用于铁路行车安全及施工安全防护的预警监控显示方法与流程

本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种用于铁路行车安全及施工安全防护的预警监控显示方法。

背景技术：

铁路上道施工作业是保障列车正常运行的重要手段，作业内容及人员涵盖了工务、电务、供电等多个专业，如何保证上道施工作业人员的安全更是所有工作的重中之重。

目前针对铁路上道施工人员的防护方式主要分为两类：一类是依靠人工或地面预警设备，通过安全防护员或地面预警设备判断是否有列车接近施工区域；另一类是人-车协同防护，即通过车载设备和手持设备采集所有机车和施工人员的实时位置，通过计算人-车的相对位置，对施工人员和司机同步预警。相比第一类方式，第二类方式通过车载设备能够实时发送机车的位置，通过地面监控终端对线路上的所有机车和施工人员进行统一监控、协同预警。

然而当防护系统的某个环节因故障而失效后，目前并没有一种切实有效的集中统一监控显示方案，以对列车和施工人员的实时位置和人身安全进行自动化统一管理，因此如何来提供一种满足铁路行车安全管理及施工安全防护管理需求的显示技术，成为需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于铁路行车安全及施工安全防护的预警监控显示方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于铁路行车安全及施工安全防护的预警监控显示方法，该方法包括机车和施工人员位置的实时动态显示过程、机车和施工人员相对位置的显示过程、以及列车接近自动预警显示过程。

作为优选的技术方案，所述的机车和施工人员位置的实时动态显示过程具体如下：

步骤101：采集轨道线路基础地理信息数据，构建轨道线路电子地图；

步骤102：通过定位技术获取所有机车实时坐标，并匹配到线路电子地图；同时获取所有施工人员的实时坐标，并匹配到线路电子地图；

步骤103.1：判断机车位置是否可信，如果可信则转入步骤104，否则转入步骤105；

步骤103.2：根据人员类型计算人员活动预估范围并在轨道线路电子地图上圈定出来，如果人员位置处于圈出的范围内则转入步骤106，否则转入步骤107；

步骤104：将可信的机车位置标定在轨道线路电子地图上闪烁显示；

步骤105：将丢失的机车位置在电子地图上以特殊符号或颜色标记，同时触发机车位置丢失预警，转入步骤108；

步骤106：将人员位置标定在轨道线路电子地图上常亮显示；

步骤107：将人员位置在电子地图上以特殊符号或颜色标记，同时触发人员位置丢失预警，转入步骤108；

步骤108：根据预警信息类型及内容立即通知相关责任终端及时处理。

作为优选的技术方案，所述的步骤101具体为：通过gis技术手段并融合轨道区段、道岔、信号机表示方法，结合tdcs或ctc系统采集码位信息，构建轨道线路电子地图。

作为优选的技术方案，所述的步骤102具体为：

步骤102.1：利用gnss定位技术获取所有机车实时坐标，并匹配到线路电子地图；

步骤102.2：利用gnss定位技术获取所有施工人员的实时坐标，并匹配到线路电子地图。

作为优选的技术方案，所述的步骤103.1中通过卡尔曼滤波算法判断机车位置是否可信。

作为优选的技术方案，所述的步骤103.2中根据人员类型计算人员活动预估范围并在轨道线路电子地图上圈定出来具体包括：现场施工人员根据施工区域圈定范围，巡道施工人员根据计划巡检区间圈定范围。

作为优选的技术方案，所述的机车和施工人员相对位置的显示过程具体为：

步骤201：确定列车所在轨道，将其标定在正在运行的轨道上；

步骤202：确定施工人员的活动范围处于哪条附近，面向线路下行方向，计算施工人员相对轨道的位置；

步骤203：计算人到轨道的距离d，若d<d1，其中d1为铁路限界规定的最小安全距离，则转入步骤204，否则转入步骤205；

步骤204：将人标记于轨道中间；

步骤205：若d<d2，其中d2为人员活动预估边界到轨道中心的最大距离，则根据人相对轨道的位置标定在轨道左侧或右侧，否则转入步骤206；

步骤206：根据人到轨道的相对位置，将其标定在活动预估范围外的左侧或右侧，以特殊符号或颜色标记，同时触发人员位置丢失预警，并立即通知相关责任终端。

作为优选的技术方案，所述的列车接近自动预警显示过程具体为：

步骤301：沿轨道线路建立一维坐标系，

步骤302：遍历所有的列车，每个计算周期循环判断n个预警区域内是否有施工人员，若有，则转入步骤303；

步骤303：判断施工人员所处的位置b2-x与预警区域是否存在交集，若是则触发x级预警，同时立即通知相关责任终端；

步骤304：判断施工人员所处的位置与预警区域an是否存在交集，若是则立即通知司机，然后转入步骤302。

作为优选的技术方案，所述的步骤301具体为：

以列车头部位置为零点，以到列车头部的距离u为变量，划分n个预警区域；其中对应u的取值分别为a1、a2、a3…an，且依次递减。

作为优选的技术方案，最小距离an的取值以列车当前速度v所满足的紧急制动最大距离函数f(v)为准，即an＝f(v)，其余a1、a2…an-1的取值均匀划分。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明对列车和施工人员的实时位置和人身安全进行自动化统一管理，大大提高了行车安全性和施工安全性；

2、本发明可将列车和施工人员的位置显示在同一张电子地图内，便于监控所有机车和施工人员的实时状态；

3、本发明通过预设上道人员的活动范围，可同时显示固定施工区域内的人员以及不固定区域的巡道员；

4、本发明可实时显示是否有人员离开圈定的作业范围，便于统一管理；

5、本发明可动态显示所有列车的实时预警状态，便于接到预警后集中统一处理。

附图说明

图1为本发明人-车位置实时动态显示方法流程图；

图2为本发明人-车相对位置显示方法示意图；

图3为本发明人-车相对位置显示方法流程图；

图4为本发明列车接近预警示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明旨在设计一种适用于铁路行车安全及施工安全防护的预警监控显示方法，该方法主要用于实现机车和施工人员位置的实时动态显示、人-车相对位置显示以及列车接近自动预警显示等功能，共包含以下3项技术实现方法：

1.人-车位置实时动态显示方法

该方法的实现步骤(如附图1所示)如下：

步骤1：采集轨道线路基础地理信息数据，基于gis(geographicinformationsystem，地理信息系统)技术手段，同时融合轨道区段、道岔、信号机表示方法，通过tdcs/ctc(列车调度集中)系统采集码位信息，构建轨道线路电子地图。

步骤2：(两个分支分别执行)

步骤2.1：利用gnss(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)定位技术获取所有机车实时坐标，并匹配到线路电子地图。

步骤2.2：利用gnss定位技术获取所有施工人员的实时坐标，并匹配到线路电子地图。

步骤3：(两个分支分别执行)

步骤3.1：根据卡尔曼滤波(kalmanfiltering)算法判断机车位置是否可信，如果可信则转入步骤4，否则转入步骤5。

步骤3.2：根据人员类型计算人员活动预估范围并在轨道线路电子地图上圈定出来，施工人员则根据施工区域圈定范围，巡道工则根据计划巡检区间圈定范围，如果人员位置处于该范围内则转入步骤6，否则转入步骤7。

步骤4：将可信的机车位置标定在轨道线路电子地图上闪烁显示。

步骤5：将丢失的机车位置在电子地图上以特殊符号或颜色标记，同时触发机车位置丢失预警，转入步骤8。

步骤6：将施工人员位置标定在轨道线路电子地图上常亮显示。

步骤7：将人员位置在电子地图上以特殊符号或颜色标记，同时触发人员位置丢失预警，转入步骤8。

步骤8：根据预警信息类型及内容立即通知相关责任人及时处理。

2.人-车相对位置显示方法

该方法基于上述方法1实现，其实现步骤(如附图3所示)结合示意图(如附图2所示)描述如下：

步骤1：确定列车所在轨道，将其标定在正在运行的轨道上。

步骤2：确定施工人员的活动范围处于哪条附近，面向线路下行方向，计算施工人员相对轨道的位置(左、中、右)。

步骤3：计算人到轨道的距离d，若d<d1(d1为铁路限界规定的最小安全距离)，则转入步骤4，否则转入步骤5。

步骤4：将人标记于轨道中间(如图2的b2)。

步骤5：若d<d2(d2为人员活动预估边界到轨道中心的最大距离)，则根据人相对轨道的位置标定在轨道左侧(如图2的b1)或右侧(如图2的b3)，否则转入步骤6。

步骤6：根据人到轨道的相对位置，将其标定在活动预估范围外的左侧(如图2的b4)或右侧(如图2的b5)，以特殊符号或颜色标记，同时触发人员位置丢失预警，并立即通知相关责任人。

3.列车接近自动预警显示方法

结合附图2和附图4说明该方法的实现步骤：

步骤1：沿轨道线路建立一维坐标系，以列车头部位置为零点，以到列车头部的距离u为变量，划分n个预警区域(对应u的取值分别为a1、a2、a3…an，且依次递减)，其中最小距离an的取值以列车当前速度v所满足的紧急制动最大距离函数f(v)为准，即an＝f(v)，其余a1、a2…an-1的取值均匀划分。

步骤2：遍历所有的列车，每个计算周期循环判断n个预警区域内是否有施工人员，若有，则转入步骤3。

步骤3：判断施工人员b2-x与预警区域是否存在交集，若是则触发x级预警，同时立即通知相关责任人。

步骤4：判断施工人员与预警区域an是否存在交集，若是则立即通知司机，然后转入步骤2。

具体实施例

如图4所示，本发明具体实施例如下：

1)df5212次列车下行接近轨道1上的某个施工区域，时速60km/h；

2)对该列车前方区域划分为3级(a1、a2、a3)，此时列车前方预警区域内没有施工人员，列车正常行驶；

3)当施工区域内的一名人员处于b2-1位置，与预警区域a1产生交集时，触发1级预警，该列车司机、施工人员及安全责任人同时接到预警信息；

4)施工人员收到预警信息后下道避让，此时电子地图显示施工人员已位于b3位置，停止预警；

5)列车通过后，施工人员继续上道施工；

6)此时电子地图上显示有施工人员位于b5，触发人员位置丢失预警，施工负责人收到预警后及时联系该施工人员返回施工区域。

本发明已被应用于卡斯柯信号有限公司，在实验室及平煤集团铁路运输处实施验证，证明可有效防护上道施工人员的人身安全，减少用于安全防护的人力成本，便于对人员上道作业和铁路行车安全进行集中统一管理，具备良好可实施性和经济效益。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换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以权利要求的保护范围为准。