用制动阀和紧急制动阀组成；在机车移动运行产生速度后，单片机系统中智能摄像运行控制单元检测到注册人员不在位或机车超速条件达到后，满足单片机逻辑判定不符合机车移动运行条件，监测系统会按程序执行报警——卸载——放风——单片机放风接口输出机车放风阀放风指令高电平——机车放风阀放风执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电---输出控制高电平——机车“ZTL3”放风阀放风继电器得电动作——机车“ZTL3”放风阀得电动作，此时“ZTL3”放风阀产生紧急制动作用；“ZTL3”放风阀常用制动阀负责切断总风和列车管的通路，紧急制动阀负责排除列车管风压，使机车制动，并停车，使速度信号输出为零，为“ZTL3”放风阀高电平电信号撤销指令准备条件；

机车放风执行单元动作执行后的复位操作：当机车速度为零，按动人机互动按钮后放风阀不会恢复初始状态，只有机车速度为零时智能摄像运行控制单元检测人脸信息与注册人员信息匹配成功，方可恢复“ZTL3”放风阀非制动状态；放风指令未恢复，监测系统单片机智能摄像运行控制单元判定机车移动运行条件不符合，那么加载及机车移动运行就不会有指令输出，机车不会具备移动运行条件；

机车放风执行单元中“ZTL3”放风阀的常用制动阀和紧急制动阀电指令撤销条件：当机车速度为零，同时智能摄像运行控制单元识别主机位、副机位人脸信息与智能摄像运行控制单元储存的人员注册信息匹配成功——智能摄像运行控制单元判定注册人员在位——监测系统恢复系统初始状态——单片机放风接口输出放风指令低电平——“ZTL3”放风阀电撤销指令发出——“ZTL3”放风阀失电——“ZTL3”放风阀恢复非制动状态；此时系统注册人员已采取相应的安全停车措施，为再次移动运行机车做准备条件。

所述机车撒砂执行单元是指：由陕西宝鸡机车车辆器材公司出品的“撒砂电控阀”，型号“22DKF3-8T”， 在机车移动运行产生速度后，单片机系统中智能摄像运行控制单元检测到注册人员不在位或机车超速条件达到后，满足单片机逻辑判定不符合机车移动运行条件，监测系统会按系统设定程序执行报警——卸载——放风——撒砂——单片机撒砂执行单元接口输出机车撒砂指令高电平——机车撒砂执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电---输出控制高电平——机车“22DKF3-8T” 撒砂电控阀得电动作，机车实现往轨面撒砂。

所述人机互动单元：当人脸识别信号未检测成功需要提前中断时或当有其它紧急事件发生时，以及智能摄像运行控制单元储存的人员注册信息匹配不成功，监测系统未能正常发出启动机车动力源指令，未能发出正常加载运行指令，以及报警、卸载、撒砂模块相继触发动作，或触发后尚未恢复时，这时候想中断这些事件的发生，则需按下人机互动按钮，监测系统将重新检测注册人员的在位信息并判断是否满足机车动力系统启动、机车移动运行系统启动的条件；

人机互动按钮复位操作，只对监测系统注册人员不在位，启动机车动力源，加载，报警、卸载、撒砂有复位功能作用；人机互动按钮复位操作对放风接口“ZTL3”放风阀动作执行后的恢复无效，“ZTL3”放风阀动作执行后——恢复“ZTL3”放风阀非放风制动状态的解除指令只有当机车速度为零时，智能摄像运行控制单元检测的人脸信息与系统注册人员信息匹配成功；人机互动按钮复位操作成功，“ZTL3”放风阀解除放风指令后，监测系统将重新检测注册人员的在位信息并判定机车移动运行条件符合，监测系统则恢复到前端待机初始状态，机车具备继续移动、运行作业的条件。

本发明的逻辑关系是：

自动监测控制系统上电，开始进行机车动力系统启动条件判断。如果具备机车动力系统启动条件，机车动力系统正常启动，若不具备机车动力系统启动条件，则返回机车动力系统启动条件判断；

机车动力系统启动正常，自动监测控制系统开始进行注册人员是否在规定位置判断，监测系统判定机车移动运行条件是否符合，当机车速度等于零，保持系统默认状态，返回机车速度判断；当机车速度大于零，智能摄像运行控制单元持续进行注册人员在位判断，人员不在其位，执行相应的逻辑程序进行控制；机车移动，开始进行人员是否在位判断；如果系统注册人员在位，保持系统默认状态，可以正常操作机车，如果系统注册人员不在位，监测系统会执行3秒报警，5秒卸载，在此时间内按下人机互动按钮将解锁报警、卸载指令，延时8秒放风，直至机车速度为零，确保此时机车不能继续移动、运行作业，此时卸载放风后的放风阀系统解除动作的恢复指令为：监测系统智能摄像运行控制单元注册人员恢复识别在位和机车速度为零；机车停车后速度为零，智能摄像运行控制单元储存的注册人员人脸信息与采集到的机车驾驶室智能摄像运行控制单元主机位、副机位实时在位的人脸信息匹配成功后，监测系统恢复初始状态，机车具备再次移动运行条件。

本发明具有下述有益效果：

1、能够实现机车静态防护，非系统注册人员无法启动、操作机车，能在库内检修、待备机车无人值守状态下起到安全控制作用。

2、能够实现机车动态防护，机车移动运行中，能够对系统注册人员在操作机车移动运行作业中的脱离操作位置、注意力不集中、间断瞭望等不规范行为及时报警纠偏。

3、能够实现在发生系统注册人员突发疾病等其它一些行为失控的意外情况时，能够主动报警救助。

4、能够实现系统判定的紧急状态下停车信号的自动输出，增加了机车移动运行作业的安全系数。

5、能够实现在检修状态下既能保障机车正常检修，又能杜绝无关人员随意启动、操作机车，增加了机车检修安全系数。

6、能够实现超速报警、卸载、制动：

这里以监测系统设定最高10km/h限速为例说明，此监测系统可以实现：当机车实际运行速度超出监测系统设定速度限额3秒后报警，超出5秒后向监测系统发出单片机机车卸载控制单元卸载指令，与此同时语音提醒功能进行语音提醒：“您已超速，机车即将卸载停车”，使机车行车动力系统进行卸载，机车失去行车动力，同时放风阀动作，这时监测系统中放风执行单元将进行机车系统的制动作用，达到机车停车的目的；当机车速度为零，并且监测系统检测到系统注册人员恢复在位，系统将恢复初始状态，为再次移动运行机车做准备；此时监测系统单片机上不发出机车动力系统执行单元电路解除指令——机车动力系统具备正常动力源；这些功能已写在程序语言中。

附图说明

图1单片机的接线图。

图2电源电路图。

图3人脸识别电路图。

图4 PWM信号隔离电路图。

图5按键电路图。

图6人机互动按钮电路图。

图7接口电路图一。

图8接口电路图二。

图9接口电路图三。

具体实施方式

一种机车司乘人员自动监测控制系统,采用STM32f103c8t6单片机，本发明的输出单元高电平3.3V，可以触发外围放大器，然后驱动相应的控制继电器工作；

stm32f103c8t6单片机分别连接机车速度读取单元、智能摄像运行控制单元、声光报警执行单元、机车卸载控制单元、机车放风执行单元、机车撒砂执行单元、人机互动单元；

stm32f103c8t6单片机具有 72 MHz CPU 的速度和高达 1 MB 的闪存。 包含电动机控制外围设备以及 CAN 和 USB 全速接口。 STM32 系列 ARM Cortex-M3 32 位闪存微控制器工作时具有低功率、低电压，并结合了实时功能的极佳性能。 封装类型系列可用于您的嵌入式应用。 MCU 体系结构具有一个易于使用的STM32 平台，可用于包括电动机驱动；PC 和游戏；HVAC 和工业应用在内的应用。 32 位 RISC 引脚到引脚软件兼容 SRAM 高达 96 Kb 闪存高达1MB 电源：2 V 至 3.6 V 温度范围：-40 至 +85 °C 或 -40 至 +105°C STM32F1 系列 32 位 ARM® Cortex®-M3微控制器，STMicroelectronics 32 位闪存微控制器的 STM32 系列基于 ARM Cortex™ M3 核心的突破 - 为嵌入式应用特别开发的核心。 STM32 系列得益于 Cortex-M3 体系结构增强功能，包括为传达改进性能而设置的Thumb-2 指令，对中断更快的反应，所有的均和领先的工业功耗相接合。

stm32f103c8t6单片机是一个中密度性能线, 配有ARM Cortex-M3 32位微控制器, 48路LQFP封装. 它结合了高性能的RISC内核, 运行频率可达72MHz, 以及高速内嵌存储器, 增强范围的强化输入/输出和外部连接至两个APB总线。 STM32F103C8T6具有12位模数转换器, 计时器, PWM计时器,标准和高级通讯接口。运行电压范围: 2V至3.6V；64K字节闪存；20K字节SRAM；CRC计算单元, 96位特有ID；两个12位, 1µs模数转换器(高达10通道)；7通道DMA控制器, 3个通用计时器和1个高级控制计时器；37个快速输入输出端口；串行线调试器(SWD)和JTAG接口；两个SPI, 两个I2C, 三个USART, 一个USB和一个CAN接口；环境运行温度范围: -40°C至85°C。

所述机车速度读取单元：包括机车速度传感器，机车速度传感器（采用西安中瑞JL5-7ZK）通过与机车动轮接驳，进而采集到的12V PWM波形，经光耦隔离，然后被stm32f103c8t6单片机的输入捕获模块采集，通过分析矩形波高电平持续时间，得出频率，再通过频率与实际机车速度建立联系，从而获取到机车实际速度。

（1）速度不为零时提供给后续3秒报警、5秒卸载、8秒放风的相应控制单元电路接通条件；

（2）速度为零，这时单片机程序判断系统注册人员人脸识别成功，机车放风执行单元中“ZTL3”放风阀的常用制动阀和紧急制动阀电指令撤销条件具备，“ZTL3”放风阀单元恢复非制动状态，同时单片机控制单元等待智能摄像运行控制单元符合机车运行条件后恢复系统初始状态，使机车具备再次移动、运行的条件。

所述智能摄像运行控制单元：识别到指定的人脸后，相应的控制单元输出继电器会吸合；为方便单片机采集高低电平信息，电路板设计了相应辅助检测电路：摄像机系统采用熵基科技定制的四个微型摄像头及相应模块，模块提前录入人员信息，系统注册人员信息吻合——摄像机单元模块输出主机位导通的开关信号，人脸识别单元接口提供给单片机信号采集，通过单片机程序判定机车启动，移动、运行条件是否符合；

机车运行方向信号采集自机车司控器的前向、后向开关信号，监测系统单片机通过检测机车司控器方向前后信息，程序判定机车移动运行方向后，对应的满足方向条件的摄像头模块工作，能够实现人在高电平，人离低电平，根据监测系统的判定条件向机车动力系统启动单元、机车移动运行系统单元发送相应的控制指令。

1.通过单片机程序逻辑判定机车动力系统启动条件是否符合；低电平不能起机，高电平可以起机。摄像机单元储存的人脸信息与采集到的机车驾驶室主机位实时在位的人脸信息匹配成功——摄像机单元模块输出主机位导通的开关信号机车动力系统启动IO口输出高电平，并且一经触发机车动力系统启动IO口持续输出高电平，直到单片机重新上电，才会再一次检测。

2.移动运行控制单元。低电平不能移动运行机车，高电平可以移动运行机车。监测系统注册人员人脸识别不成功，则不能移动运行机车。

所述声光报警单元包括报警语音模块、声光报警灯，当stm32f103c8t6单片机内程序判定相应的报警条件满足，声光报警模块发送信号给FD-24DC-0201驱动放大器控制报警语音模块、声光报警灯。

所述机车卸载控制单元是指：通过系统单片机逻辑程序判定监测系统监测到的系统注册人员不在位或机车超速条件达到后，机车卸载控制单元输出高电平——FD-24DC-0201驱动放大器——机车卸载控制单元卸载继电器动作吸合，机车移动运行条件不再具备，待单片机人脸识别模块判定条件符合系统要求后，或按压人机互动按钮后，系统恢复到初始状态。

所述机车放风执行单元由常用制动阀和紧急制动阀组成，采用上海铁路局上海机车车辆发展公司出品的“机车自动常用制动阀、自动紧急制动阀”接口装置，型号“CZDF1-8”，以及陕西华龙铁路电器型号“ZTL3放风阀总成；需要紧急制动时常用制动阀负责切断总风和列车管的通路，紧急制动阀负责排除列车管风压，使机车制动；制动阀采用与国铁机车相同配置的双线圈电动放风阀，阀体一端连接列车管，阀体另一端通大气，在列车管排风的同时，还要通过总风遮断阀管切断总风向列车管供风。

机车放风执行单元动作执行后的复位操作：当机车速度为零，按动人机互动按钮后放风阀不会恢复初始状态，只有机车速度为零时智能摄像运行控制单元检测人脸信息与注册人员信息匹配成功，方可恢复“ZTL3”放风阀非制动状态

所述机车撒砂执行单元是指：由陕西宝鸡机车车辆器材公司出品的“撒砂电控阀”，型号“22DKF3-8T”， 监测系统会按系统设定程序执行报警——卸载——放风——撒砂——单片机撒砂执行单元接口输出机车撒砂指令高电平——机车撒砂执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电---输出控制高电平——机车“22DKF3-8T” 撒砂电控阀得电动作，机车实现往轨面撒砂。

所述人机互动单元：当需要提前中断人脸识别信号未检测成功或当有其它紧急事件发生时，以及未正常启动机车动力源，未正常加载，报警、卸载、撒砂相应模块相继触发动作未恢复时而设定，人机互动按钮安装于机车司机室主控台、副控台侧（人员伸手可及之处），，这时候想中断这些事件的发生，则按下人机互动按钮，监测系统会回到系统初始状态；需要说明的是在监测系统发生放风阀动作执行后——人机互动按钮复位操作对放风接口“ZTL3”放风阀动作执行后的恢复无效，“ZTL3”放风阀动作执行后——恢复“ZTL3”放风阀非放风制动状态的解除指令为：机车速度为零和监测系统人脸识别注册人员识别成功。

本发明的控制流程实现下述功能：

1.状态监测，包括乘务员疲劳状态监测、瞭望状态监测、值乘过程中是否打手机等与值乘不相关的行为；监控系统控制输出端接驳机车启机电路，若监测系统注册人员人脸识别不成功，则不能启动机车动力源；监控系统控制输出端接驳机车机控运行电路，若监测系统注册人员人脸识别不成功，监测控制系统将不向机车发出控制指令，使得机车原有机控运行电路无电，不能移动运行机车；图像采集点为人员坐在台位上后符合信息采集要求，监测系统注册人员人脸识别匹配即可解除报警灯闪，即可进行启动机车动力源及机车移动、运行操作；

2.显示及报警功能。人员意外伤病、脑梗、心梗、触电、煤气中毒的意外情况发生时，注册人员不在其位，机车会自动停车，报警灯闪、发射报警信号给值班人员，单片机主板留有数据通讯发射接口，可通过5G信号发射器进行报警信号传送到相关接收器，进行相应的报警记录，把各种意外损失降到最低水平；

3.人员间断瞭望、不在其位值乘等非正常作业行为的发生；

4.人机互动功能，设置专用人机互动按钮，实现人机互动，防止极端意外情况发生，确保行车安全；

5.自动卸载、放风、撒砂、功能；

6.自动缓解功能：机车放风执行单元实施紧急自动停车后，摄像机系统检测到注册人员信息后识别成功，解除放风阀制动功能指令，放风阀恢复非制动状态，允许机车再次移动运行；

7.数据存储功能：单片机留有数据接口功能外接SD卡可对运行记录数据进行记载；

8.地面分析功能，车载数据下载到计算机，通过专门分析软件实现回放分析。

本发明的一些安装要求：

1.本发明监测主机输入电源采用机车110V蓄电池电压，实现宽电压输入，电压范围：75V-137V直流。

2.主机安装于司机室或电器间合适位置（周围空气温度不要太高、能适当通风最好，有一定操作空间，防止漏水），机箱外壳要与机车车体可靠接触，保证接地良好。

3.显示及报警设备安装于司机室。考虑报警效果，报警设备采用外置式专用扬声器，功率10W，通过自攻螺丝固定于司机室墙壁合适位置即可，显示设备安装于司机能看到的地方，采用壁挂或立式安装皆可。

4.人机互动按钮安装于司机台面，距离司机不能太远（司机伸手能够操作），操作台面开孔固定。采用非自锁按钮，工业级、长寿命。

5.考虑到机车紧急制动时制动力可能大于轮轨间摩擦力，产生“滑走”，延长制动距离，因此，在紧急制动时必须控制自动撒砂，故在机车撒砂阀前必须安装一个电动控制阀，与机车紧急制动指令同时产生，实现制动时自动撒沙。

6. 机车放风执行单元动作执行后，机车紧急制动时，机车机控主手柄可能还处在加载状态，所以在发出紧急制动指令时，必须同时发出卸载指令，截断机车牵引运行电流，需要加装一个卸载继电器（机车上如有此设备可以利用），通过卸载继电器控制机车牵引运行动力的切除，卸载指令撤销条件同紧急制动指令。

Claims (1)

1.一种机车司乘人员自动监测控制系统,包括单片机，其特征是单片机分别连接机车速度读取单元、智能摄像运行控制单元、声光报警执行单元、机车卸载控制单元、机车放风执行单元、机车撒砂执行单元、人机互动单元；

所述单片机采用stm32f103c8t6单片机；

所述机车速度读取单元包括机车速度传感器，机车速度传感器与机车动轮接驳，采集到的12V PWM波形，经光耦隔离，单片机采集，通过分析矩形波高电平持续时间，得出频率，再通过频率与实际机车速度建立联系，从而获取到机车实际速度；当速度不为零时，智能摄像运行控制单元、声光报警单元、机车卸载控制单元、机车放风执行单元、机车撒砂执行单元电路接通；

所述智能摄像运行控制单元，提前录入人员信息，单片机信号采集，当识别到指定的人脸信息后系统主板会有下述两种控制模式：

(1)通过单片机程序逻辑判定机车动力系统启动条件是否符合：即摄像机单元储存的人脸信息与采集到的机车驾驶室主机位实时在位的人脸信息匹配成功,摄像机单元模块输出主机位导通的开关信号，单片机主机位人脸识别单元接口有高电平输入，单片机程序判定机车动力系统启动条件符合,单片机机车动力系统启动指令接口会输出高电平,机车动力系统启动执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电,输出控制高电平，机车动力系统启动执行单元继电器得电动作，机车动力系统启动执行单元电路常开触点闭合，接通机车动力系统执行单元启动电路，机车动力系统具备正常启动条件，机车正常启动动力源；

(2)通过单片机程序逻辑判定机车移动运行条件是否符合：即摄像机单元储存的人脸信息与采集到的机车驾驶室主机位、副机位实时在位的人脸信息匹配成功，摄像机单元模块输出主机位、副机位导通的开关信号，单片机主机位、副机位人脸识别单元接口有高电平输入，单片机程序判定机车移动运行系统启动条件符合，单片机机车移动运行系统启动指令接口会输出高电平，机车移动运行系统机组保护执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电，输出控制高电平，机车移动运行系统机组保护执行单元继电器得电动作，机车移动运行系统机组保护执行单元电路常开触点闭合，接通机车移动运行系统机组保护执行单元电路，机车具备正常移动运行条件；

所述声光报警单元包括报警语音模块、声光报警灯，单片机程序监测限速条件、智能摄像运行控制条件判定相应的报警条件满足，声光报警单元接口输出高电平，声光报警单元FD-24DC-0201信号驱动放大器高电平，声光报警灯得电动作、同时进行语音提醒“请按规定回位”；

所述机车卸载控制单元是指：通过单片机逻辑程序判定注册人员不在位或机车超速条件达到后，机车卸载条件满足，单片机机车卸载控制单元接口发出卸载指令高电平，单片机机车卸载执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电，输出控制高电平，单片机机车卸载继电器得电动作，单片机机车卸载继电器常闭触点失电，断开机车牵引运行机控电路开关，机车牵引运行动力输出中断，达到切断机车继续牵引运行动力的目的，该单元使机车牵引动力自动卸载，但不切断机车动力源，保持机车动力源，确保机车制动风源充足，达到保持制动风源有效的目的；同时进行机车放风执行单元动作执行；当机车速度为零，按动人机互动按钮后放风阀不会恢复初始状态，只有检测到注册人员人脸信息后方可恢复放风阀非制动状态，同时单片机等待相关安全模式符合机车运行条件后恢复系统前端初始状态，待单片机人脸识别模块判定条件正常恢复后，并满足再次运行条件时，单片机方可重新恢复系统前端初始待机状态，机车方能继续移动、运行作业；

所述机车放风执行单元是指：上海机车车辆发展公司出品的型号是CZDF1-8的机车自动常用制动阀、自动紧急制动阀连接陕西华龙铁路电器公司出品的型号是ZTL3放风阀总成；ZTL3放风阀总成由常用制动阀和紧急制动阀组成；在机车移动运行，产生速度后，当单片机系统中摄像机人脸识别模块检测到注册人员不在位或机车超速条件达到后，满足单片机逻辑判定不符合机车移动运行条件，执行报警，卸载，放风，单片机放风接口输出机车放风阀放风指令高电平，机车放风阀放风执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电，输出控制高电平，机车“ZTL3”放风阀放风继电器得电动作，机车“ZTL3”放风阀得电动作，此时“ZTL3”放风阀产生紧急制动作用；“ZTL3”放风阀常用制动阀负责切断总风和列车管的通路，紧急制动阀负责排除列车管风压，使机车制动，并停车，使速度信号输出为零，为“ZTL3”放风阀高电平电信号撤销指令准备条件；

机车放风执行单元中“ZTL3”放风阀的常用制动阀和紧急制动阀电指令撤销条件模式：当机车速度为零，摄像机识别主机位、副机位人脸信息与摄像机储存的人员注册信息匹配成功，单片机人脸识别判定注册人员在位，恢复系统初始状态，单片机放风接口输出放风指令低电平，“ZTL3”放风阀电撤销指令发出，“ZTL3”放风阀失电，“ZTL3”放风阀恢复非制动状态；此时系统注册人员已采取相应的安全停车措施，为再次移动运行机车做准备；

所述机车撒砂执行单元是指：陕西宝鸡机车车辆器材公司出品的型号“22DKF3-8T”的撒砂电控阀，按设定程序执行报警，卸载，放风，撒砂，单片机撒砂执行单元接口输出机车撒砂指令高电平，机车撒砂执行单元FD-24DC-0201驱动放大器得电，输出控制高电平，机车“22DKF3-8T” 撒砂电控阀得电动作，机车撒砂；

所述人机互动单元：当人脸识别信号未检测成功时，未正常启动机车动力源，以及未正常运行加载、报警、卸载、撒砂相应模块时，人机互动按钮复位操作对放风接口指令无效，放风执行单元的“ZTL3”放风阀动作执行后的恢复无效；此时按下人机互动按钮，人脸识别注册人员成功，正常启动机车动力源，正常运行加载、报警、卸载、撒砂相应模块时，恢复初始状态。