一种铁路作业安全防护的方法及系统

本发明涉及一种铁路作业安全防护的方法，同时也涉及相应的系统，属于铁路施工防护。

背景技术：

1、现有的铁路列车与施工维护的监测预警系统随着既有线车速不断提高，行车密度不断增大，设备状态不稳定性不断加剧，导致各种既有线施工、维修作业量急剧增大，随之带来的是目前以人控为主的施工防护体系的安全隐患日益突出。在既有线施工、维修过程中，目前的施工安全防护系统只是由安全防护人员提供安全防护，没有很好的技术的手段来确保维护人员、施工人员、防护人员、施工设备与运行列车之间在安全的防护距离之外，监护终端也不能准确、及时的获取维护人员、施工人员、防护人员、施工设备的位置信息，并确保他们之间在安全距离范围之外。

2、在公开号为cn108128328a的中国专利申请中，公开了一种列车接近防护预警系统。该列车接近防护预警系统由列车信息终端、手持终端、无线网络、gps定位系统及监控防护终端等组成。监控防护终端，通过无线网络及gps定位系统，随时采集安装在列车上的列车信息终端发出的信息，同时还随时采集施工现场工作人员手中手持终端的具体位置信息，当列车接近施工作业人员位置时，系统向手持终端发出预警信息，提示工作人员避让列车，从而实现视听结合的动态监控，保障现场施工人员的人身安全。

3、但是，车载终端仅向服务器回传列车运行信息，不能展现站场状态、人员位置、车列位置等，司乘人员无法了解前方作业分布情况。并且因使用广播方式，无针对性，作业人员收到预警信息后，需甄别哪些列车驶向作业人员，无关预警信息容易对作业人员形成干扰。以及车载终端使用400m数字电台进行列车运行信息广播，作业地点周边车列较多时，容易出现同频干扰。

技术实现思路

1、本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种铁路作业安全防护的方法。

2、本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种铁路作业安全防护的系统。

3、为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

4、根据本发明实施例的第一方面，提供一种铁路作业安全防护的方法，包括如下步骤：

5、s1：系统站机通过信号集中监测系统，获取实时区段占用状态信息；服务器通过手持终端和车载终端分别采集手持终端定位信息和车载终端定位信息，并转发到车载终端、手持终端、系统站机、集中监护终端和调动中心管控平台；

6、s2：系统站机根据实时区段占用状态信息和服务器转发的车载终端定位信息对列车位置进行融合分析，形成列车运行信息，并将列车运行信息发送到手持终端、车载终端、集中监护终端和调动中心管控平台；

7、s3：手持终端、车载终端、集中监护终端和调动中心管控平台根据手持终端定位信息和列车运行信息执行对应的操作；

8、手持终端接收到列车运行信息后，结合铁路gis地图基础数据及列车位置信息，进行动态手持终端-列车距离计算；

9、若手持终端-列车距离未进入防护范围，则显示未进入防护范围；若手持终端-列车距离进入防护范围，则以语音、物理、文字方式对作业人员进行提醒；

10、车载终端接收到手持终端定位信息和列车运行信息后，结合铁路gis地图基础数据及手持终端定位信息，进行动态手持终端-列车距离计算；

11、若手持终端-列车距离未进入防护范围，则显示未进入防护范围；若手持终端-列车距离进入防护范围，则以语音、物理、文字方式对司乘人员进行提醒；

12、集中监护终端接收到手持终端定位信息和列车运行信息后，以站场示意图和gis站场图双模方式，实时动态展现站场及区间信号设备状态、手持终端位置、列车位置、列车进路、手持终端-列车距离、终端状态、预警信息，用于专业驻站联络员对各种信息进行集中监护；

13、调度中心监控平台接收到手持终端定位信息和列车运行信息后，以站场示意图和gis站场图双模方式，实时动态展现站场及区间信号设备状态、手持终端位置、列车位置、列车进路、手持终端-列车距离、终端状态、预警信息，用于调度值班员对管内各线所有人员及车列进行整体监控。

14、s4：通过各终端的对应操作实现四方联控机制。

15、其中较优地，在所述步骤s1中，所述手持终端采用如下步骤采集定位信息：

16、s11：各个手持终端开机后自动进行卫星差分定位；

17、s12：各个手持终端周期性对其定位信息进行降噪分析；

18、s13：对各个手持终端进行定位纠偏；

19、其中，定位纠偏的具体算法为：k-means模型离散法；

20、s14：手持终端得到其纠偏后的定位信息。

21、其中较优地，其中，所述降噪分析的具体内容为：

22、s121：手持终端定时获取最新定位；

23、每个手持终端在开机时创建各自的定位列表，并且设置初始平均速度为0；其中，所述定位列表的作用在于记录该手持终端的在当前时间的定位信息，其内容包括但不限于该手持终端当前的经度、纬度、定位时间等；

24、手持终端定时获得最新定位后，以对该定位列表进行更新；

25、s122：手持终端核实定位列表中的定位时间，删除定位时间超过预设阈值的定位信息；

26、s123：手持终端计算其移动的平均速度并更新记录；

27、s124：当定位列表中的定位信息数量大于或等于2时，手持终端计算其最新定位与其前一个定位之间的之间速度；

28、s125：对之间速度与设定的速度范围进行比较；

29、若之间速度小于或等于设定的速度范围，则直接将最新定位添加至定位列表，并返回最新定位的坐标；若之间速度大于设定的速度范围，则忽略此节点数据。

30、其中较优地，所述融合分析的具体步骤为：

31、s21：系统站机接收服务器转发的车载终端定位信息；

32、s22：系统站机根据实时区段占用状态信息，分析列车所在区段，生成列车占用区段列表；

33、s23：系统站机计算车载终端定位信息与车站所有区段的垂直距离，筛选距离最小区段；

34、s24：判断车载终端定位信息与距离最小区段的垂直距离是否在限定范围内；

35、若不在，则忽略；若在，则核实距离最小区段是否为占用状态；

36、若距离最小区段为非占用状态，则忽略；若距离最小区段为占用状态，则判定列车定位所在区段为距离最小区段；

37、s25：系统站机计算各个列车所在的距离最小区段及具体位置信息，得到系统站机监控范围内的所有列车的列车运行信息，并发送至手持终端、车载终端、集中监护终端、调动中心管控平台。

38、其中较优地，所述动态手持终端-列车距离计算的具体步骤为：

39、s31：手持终端采集其所在作业范围内的各个列车路径信息，设定标准距离，初始化手持终端与列车路径之间的距离,初始化手持终端与列车之间的距离；其中，

40、所述标准距离为防护范围的最小距离。所述手持终端与列车路径之间的距离的初始值为无穷大。所述手持终端与列车之间的距离的初始值为0；所述防护范围的最小距离为国家铁路局规定的作业人员与列车路径之间的安全距离，以及作业人员和列车之间的安全距离。

41、s32：手持终端遍历其所在作业范围内的各个列车路径信息中区段、信号机、道岔等节点，计算手持终端与各个节点之间的距离，筛选出最小距离，并计算手持终端与列车之间的距离；其中，所述最小距离为手持终端与各个节点的距离中的最短距离；

42、s33：遍历全部节点后，手持终端得到手持终端与列车路径之间的距离和手持终端与列车之间的距离，并向车载终端、系统站机、集中监护终端、调动中心管控平台返回更新后的人员与列车距离。

43、其中较优地，计算节点为区段的最小距离，即计算手持终端与各个区段的垂直距离，并筛选出最小值；

44、若手持终端与区段的最小距离小于设定的标准距离，则判定为手持终端位于区段位置，更新最小距离等于手持终端与区段的最小距离，并计算手持终端在列车路径上的垂点至列车所在位置之间各区段长度的累加距离，得到手持终端与列车路径之间的距离和手持终端与列车之间的距离，程序退出循环；若手持终端与区段的最小距离大于设定的标准距离，则判定为手持终端位于当前区段的防护范围外，继续循环至下个节点。

45、其中较优地，计算节点为信号机或道岔的最小距离，即计算手持终端与各个信号机或道岔的直线距离，并筛选出最小值；

46、若手持终端与信号机或道岔的最小距离小于设定的标准距离，则判定手持终端位于信号机或道岔位置，更新最小距离等于手持终端与信号机或道岔的最小距离，并计算手持终端在列车路径上的垂点至列车所在位置之间各区段长度的累加距离，得到手持终端与列车路径之间的距离和手持终端与列车之间的距离，程序退出循环；若手持终端与信号机或道岔的最小距离大于设定的标准距离，则确定人员在节点防护范围外，继续循环至下个节点。

47、其中较优地，手持终端根据自身定位信息，当手持终端处于避车状态或与驶向手持终端方向的列车距离小于第一预设距离时，计算手持终端与线路中心线的距离，若手持终端与线路中心线的距离小于第二预设距离，则进行报警提示；在桥梁等无法达到安全距离要求地点避车时，手持终端进行二次确认，确保已撤离至安全地带。

48、其中较优地，在所述步骤3之前，还包括如下步骤：

49、s301：在工作人员进行作业前，根据作业地址范围要求划定电子围栏。

50、s302：在工作人员作业过程中监测其是否超出了电子围栏的范围。

51、若没有超出电子围栏的范围，则不启动列车接近预警，进入步骤s4；若超出电子围栏的范围，则启动列车接近预警，进入步骤s3。

52、根据本发明实施例的第二方面，提供一种铁路作业安全防护的系统，包括：系统站机、集中监护终端、调度中心监控平台、服务器、手持终端和车载终端，用于实现上述铁路作业安全防护的方法。

53、与现有技术相比较，本发明运用车列动态追踪分析技术以及卫星高精度差分定位技术，以图形、语音、震动等方式为铁路现场作业人员直观地提供列车接近预警信息，为司乘人员提供车列运行前方作业分布及作业人员位置，从而提高作业人员对列车运行信息的预知性以及司乘人员对前方作业信息掌握的及时性。另一方面，本发明通过建立“作业现场—车站—列车—调度”四方联控机制，为上线作业人员构建四道人身安全防线，有效提升人身防护水平和安全管控能力，大幅降低单纯依赖人工瞭望方式因地理、天气、人员素质、疏忽大意、响应不及时、管理不到位等诸多因素造成人身伤害事故的几率。