鐵路現場作業人員安全防護平臺的研究與設計

陳仲明

摘 要 以進一步提高鐵路沿線施工人員的安全為目的，研究并提出了基于閉環以及提高安全防護思想的新思路，并在此基礎上設計了防護平臺，以體現其中的防護機制。

關鍵詞 防護平臺；安全；可靠；實時

中圖分類號：U282 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0013-02

安全是鐵路運輸永恒的主題，隨著中國鐵路的飛速發展，列車的運行速度越來越快，現場工作人員的安全防護問題就顯得尤為重要。以前列車的時速不是很高，現場工作人員在看到列車或聽到列車鳴笛后就可以及時采取防護措施，待列車走遠后繼續工作。近年來隨著既有線提速以及客運專線建設的不斷發展，高速列車時速可達350多公里，在現場作業人員看到列車后根本就來不急做出相應的防護措施，因此對現場作業人員的安全防護提出了更加嚴格的要求。盡管我國的安全防護技術在不斷地發展，但還是相繼發生了很多與之相關的事故，造成的災害和影響十分嚴重。因此需要對現有的防護方式進行更加深入的研究，提出更加有效的安全防護措施，研究設計更加可靠的防護平臺。

1 防護平臺結構

本文設計的防護平臺主要是對接收到的相關信息進行處理，對運算級別進行計算，并將接收到的數據轉換為視圖形式，展示給調度人員，同時給現場安全防護終端傳送計算結果。該平臺可以設置在調度所中，要求室內環境優越、全天候運行，因此對防護平臺的硬件要求較高。為了提高系統的可靠性，采用二乘二取二的冗余結構，通過UPS電源對其進行不間斷供電。同時還通過微機監測系統實時監測和記錄該平臺的運行狀況。通過GPS系統獲取精確的時鐘信息，采用定時重復發送機制實現單向通訊。微機監測設備和GPS設備通過以太網相連接，接口為RJ-45網絡通信接口。

2 平臺功能

2.1 通信功能

該安全防護平臺采用套接字實現網絡雙向通信，接收GSM-R網絡發送過來的數據幀，解調出相關的數據信息（列車信息、人員信息）。通過GSM-R網絡向列車傳送緊急限速幀，向現場防護終端設備提供實時報警信息。

2.2 信息實時采集

該安全防護平臺將計算得到的報警結果第一時間傳送給現場人員。為保證調度人員可以更加直觀地了解線路情況，將列車位置和速度信息，及作業人員的位置反映在現場安全作業平臺上。為保證計算的精度，還需要考慮列車的載重、機車型號、線路的狀況等情況，以及作業人員接收到報警信息后，反饋到平臺的確認信息。

2.3 報警功能

1）分級報警命令設置。為保證報警信息在發送過程中安全，處于安全和提高效率考慮，需要實時計算報警級別，及時向下傳送。為減少報文總數，并考慮實際需要，對報警級別進行合理劃分，現場作業人員根據所收到的報警級別，按照具體要求，完成相應工作。

2）報警報文自動選擇和發送。調度員對報警的設置是不確定的，現場作業區的位置和距離作業位置長度均存在隨機性。現場安全作業平臺必須對采集到的列車速度和位置信息，以及現場作業人員的位置信息進行計算和分析，確定合理的報警級別，保證檢索報警報文過程的正確性，及時向現場作業人員發送報文信息，同時將報警級別情況反饋給調度員。在報警級別發生變化后，防護平臺應及時改變發送報警報文。

3）報警級別實時計算。為了能更加安全可靠地報警，本系統采用時間間隔報警計算，實時采集列車速度和位置，以及現場作業人員的位置信息，通過數學模型進行計算，得出實時的報警信息。在安全作業防護平臺上，將報警信息反映給調度人員。

4）燈光報警。在現場安全作業防護平臺處均設有燈光報警，可以提示現場及調度人員對危險情況做出及時反映，提高整體的安全級別。

3 平臺的設計

平臺模塊包括：經緯度和速度輸入模塊、經緯度轉換里程標模塊、數據庫模塊、安全等級計算模塊、安全等級歸檔和表示模塊、報文選擇模塊、聲光報警模塊。

1）經緯度和速度輸入模塊。對來自消息轉發設備的報文進行解碼，提取其中的列車位置、速度和現場作業人員的位置信息。該模塊采用ITCS既有報文解碼設備，報文的格式采用通用的ITCS既有報文格式。

2）經緯度轉換里程標模塊。將接收到的經緯度信息，對應數據庫中的電子地圖轉換成里程標。此模塊主要是基于VC++和數據庫。VC++對經緯度信息轉換，匹配數據庫中相關內容，將其轉換為里程標。

3）數據庫模塊。基于SQLSever 2000軟件的數據庫開發，該數據庫存儲青藏線全線的電子地圖，及現場安全作業防護平臺所需的所有報文信息。

4）安全等級計算模塊。通過列車和現場作業人員當前所處的里程標，以及列車此刻的速度，計算出列車距離現場作業人員的時間。此數學模型基于VC++軟件編譯。

5）安全等級歸檔和表示模塊。將上一模塊中計算所得數據，對照數據庫中報警級別進行歸檔處理。對不同歸檔級別采用不同的聲光報警信號，例如，最高級別的紅色報警，采用紅色燈光。此模塊需要VC++和數據庫相互配合，完成報警級別歸檔，同時調用MFC庫中的驅動函數，對聲光報警硬件電路進行驅動。

6）報文選擇模塊。根據數據庫中歸檔結果，選擇數據庫中的報文。

7）聲光報警模塊。采用單片機對聲光報警模塊進行設計，完成不同級別的報警。在現場安全作業防護平臺，用VC++設計報警信號。

4 平臺的實現

在現場安全作業防護平臺處輸入現場作業人員的位置信息，可以采用公里標和經緯度兩種不同的輸入方式，輸入現場作業人員位置信息后，在仿真界面相應位置處會產生一個閃動的人形光標，它代表作業人員上線施工。

本系統采用模擬設備發送實時列車信息，防護平臺根據接收到的列車信息計算出相應的報警級別。該防護平臺一共設為四個報警級別，分別為藍燈（兩分鐘以上，可以正常作業）、綠燈報警（一分鐘至兩分鐘，維修人員準備下線）、黃燈報警（30秒至一分鐘，維修人員下線）、紅燈報警（30秒以內，遠離線路），以上報警級別根據列車與維修人員的時間距離依次報警，當列車通過后再次藍燈報警，表示線路空閑，可以正常工作。endprint

該安全防護平臺設置有車次號查詢對話框，車速以及公里標查詢對話框及現場作業人員的位置信息對話框，可以查看現場作業人員的位置信息以及列車的相關信息。

安全防護平臺用來接收列車的信息、現場作業人員的位置信息及報警級別的反饋信息，同時防護平臺還要判斷是否在規定時間內接收到現場防護終端的反饋信息，是否與所傳送的報警級別信息是否相一致。

如果在規定的時間內沒有接收到現場的反饋信息，或者反饋的信息與所傳送的報警級別信息不一致，則要進一步判斷是否已經達到了發送緊急限速的要求，如果沒有則繼續判斷，如果達到標準，則要將緊急限速報文發給RBC，然后通過RBC向列車下達緊急限速的命令。如果在規定的時間內接收到反饋信息，并且接收到的信息與發送的信息相一致，那么就會觸發計算報警等級模塊。計算報警等級模塊結合設定的現場人員的位置信息和模擬器發送過來的列車信息，計算報警級別，然后在防護平臺的顯示設備上給出形象的燈光報警，發送對應級別的報警報文。

5 總結

本文所設計的防護平臺實現了現場安全作業防護平臺對防護命令的接收、擬定和執行，通過信息的交互、相互監督、報警、反饋等監測手段實現了對現場作業人員的安全控制。并且介紹了現場安全作業防護平臺的功能，以及實現的手段，同時現場安全作業防護平臺接收列車信息和人員的位置及報警級別反饋信息。

本文提出一種科學實用的現場安全防護措施，為現場人員的安全提供了保障。該平臺對接收到的列車位置和速度等信息，及現場作業人員的位置信息進行里程標轉換，通過匹配數據庫中電子地圖的上的線路信息，實時計算出列車以當前速度下運行到作業位置的時間。將相距一定時間間隔隔歸檔，每當對應不同的報警級別。不同報警級別，所產生不同的聲光信號、報文信息有所區別。

參考文獻

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