CN115303336A - 车站调车作业安全管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铁路系统安全防护技术领域，涉及一种车站调车作业安全管控系统及方法，系统包含：车载设备，用于向本机车乘务员提供车列调车管控数据，该车载设备安装在机车上；移动设备，移动设备包括列头装置和手持终端，列头装置用于采集车列线路视频数据及车列前方预设范围内障碍物数据，将采集到的视频数据和障碍物数据反馈至地面设备，手持终端用于向调车组成员提供调车作业单、语音提示和报警等；及地面设备，用于依据移动设备反馈的视频数据和障碍物数据对车列进行调车管控，地面设备安装在路局机房和车站，并通过数据传输网络将相关车列调车管控数据传输至车载设备；可实现调车作业安全区域智能监测和管控，提高作业效率，增强现场作业安全。

Description

车站调车作业安全管控系统及方法

技术领域

本发明属于铁路系统安全防护技术领域，特别涉及一种车站调车作业安全管控系统及方法。

背景技术

铁路系统调车作业在国内是比较复杂的铁路行车工作，包括解体、编组列车，摘挂、转场、调移、取送车辆以及机车的对位、转线、出入段等作业。车站组织一次调车作业，需要多个岗位相互协作共同完成。由于国内调车作业场景较国外更为复杂，特别是在普速铁路和高速/普速共线铁路，如穿越正线调车、越出站界调车、尽头线作业、瞭望困难、原路折返、存在分路不良区段、牵引超限车辆、途经高站台、关联动车进路、经过道口等场景下，极易造成行车事故。

多年来，调车作业闯蓝灯、挤道岔、轧脱轨器、越出站界、撞土挡、电力机车进入无电区、超速连挂、调车人员坠落、调车作业侵入动车进路等事故时有发生，调车作业安全一直是困扰运输和机务部门的一大难题。

发明内容

为此，本发明提供一种车站调车作业安全管控系统及方法，利用车载设备实时采集调车作业前方视频及障碍物数据，供地面设备和移动设备进行智能监测和同步跟踪，丰富调车作业人员作业手段，提高作业效率，增强现场作业安全。

按照本发明所提供的设计方案，提供一种车站调车作业安全管控系统，包含如下内容：

车载设备，用于向本机车乘务员提供车列调车管控数据，且该车载设备安装在机车上；

移动设备，用于采集车列线路视频数据及车列前方预设范围内障碍物数据，并将采集到的视频数据和障碍物数据反馈至地面设备；

及地面设备，用于依据移动设备反馈的视频数据和障碍物数据对车列进行调车管控，该地面设备安装在路局机房和车站，并通过数据传输网络将相关车列调车管控数据传输至车载设备。

作为本发明中车站调车作业安全管控系统，进一步地，所述车载设备包含：接收地面设备传输的车列调车管控数据的车顶天线，与车载天线连接用于对列车管控数据进行处理的车载主机，及与车载主机连接用于显示相关列车管控数据的机车乘务员显示终端，其中，列车管控数据至少包含：站场信息、调车作业通知单、车列运行前方线路视频及前方车列长度。

作为本发明中车站调车作业安全管控系统，进一步，机车乘务员显示终端还设置有用于列车管控数据语音提醒的警示单元。

作为本发明中车站调车作业安全管控系统，进一步，所述移动设备包含：安装在车列最前端用于采集车列线路视频及列车前方预设范围内障碍物数据的列头装置，及用于调车组成员之间系信息交互的手持终端，其中，列头装置通过无线网络与地面设备连接。

作为本发明车站调车作业安全管控系统，进一步地，所述手持终端为具备定位和显示功能的对讲机。

作为本发明车站调车作业安全管控系统，进一步地，所述地面设备包含：用于录入电子化调车作业单的调车区长终端，实时监控管内各站调车作业过程的安全生产指挥中心远程监控终端，对调车作业相关数据进行实时转发、存储和查询响应的车站管控服务器，为车站值班员提供调车作业显示和调车作业设置的车站值班员预警终端，及用于处理站场实时信息并依据业务规则生成相关报警提示数据的车站值班员预警服务器。

作为本发明车站调车作业安全管控系统，进一步地，所述车站管控服务器采用两级部署方案，包含：用于对车务段内所有车站调车作业进行管控的车务段管控子服务器和用于对当前车站调车作业进行管控的车站管控子服务器，车站管控子服务器与车务段管控子服务器通过铁路办公网进行安全访问，且在分级部署方案中以Spring为底层框架、redis做缓存服务。

进一步地，本发明还提供一种车站调车作业安全管控方法，基于上述的系统实现，该实现过程包含如下内容：

生成调车作业通知单，并依据预设条件来分析调车作业通知单的可执行性，预设条件包含：转线道岔是否存在、区段长度是否大于车长及作业估算时长；

将满足可行性的调车作业通知单分发至车载、移动及地面设备，由各节点用户进行签收；

依据调车作业通知单在进行调车作业过程中，利用车载设备实时采集车列运行前方线路视频及预设范围内障碍物数据，根据采集到的数据进行实时预警提醒；

以站场图形式实时监控管内各站调车作业过程，依据预警提醒对调车作业过程中违章作业同步进行报警；对调车作业中预警提醒和/或报警信息进行归类统计和日志记录，以分析各站作业安全风险。

作为本发明车站调车作业安全管控方法，进一步地，调车作业中，以站场图形式实施显示预设特殊作业点数据，其中，预设的特殊作业点至少包含车站管内站界、脱轨器、铁鞋、大门、一度停车、站台、土挡及分路不良区段。

作为本发明车站调车作业安全管控方法，进一步地，实时监控管内各站调车作业过程中，按年、月、日统计管内各站的调车作业计划完成情况和时长，对各站兑现率和作业效率进行排序。

本发明的有益效果：

本发明利用车载设备、移动设备和地面设备的配合，能够实现调车作业通知单在各用户节点之间电子化流转和语音智能提醒、及调车作业安全区域智能探测；并进一步可基于视频监控与人工智能分析来实现调车作业全过程实时同步跟踪和车务站段安全生产指挥中心远程监控调车作业过程等功能，降低行车事故，丰富调车作业人员作业手段，提高作业效率，增强现场作业安全，具有较好的应用前景。

附图说明：

图1为实施例中车站调车作业安全管控系统原理框图示意；

图2为实施例中车站调车作业安全管控系统架构示意；

图3为实施例中车站调车作业安全管控系统调车作业流程示意；

图4为实施例中车站调车作业安全管控系统各节点连接示意。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例，参见图1所示，提供一种车站调车作业安全管控系统，包含：车载设备，用于向本机车乘务员提供车列调车管控数据，且该车载设备安装在机车上；移动设备，用于采集车列线路视频数据及车列前方预设范围内障碍物数据，并将采集到的视频数据和障碍物数据反馈至地面设备；及地面设备，用于依据移动设备反馈的视频数据和障碍物数据对车列进行调车管控，该地面设备安装在路局机房和车站，并通过数据传输网络将相关车列调车管控数据传输至车载设备。利用车载设备、移动设备和地面设备的配合来实现调车作业安全区域智能监测和管控，增强现场作业安全。

进一步地，本案实施例中，所述车载设备包含：接收地面设备传输的车列调车管控数据的车顶天线，与车载天线连接用于对列车管控数据进行处理的车载主机，及与车载主机连接用于显示相关列车管控数据的机车乘务员显示终端，其中，列车管控数据至少包含：站场信息、调车作业通知单、车列运行前方线路视频及前方车列长度。所述移动设备包含：安装在车列最前端用于采集车列线路视频及列车前方预设范围内障碍物数据的列头装置，及用于调车组成员之间系信息交互的手持终端，其中，列头装置通过无线网络与地面设备连接。其中，所述手持终端可为具备定位和显示功能的对讲机，并进一步通过内置软件来实现调车员对调车作业通知单的签收和/或显示和/或查询、调车作业通知单执行选择和/或确认、调车作业过程作业关键项点和风险项点提示、调车作业人员定位及车辆前端位置标定等功能。所述地面设备包含：用于录入电子化调车作业单的调车区长终端，实时监控管内各站调车作业过程的安全生产指挥中心远程监控终端，对调车作业相关数据进行实时转发、存储和查询响应的车站管控服务器，为车站值班员提供调车作业显示和调车作业设置的车站值班员预警终端，及用于处理站场实时信息并依据业务规则生成相关报警提示数据的车站值班员预警服务器。

参见图2所示，车载设备安装在机车上，包括车载主机、车顶天线和显示终端；地面固定设备安装在车站，包括车站服务器及终端设备；移动设备包括列头装置和手持终端。其中，调防车载显示终端：增加显示调车作业通知单(作业进度)、车列运行前方线路视频、显示推车长度、车列前方异物距离及报警。列头装置：列头装置安装在车列最前端，用于采集线路视频信息，支持定位(厘米级)，探测车列前方110米范围内的异物、人员和车辆，障碍物距离测量，通过无线网络发送到地面设备。手持终端：用于向调车组成员提供调车作业单、勾完成情况确认、语音提示、人员定位(厘米级)和报警等，支持对讲功能。调车区长终端：电子化调车作业通知单的录入，可执行性分析，实时查看调车作业计划执行进度，历史数据查询及统计。安全生产指挥中心远程监控终端：以站场图方式实时监控管内各站调车作业过程，以视频方式实时监控管内各站调车作业过程，调车作业过程中的部分违章作业同步报警，支持历史数据回放和各类信息的统计。车站管控服务器：调车作业过程、报警信息、调车作业过程监控视频等，数据实时转发和存储，响应终端数据查询请求，服务器可支持分级部署，以实现信任相关权限的统一分配处理。智能摄像机控制服务器：根据调车机车和调车人员的位置，智能控制站场摄像机，实现智能追踪调车机车和调车人员的功能。车站值班员预警终端：为车站值班员提供显示和操作界面。车站值班员可通过监控终端设置电力臂状态、安放脱轨器、封锁设置特殊标注等操作，向车站值班员提供语音提示进路冲突检查报警等信息。显示调车作业通知单及进路冲突报警。车站值班员预警服务器：用于处理各类站场实时信息、站场基础数据，根据业务规则生成与车站值班员相关的提示及报警信息。

本案实施例，所述车站管控服务器采用两级部署方案，包含：用于对车务段内所有车站调车作业进行管控的车务段管控子服务器和用于对当前车站调车作业进行管控的车站管控子服务器，车站管控子服务器与车务段管控子服务器通过铁路办公网进行安全访问。车站管控服务器子系统的设计原则是以功能模块来进行功能结构，拆分为各个微服务。便于功能扩展和性能扩展；服务器子系统采用Spring为底层框架、redis做缓存服务，能够支持高并发访问；且可结合本务机车调车作业安全辅助防护系统LSP，实现对调车作业的全过程防护。参见图3和4所示，通过设置调防系统接口来从LSP接口获取进路、机车位置、机车属性信息及报警信息，通过接口向LSP系统发送列头装置定位信息；利用差分数据接口从BDS差分服务接口获取差分数据信息；利用运行图接口从OPMS获取实时列车运行计划信息，满足各终端软件和服务器在铁路办公网内的运行，实现与LSP及TDCS接口服务之间的网络互通。服务器与TDCS服务器文件传输可采用ZMQ通信协议，通信数据使用PB协议进行封装。地面终端与服务器通信可采用TCP长连接，通信数据使用PB协议进行封装。手持终端可采用UDP协议，经过MTUP安装传输平台转换后，与服务器可采用ZMQ通信协议，通信数据可使用PB协议进行封装。乘务员显示终端可采用既有的本务机车载与服务器通信模式，经过MTUP安装传输平台转换后，与服务器可采用ZMQ通信协议，通信数据可使用自定义协议。在网络上传输的数据可使用加密算法进行防护，系统设置为必须登录进行身份验证后才可查询相关数据；并可利用私有协议格式存储业务数据文件，使用加密算法对数据文件进行加密，保证数据安全。

进一步地，基于上述的系统，本发明实施例还提供一种车站调车作业安全管控方法，包含如下内容：

生成调车作业通知单，并依据预设条件来分析调车作业通知单的可执行性，预设条件包含：转线道岔是否存在、区段长度是否大于车长及作业估算时长；

将满足可行性的调车作业通知单分发至车载、移动及地面设备，由各节点用户进行签收；

依据调车作业通知单在进行调车作业过程中，利用车载设备实时采集车列运行前方线路视频及预设范围内障碍物数据，根据采集到的数据进行实时预警提醒；

以站场图形式实时监控管内各站调车作业过程，依据预警提醒对调车作业过程中违章作业同步进行报警；对调车作业中预警提醒和/或报警信息进行归类统计和日志记录，以分析各站作业安全风险。

针对调车作业通知单，车站管控服务器预分析调车作业通知单可执行性，可包括转线道岔是否存在、区段长度是否大于车长、自动估算作业时长等的可行性分析，并将预分析结果反馈给调车区长终端。接收调车作业通知单录入信息，把调车作业通知单内容传递到各个终端。车站管控服务器对调车作业过程中的不规范问题进行识别并生成相应的报警信息，把报警信息传递到机车乘务员显示终端和调车员手持终端，终端设备进行语音报警。车站管控服务器自动记录每勾完成的系统时间，从计划状态转为完成状态。接收调车作业通知单信息和报警信息，对数据进程存储，并提供查询接口。

利用本案实施例中的系统和/或方法，可实现如下调车作业中的功能：

1、调车作业通知单电子化传递与语音智能提醒：调车区长使用调车区长终端录入调车作业通知单。调车作业通知单录入完毕后，车站管控服务器预分析调车作业通知单可执行性，包括转线道岔是否存在、区段长度是否大于车长、自动估算作业时长等，把预分析结果反馈给调车区长终端。调车作业通知单安全无线传递到机车乘务员显示终端和调车员手持终端，终端设备自动提醒用户签收，并向发送设备提供自动和人工签收回执信息。调车作业通知单发生变更时，由调车区长通过终端修改作业计划，变更后的内容由车站管控服务器重新传递到机车乘务员显示终端和调车员手持终端，由机车乘务员和调车员签收确认。车站管控服务器对调车作业进路办理与调车作业计划一致性检查，并把报警信息安全无线传递到机车乘务员显示终端和调车员手持终端，终端设备进行语音报警。机车乘务员显示终端和调车员手持终端语音播报勾计划内容及关键项点，包括作业内容、安全注意事项等。车站管控服务器自动记录每勾完成的系统时间，从计划状态转为完成状态。调车区长使用调车区长终端对调车作业通知单执行进度进行查询和展示。调车区长使用调车区长终端对调车作业过程记录、历史数据查询及统计。

2、调车作业关键安全区域智能探测：当调车进路与旅客列车进路不能隔开，即违反《技规》第301条规定时，车站值班员预警终端向车站值班员发出报警。机车调车转线或原进路折返过程中，存在机车前方有道岔，该道岔又无信号机防护的情况，检查道岔位置不正确时，车站管控服务器把报警发送到机车乘务员显示终端和调车员手持终端，由终端设备向机车乘务员和调车员发出报警。当为电力机车办理的调车进路中存在无网区和无电区时，车站值班员预警终端向车站值班员发出报警，同时车站管控服务器把报警发送到机车乘务员显示终端，由终端设备向机车乘务员发出报警。当调车进路出现白灯-蓝灯-白灯情况时，车站值班员预警终端向车站值班员发出报警，同时车站管控服务器把报警发送到机车乘务员显示终端，由终端设备向机车乘务员发出报警。调车进路行经分路不良区段时，车站值班员预警终端语音提示车站值班员确认进路空闲。调车进路中存在高站台时，车站值班员预警终端向车站值班员发出报警。调车进路包含固定脱轨器、铁鞋、大门、道口时，LSP服务器把报警发送到机车乘务员显示终端，由终端设备提示机车乘务员和调车员确认状态。当调车进路终点为蓝灯、土挡、站界时，LSP服务器把报警发送到机车乘务员显示终端，由终端设备提供超速和安全距离防护。列头装置对车列运行前方进行实时视频采集，机车乘务员显示终端实时显示车列运行前方线路视频，安全生产指挥中心远程监控终端支持远程实时查看实时视频。车站管控服务器通过视频识别探测车列前方安全区域内有人员、车辆时，把报警发送到机车乘务员显示终端，由终端设备发出报警，小于安全距离时由LSP系统进行防护。

3、基于视频监控与人工智能分析的调车作业全过程实时同步跟踪：安全生产指挥中心远程监控终端以站场图方式显示车站管内站界、脱轨器、铁鞋、大门、一度停车、站台、土挡、分路不良区段等特殊作业点信息。安全生产指挥中心远程监控终端实时显示信号开放状态、进路排列信息、道岔位置等动态变化信息。安全生产指挥中心远程监控终端实时展示机车在站场中的位置、运行速度、运行方向、司机号、司机操作等信息。安全生产指挥中心远程监控终端实时展示作业人员在站场中的位置、移动轨迹及操作信息。车站管理人员使用安全生产指挥中心远程监控终端可实时调看车列前方线路视频。车站管理人员使用安全生产指挥中心远程监控终端控制站场摄像机，智能摄像机控制服务器根据调车机车和调车人员位置，实现智能追踪调车机车和调车人员功能，并与其他信息同步展示。安全生产指挥中心远程监控终端同步展示调车通知单签收和执行进度。安全生产指挥中心远程监控终端同步显示调车作业过程中车载和移动终端报警信息。

4、车务站段安全生产指挥中心远程监控调车作业过程：安全生产指挥中心远程监控终端以站场图方式实时监控管内各站调车作业过程和历史回放。安全生产指挥中心远程监控终端以视频方式实时监控管内各站调车作业过程和历史回放，并可与站场图方式同步展示。安全生产指挥中心远程监控终端对调车作业过程中的部分违章作业同步报警，包括车站值班员进路办理时机错误、机车超速、调车员违章作业等。车站管理人员使用安全生产指挥中心远程监控终端对各类报警信息进行归类统计，如超速、越出站界、错排进路等，分析各站作业安全风险。车站管理人员使用安全生产指挥中心远程监控终端可以自动按年、月、日统计管内各站的调车作业计划完成情况和总时长，对各站兑现率和作业效率进行排序。安全生产指挥中心远程监控终端可利用大数据技术来分析统计实际作业场景，以实现预测以及辅助决策，提升调车作业效率。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不认为超出本发明的范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如：只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种车站调车作业安全管控系统，其特征在于，包含如下内容：

车载设备，用于向本机车乘务员提供车列调车管控数据，且该车载设备安装在机车上；

移动设备，用于采集车列线路视频数据及车列前方预设范围内障碍物数据，并将采集到的视频数据和障碍物数据反馈至地面设备，以供地面设备向调车组成员提供调车作业单及调车作业相关信息；

及地面设备，用于依据移动设备反馈的视频数据和障碍物数据对车列进行调车管控，该地面设备安装在路局机房和车站，并通过数据传输网络将相关车列调车管控数据传输至车载设备。

2.根据权利要求1所述的车站调车作业安全管控系统，其特征在于，所述车载设备包含：接收地面设备传输的车列调车管控数据的车顶天线，与车载天线连接用于对列车管控数据进行处理的车载主机，及与车载主机连接用于显示相关列车管控数据的机车乘务员显示终端，其中，列车管控数据至少包含：站场信息、调车作业通知单、车列运行前方线路视频及前方车列长度。

3.根据权利要求2所述的车站调车作业安全管控系统，其特征在于，机车乘务员显示终端还设置有用于列车管控数据语音提醒的警示单元。

4.根据权利要求1所述的车站调车作业安全管控系统，其特征在于，所述移动设备包含：安装在车列最前端用于采集车列线路视频及列车前方预设范围内障碍物数据的列头装置，及用于调车组成员之间系信息交互的手持终端，其中，列头装置通过无线网络与地面设备连接。

5.根据权利要求4所述的车站调车作业安全管控系统，其特征在于，所述手持终端采用具备定位和显示功能的对讲机。

6.根据权利要求1所述的车站调车作业安全管控系统，其特征在于，所述地面设备包含：用于录入电子化调车作业单的调车区长终端，实时监控管内各站调车作业过程的安全生产指挥中心远程监控终端，对调车作业相关数据进行实时转发、存储和查询响应的车站管控服务器，为车站值班员提供调车作业显示和调车作业设置的车站值班员预警终端，及用于处理站场实时信息并依据业务规则生成相关报警提示数据的车站值班员预警服务器。

7.根据权利要求6所述的车站调车作业安全管控系统，其特征在于，所述车站管控服务器采用两级部署方案，包含：用于对车务段内所有车站调车作业进行管控的车务段管控子服务器和用于对当前车站调车作业进行管控的车站管控子服务器，车站管控子服务器与车务段管控子服务器通过铁路办公网进行安全访问，且在分级部署方案中以Spring为底层框架、redis做缓存服务。

8.一种车站调车作业安全管控方法，其特征在于，基于权利要求1所述的系统实现，该实现过程包含如下内容：

生成调车作业通知单，并依据预设条件来分析调车作业通知单的可执行性，预设条件包含：转线道岔是否存在、区段长度是否大于车长及作业估算时长；

将满足可行性的调车作业通知单分发至车载、移动及地面设备，由各节点用户进行签收；

依据调车作业通知单在进行调车作业过程中，利用车载设备实时采集车列运行前方线路视频及预设范围内障碍物数据，根据采集到的数据进行实时预警提醒；

以站场图形式实时监控管内各站调车作业过程，依据预警提醒对调车作业过程中违章作业同步进行报警；对调车作业中预警提醒和/或报警信息进行归类统计和日志记录，以分析各站作业安全风险。

9.根据权利要求8所述的车站调车作业安全管控方法，其特征在在于，调车作业中，以站场图形式实施显示预设特殊作业点数据，其中，预设的特殊作业点至少包含车站管内站界、脱轨器、铁鞋、大门、一度停车、站台、土挡及分路不良区段。

10.根据权利要求8所述的车站调车作业安全管控方法，其特征在于，实时监控管内各站调车作业过程中，按年、月、日统计管内各站的调车作业计划完成情况和时长，对各站兑现率和作业效率进行排序。

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