一种本务机车作业安全防护系统及其方法技术方案

一种本务机车作业安全防护系统及其方法，实现在本务机车作业过程中，实时对本务机车位置进行实时定位追踪，并根据机车作业过程中精确位置、站场信号状态及经纬度站场图数据输出行车许可信息，然后通过GPRS网络发送至车载设备进行分级预警及显示。在设备运行过程中，系统能够将采集的机车位置信息、速度信息、站场信号状态信息及各子系统运算信息进行分类、存储及管理，地面监视终端能够进行实时监控显示、历史查询。本发明专利技术优点：能够对机车作业过程进行分级预警或报警提示，同时能够实现全程监视和记录，有效防止本务机车作业事故的发生，方便用户对设备使用、维护。

A locomotive operation safety protection system and its method

A locomotive operation safety protection system and its method can realize real-time positioning and tracking of locomotive position during locomotive operation, and output train license information according to precise position, station signal status and longitude and latitude station diagram data during locomotive operation, and then send it to the locomotive through GPRS network. Vehicle equipment is classified early warning and display. In the process of equipment operation, the system can classify, store and manage the locomotive position information, speed information, station signal status information and operation information of each subsystem. The ground monitoring terminal can monitor and display real-time and query history. The invention has the advantages of grading early warning or alarm prompting for locomotive operation process, realizing full-range monitoring and recording, effectively preventing locomotive operation accidents and facilitating users to use and maintain equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种本务机车作业安全防护系统及其方法
本专利技术属于铁路机车作业安全防护应用领域，具体是涉及一种在机车作业过程中对机车目标距离进行分级预警和远程监视的系统及其方法。
技术介绍
目前，全路运行的本务机车在牵引列车时已经实现了设备控车，但在调车作业时完全靠司机人为确认地面信号并操纵机车运行。由于本务机车作业一般均在运输繁忙的车站或编组场进行，一旦发生事故，将会对铁路运输造成较大的影响。“本务机车作业安全防护系统”是针对本务机车在站场和机务段内进行出库、入库、转线、挂车等作业中，可能发生的越过关闭调车信号、撞土挡、压脱轨器、越出站界、闯入无电区、机车冲突等事故进行安全防护的系统。该系统采用计算机技术、北斗差分定位技术、无线通信技术、伪卫星技术等，通过信息采集，运用多任务、多线程的处理方法实现对铁路站场信号状态信息、进路信息、位置信息的综合运算处理生成行车许可信息等，并通过GPRS网络发送至车载设备进行分级预警及显示，机车司机根据系统提示的预警和显示信息进行制动或减速等操作，从而达到机车作业安全防护目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种本务机车作业安全防护系统及其方法，实现在本务机车作业过程中，实时对本务机车位置进行实时定位追踪，并根据机车作业过程中精确位置信息、站场信号状态信息及经纬度站场图数据生成行车许可信息，然后通过GPRS网络发送至车载设备进行分级预警及显示，机车司机根据系统预警提示进行制动或减速等操作，从而达到机车作业安全防护目的。同时，在系统运行过程中，将采集的机车位置信息、速度信息、站场信号状态信息及各子系统运算信息进行分类、存储及管理，地面监视终端能够进行实时监控显示、历史查询，方便维护人员使用操作。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种本务机车作业安全防护系统，包括信息运算子系统、定位子系统和车载子系统；所述信息运算子系统与定位子系统通过网络进行电连接；所述车载子系统与信息运算子系统之间通过GPRS网络进行实时传输交互信息；所述定位子系统，用于提供一定区域卫星差分信息并通过网络发送至信息运算子系统；所述信息运算子系统，用于对接收外部设备传输的铁路站场信号状态信息、机车位置信息及输入经纬度站场图信息进行综合处理输出行车许可信息，并通过GPRS网络发送至车载子系统；同时提供本务机车作业过程信息实时显示、查询；所述车载子系统，用于接收地面行车许可信息并进行预警提示及显示。所述信息运算子系统，包括行车许可运算服务器、信息接口机、信息监视服务器、监视终端、维护终端、网络交换机；所述行车许可运算服务器、信息接口机、信息监视服务器通过网络交换机相连接；所述监视终端、维护终端与信息监视服务器通过铁路办公网或网络交换机相连接；所述信息接口机，安装在铁路局或铁路总公司机房，用于接收外部设备传输的站场信号状态信息，经处理后转发至行车许可运算服务器；所述行车许可运算服务器，安装在铁路局或铁路总公司机房，用于将接收站场信号状态信息、机车位置信息、卫星差分信息，经综合处理后输出行车许可信息，然后通过GPRS网络传输至车载子系统；同时行车许可运算服务器将接收站场信号状态信息、机车位置信息及经纬度站场图数据综合处理后通过以太网传输至信息监视服务器；所述信息监视服务器，安装在铁路局或铁路总公司机房，用于将接收站场信息、机车信息进行分类处理、存储，并传输至监视终端进行实时显示；所述监视终端，用于将接收站场信号状态信息、机车位置信息、速度信息进行实时显示，并提供历史查询服务；所述监视终端，能够根据实际需要配置多个；所述维护终端，用于显示系统各车站采集站场信号状态信息、机车位置信息、速度信息及系统设备运行状态，并提供历史信息查询、打印服务；所述网络交换机，用于信息运算子系统各设备之间信息传输、转发。所述定位子系统，包括北斗差分服务器、北斗差分基站、伪卫星设备；所述差分服务器分别与北斗差分基站、信息运算子系统行车许可运算服务器进行电连接；所述北斗差分基站，安装在铁路车站，用于接收北斗卫星信号并传输至差分服务器；所述北斗差分服务器，用于接收车站北斗差分基站发送的卫星接收信息、信息运算子系统发送的列车位置信息，经过处理后将机车位置的差分数据回传给信息运算子系统行车许可运算服务器；所述伪卫星设备，用于解决大型车站风雨棚下收不到北斗卫星信号时，模拟卫星发送标准格式的电文信号供车载主机北斗接收模块接收及设备运算位置定位。所述车载子系统，包括车载北斗天线、车载GPRS天线、车载主机、TAX箱采集板和显示单元；所述车载北斗天线、车载GPRS天线与车载主机进行电连接；所述车载主机与显示单元、TAX箱采集板进行电连接；所述车载北斗天线，用于接收北斗卫星信号并传输至车载主机；所述车载GPRS天线，安装在本务机车室内，用于接收地面信息运算子系统传输信息并传输至车载主机，同时发射车载主机发送的信息；所述车载主机，采用机架式结构，用于获取列车位置信息并发送至地面信息运算子系统，同时对接收行车许可信息进行处理和分级预警提示；所述TAX箱采集板，用于采集TAX箱传输列车运行速度信息、车号信息并转发至车载主机；所述TAX箱采集板安装在外部设备TAX箱内，通过串口总线与外部设备TAX箱相连接；所述显示单元，用于显示车载主机输出机车预警信息、目标距离信息。所述车载主机，包括电源板、BDS板、GPRS板、CPU板、C2板、总线板；所述车载主机，采用机架式结构，车载主机各板卡通过总线板进行电连接；所述电源板，用于将输入电源转换为各板卡所需工作电压；所述BDS板，用于对接收北斗卫星信号进行处理并传输至CPU板；所述GPRS板，用于车载主机与地面行车许可运算服务器之间信息通信；所述C2板，用于接收TAX箱采集板传输的机车运行速度信息、车次信息，经转换处理后传输至CPU板；所述总线板，用于车载主机各板卡之间电源连接、信号通信连接。一种本务机车作业安全防护系统实现的方法，它包括如下步骤：①、在本务机车作业过程中，系统实时采集铁路站场信号状态信息、机车位置信息并传输至行车许可运算服务器；②、行车许可运算服务器结合接收信息、经纬度站场图信息进行综合分析处理输出行车许可信息，并通过GPRS网络传输至车载子系统；同时，行车许可运算服务器将接收站场信号状态信息、机车位置信息及经纬度站场图数据综合处理后通过以太网传输至信息监视服务器；③、车载子系统将接收行车许可信息及位置信息经运算处理后进行分级预警或报警提示；④、信息监视服务器对接收站场信号状态信息、机车位置信息及经纬度站场图信息进行分类处理，然后传输至监视终端进行实时显示。步骤1中，所述铁路站场信号状态信息的采集，通过信息接口机网络接口接收外部设备发送的铁路站场信号状态信息，经信息接口机进行数据格式转换处理后通过网络传输至行车许可运算服务器；所述铁路站场信号状态信息，包括信号机灯位开关量状态信息、轨道区段开关量状态信息、道岔位置状态信息；所述机车位置信息采集，通过车载子系统实时接收北斗卫星信号和列车运行速度信息精确计算出列车位置，并将处理后的机车实时位置信息及机车信息通过GPRS网络传输至行车许可运算服务器；所述机车位置信息及机车信息，包括机车车次信息、车号信息、速度信息、经纬度信息。步骤2中，所述经纬度站场图信息，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种本务机车作业安全防护系统及其方法，其特征在于，它包含如下步骤：①、在本务机车作业过程中，系统实时采集铁路站场信号状态信息、机车位置信息并传输至行车许可运算服务器；②、行车许可运算服务器结合接收信息、经纬度站场图信息进行综合分析处理输出行车许可信息，并通过GPRS网络传输至车载子系统；同时，行车许可运算服务器将接收站场信号状态信息、机车位置信息及经纬度站场图数据综合处理后通过以太网传输至信息监视服务器；③、车载子系统将接收行车许可信息及位置信息经运算处理后进行分级预警或报警提示；④、信息监视服务器对接收站场信号状态信息、机车位置信息及经纬度站场图信息进行分类处理，然后传输至监视终端进行实时显示。

【技术特征摘要】
1.一种本务机车作业安全防护系统及其方法，其特征在于，它包含如下步骤：①、在本务机车作业过程中，系统实时采集铁路站场信号状态信息、机车位置信息并传输至行车许可运算服务器；②、行车许可运算服务器结合接收信息、经纬度站场图信息进行综合分析处理输出行车许可信息，并通过GPRS网络传输至车载子系统；同时，行车许可运算服务器将接收站场信号状态信息、机车位置信息及经纬度站场图数据综合处理后通过以太网传输至信息监视服务器；③、车载子系统将接收行车许可信息及位置信息经运算处理后进行分级预警或报警提示；④、信息监视服务器对接收站场信号状态信息、机车位置信息及经纬度站场图信息进行分类处理，然后传输至监视终端进行实时显示。2.根据权利要求1所述的一种本务机车作业安全防护系统及其方法，其特征是，步骤1中，所述铁路站场信号状态信息的采集，通过信息接口机网络接口接收外部设备发送的铁路站场信号状态信息，经信息接口机进行数据格式转换处理后通过网络传输至行车许可运算服务器；所述铁路站场信号状态信息，包括信号机灯位开关量状态信息、轨道区段开关量状态信息、道岔位置状态信息；所述机车位置信息采集，通过车载子系统实时接收北斗卫星信号和列车运行速度信息精确计算出列车位置，并将处理后的机车实时位置信息及机车信息通过GPRS网络传输至行车许可运算服务器；所述机车位置信息及机车信息，包括机车车次信息、车号信息、速度信息、经纬度信息。3.根据权利要求1所述的一种本务机车作业安全防护系统及其方法，其特征是，步骤2中，所述经纬度站场图信息，通过人工配置站场图各关键点位置经纬度基础数据获得；所述关键点基础数据信息包括信号机、道岔、尽头线、接触网终点标、脱轨器、站界、警冲标的位置名称、经纬度数据；所述行车许可运算服务器，一是根据机车车载子系统发送过来的位置信息，向差分服务器请求机车位置的差分数据，并通过GSM-R网络或移动公网发送到车载设备；二是接收信息接口机传输的轨道电路状态、信号机状态、进路状态信息，然后根据机车位置、轨道电路状态、信号机状态、进路状态信息及北斗经纬度站场图信息运算出行车许可信息，并动态实时发送给车载子系统；三是将接收轨道电路状态信息、信号机状态信息、进路状态信息、机车位置信息进行综合运算处理获得实际机车所在站场图精确位置，然后将接收及处理后信息实时转发至信息监视服务器；所述行车许可信息，为机车距停车点目标距离信息；所述卫星差分数据获取，通过车站卫星差分基站接收卫星信号，然后通过GSM-R网络或移动公网将接收信息传输至差分服务器，差分服务器对接收的卫星信息及信息运算服务器发送的机车位置信息进行处理，输出机车位置最近的差分数据并传输至行车许可运算服务器。4.根据权利要求1所述的一种本务机车作业安全防护系统及其方法，其特征是，步骤3中，所述车载子系统，一是在机车作业过程中定时循环向地面行车许可运算服务器发送机车精确位置信息、速度信息及机车信息；二是接收地面设备发送的卫星差分数据修正机车位置信息；三是根据列车当前位置信息处理行车许可信息，经运算后送给显示屏显示，并根据预先设定的机车目标距离报警门限值和报警方式对司机进行分级预警或报警提示；所述机车精确位置信息获得方法为，车载主机通过BDS天线实时接收卫星信号并运算列车速度信息、通过TAX箱采集板接收TAX箱传输的列车速度信息，同时车载主机接收行车许可运算服务器发送卫星差分数据，车载主机再根据机车速度信息、卫星差分数据计算出机车精确位置信息，然后通过GPRS网络将机车精确位置信息发送至地面行车许可运算服务器；所述机车速度信息，当接收卫星信号和接收TAX箱传输的列车速度信息均正确情况下使用卫星信号计算的列车速度，当接收卫星信号异常或接收设备异常则使用TAX箱传输的列车速度信息；所述机车分级预警或报警，根据系统设备状态或距停车目标位置距离进行不同的报警或预警；所述分级预警或报警提示方式，包括声音提示和显示屏显示。5.根据权利要求1所述的一种本务机车作业安全防护系统及其方法，其特征是，步骤4中，所述信息监视服务器，通过以太网与行车许可运算服务器进行数据通信连接，对行车许可运算服务器传输的站场信号状态信息、机车位置信息进行分类处理并保存，然后转发各监视终端、维护终端进行实时显示；所述监视终端，通过以太网实时接收信息监视服务器发送站场信号状态信息、机车位置信息，并对接收信息进行实时显示；同时，能够通过网络对服务器存储的信息进行下载及历史回放；所述监...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡卫岩，程元涛，肖少坡，王俊昌，牛文辉，刘振中，许定海，王文峰，巩庆民，马建锋，
申请(专利权)人：河南蓝信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41