工务及电务现场作业安全防护系统.doc

工务及电务现场作业安全防护系统第17卷第1期2011年1月铁道运营技术RailwayOperationTechnologyVo1.17NO1January2011工务及电务现场作业安全防护系统郭荣昌,林俊亭.,李国宁.(兰州交通大学自动化与电气工程学院,1.硕士研究生;2.讲师;3眉0教授,甘肃兰州730070)摘要:针对铁路现有的现场作业安全防护方法难以确保工务,电务施工人员的人身安全的情况,在青藏线专用于铁路的通信系统(GSMR)网络基础上,通过增设现场作业安全防护平台和安全防护终端等安全防护系统硬件设备,并开发相应的软件系统,构建了工务及电务现场作业安全防护系统.增设的平台可产生出预警信息并将预警信息发送到终端,终端接收预警信息后向现场施工人员预警,从而保障人员的人身安全.关键词:铁路线路作业;安全防护系统;安全防护平台;安全防护终端;GSMR通信系统中圈分类号:U298.i2文献标识码:A文章编号:10068686(20I1)01000403铁路线路作业安全防护是指铁路工务和电务部门,对在现场作业的工作人员进行的安全防护工作.现场作业防护是安全生产的一项重要工作,是确保行车和人身安全的一项关键措施.施工作业中,如果不设防护或防护措施不到位,就会严重威胁铁路行车安全和作业人员的人身安全,甚至造成严重后果.随着铁路的不断提速,列车密度的日益增大,防护工作愈来愈重要.而现有的安全防护方法,已经不能满足施工作业的要求,影响铁路运输的发展.为此,开发工务及电务现场作业安全防护系统,以加强现场的作业防护.1安全防护系统的结构工务及电务现场作业安全防护系统,由系统硬件设备和系统应用软件构成.该系统硬件设备包括青藏线专用于铁路的通信系统(GSMR)网络及加强型列车控制系统(ITCS)设备,以及在调度中心增设的现场作业安全防护平台(计算机),在现场增设的移动终端设备等;应用软件包括原有的GSMR通信系统网络软件和ITCS系统的软件,还包括新开发的安全防护平台软件系统.系统的安全防护平台硬件包括微机,打印机,接收设备,联网设备以及原有的消息转发设备,微机监测和GPS设备,ITCS设备.安全防护终端设备为手持报警器.42安全防护系统的原理及实现列控车载设备将列车当前位置和速度信息,通过GSMR通信系统网络实时传送给调度中心的消息转发设备,局域网的通信前端机将消息转发设备的信息传送给现场作业安全防护平台的接收设备.现场作业人员的终端设备即手持报警器,利用全球定位系统(GPS)或者公里标定位当前经纬度或线路里程,将位置信息通过GSMR通信系统传送回现场作业安全防护平台.2.1安全防护平台安全防护平台的软件系统对接收设备接收到的列车位置,速度等信息和现场作业人员的位置信息进行里程标转换,通过匹配数据库中电子地图上的线路信息,实时计算出列车以当前速度下运行到作业位置的时间,从而产生出不同的报文信息.软件系统主要是对接收到的信息进行处理,计算出预警级别,将接收到的数据转换为视图,形象地向调度人员表示,并给现场作业安全防护终端传送计算结果.该部分为安全防护平台软件设计的核心.为提高现场作业安全防护平台的可靠性,采用冗余结构,同时将平台与微机监测系统相连,实时监测和记录该平台的运行状况,并且采用统一条件触发式的发送过程完成单向通讯.通过GPS获取精确工务及电务现场作业安全防护系统的时钟信息,采用定时重复发送机制实现单向通讯.微机监测和GPS设备通过以太网相连接,接口为RJ一45网络通信接口.现场作业安全防护平台的微机,打印机,接收及转发设备,联网设备等设置于调度所室内.因其需要全天候运行,且运算量比较大,所以对防护平台的上述硬件要求相对较高.平台软件系统采用VC+软件编写,系统工作界面左上角和右上角部分为安全报警的级别详情,中上部分为安全报警显示结果,下半部分为铁路线路及车辆显示.其截图如图1所示.2.2安全防护终端作为安全防护终端的手持报警器,接收通过GSMR通信系统网络传送过来的预警信息,针对不同的预警报文采用不同级别的预警信息,从而达到防护现场作业人员的目的.终端接收GSMR网络发送过来的预警级别信号;同时现场人员需按压手持报警器自复式按钮,向安全防护平台传递反馈预警级别接收报文.手持报警器装有电子显示灯(LED),喇叭,GPS及GSMR通信系统接收装置.安全防护终端的工作界面左半部分为安全报警的显示结果,右半部分为安全报警的等级详情.截图如图2所示.图2防护终端工作界面截图3系统的功能3.1安全防护平台硬件安全防护平台微机通过接收设备接收列车及人员的速度和位置信息,依据速度和位置信息计算出预警时间,然后将预警信息通过原有的消息转发设备传送给安全防护终端并在平台上显示警示灯光.3.1.1微机微机是安全防护系统工作的硬件载体,所有软件都需要在微机上运行.3.1.2接收和转发设备在安全防护平台上设有接收和转发设备.接收设备用于接收现场传送过来的列车和现场工作人员的信息以及终端反馈回来的信息.转发设备用于将平台计算出的预警信息传送给安全防护终端.3.1.3警示灯光在安全防护平台上设有灯光预警装置,可以提示现场及调度人员对危险情况做出及时反应.3.2安全防护平台软件平台应用软件主要功能是对接收到的原始信息进行计算处理,根据计算处理结果得出相应的预警级别,并产生预警报文和预警信息.3.2.1分级预警命令计算防护平台中的预警装置采用分级时间预警模式,即根据列车运行的速度及列车与维修人员之间的距离得到不同级别的预警.预警信息分为4个等级:1)正常(蓝色表示):告诉维护人员,可以正常维护,列车2min之内不会到达;2)有情况(绿色):列车2min内可能到达,准备下道;3)紧急(黄色):30608之内列车可能到达,维修人员立刻下道;4)非常紧急(红色):列车30s内到达,施工人员必须迅速下道.在确定不同预警级别的同时,考虑到线路的曲线,坡度等复杂因素,速度的变化可能较为剧烈.因此,在防护平台中确定黄色和红色级别为不可降级预警.3.2.2预警报文自动选择和发送现场安全作业平台软件对采集到的列车速度,位置信息和现场作业人员的位置信息进行计算和分析,自动选择合理的预警级别,并及时向现场作业人员发送报文信息,同时将预警级别情况反馈给调度员.3.2.3列车和人员信息实时采集列车在线路上的与第17卷第1期2011年1月铁道运营技术RailwayOperationTechnologyV01.17N0.1January2011位置和速度是随机的,这就决定预警级别的计算也是随机的.为了准确地计算预警结果,安全防护软件系统实时采集列车的位置和速度信息,及现场作业人员的位置信息.同时为保证计算的精度,不仅采集列车的位置和速度,而且还采集列车的载重,机车型号,线路的状况等信息.3.2.4预警级别实时计算线路上的临时限速,坡度,风速等情况直接影响着列车的实时速度,现场情况的复杂多变造成列车实际速度很难准确预测.为了能更加安全可靠地预警,安全防护系统软件设定时间间隔为5s,即每5S对采集到的列车速度,位置和现场作业人员的位置等信息进行计算,得出实时的预警信息.3.2.5闭环接收终端反馈信息现场作业人员的精确位置很难在施工前确定,作业人员是否接收到预警信号,这些信息能否准确地传送给平台,都将直接影响到平台产生出的预警信息的准确性.因此,安全防护平台软件还提取安全防护终端反馈来的信息.3.2.6虚拟信号降级显示由于现场作业环境十分复杂,受地理位置,电磁干扰,太阳活动,基站覆盖,天气状况等诸多因素影响,存在现场作业人员不能及时接收到预警信息的危险.在现场无应答的紧急情况下,安全作业防护平台可向相应的地面无线站台发出紧急临时限速命令,控制列车在一个安全的速度下运行.当接收到现场的反馈信号后,安全作业平台向地面无线站台发送解除临时限速命令,列车恢复正常运行.3.3安全防护终端安全防护终端设备手持报警器具有声,光,震动预警以及反馈信息,定位,通话功能.3.3.1声音提示预警为防止现场工作人员不能及时看见灯光预警,手持报警器设置了声音预警功能:可用不同的语音提示,表示不同级别预警.3.3.2灯光提示预警考虑到铁路现场工作环境嘈杂,维修人员有可能听不到声音提示,手持报警器还设置有灯光提示预警.3.3.3震动提示预警现场环境比较复杂,在声音预警和灯光预警的基础之上,手持报警器还增设了震动预警方式.震动提示预警在接收到绿色,黄色和红色级别预警时才会起作用,但此种预警方式无法准确表示是哪一级别预警.3-3.4反馈接收预警当现场人员接收到预警信息后,需及时按压手持报警器上的自复按钮,以表示接收到信息.这样就可以向平台及时反馈接收到的信息,从而使调度人员及时了解现场是否接受到预警.3.3.5定位功能现场施工人员通过防护终端的手持报警器GPS定位功能,确定所处位置,并将经纬度信息发回给安全防护平台,可以弥补公里标定位不精确的缺点.3.3.6语音通信功能现场人员可以借助手持报警器语音通信功能,向调度人员汇报现场情况.4结束语与原有的现场作业安全防护方法相比较,青藏线工务及电务现场作业安全防护系统在列车速度不断提高的情况下,能够更好地保障作业人员的人身安全,满足铁路安全生产的需求.(上接第3页)从而完成知识库的建立.3结束语铁路信号设备的故障处理一直是信号领域研究的重点,仅仅依靠人员的经验对设备进行维护不仅耗时耗力,而且可靠性较低.通过开发铁路信号设备故障诊断专家系统,可帮助信号维修人员对故障进行分析和诊断,提高预防和状态修的水平,从而保证铁路列车运行安全.铁路信号设备故障诊断专家系统诊断故障的准确性,依赖于知识库的准确和