本發(fā)明涉及一種用于鐵路施工安全防護(hù)的預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鐵路由于其價(jià)格低廉、安全性好等特點(diǎn)，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。近年，鐵路里程不斷擴(kuò)大，鐵路線路輸送大量列車(chē)后需要對(duì)其進(jìn)行大量的維修、保養(yǎng)等工作，而線路工人進(jìn)行線路施工時(shí)，現(xiàn)有的安全防護(hù)設(shè)備通常是車(chē)站工作人員將該線路的施工時(shí)段設(shè)置為“天窗”期，不放行列車(chē)進(jìn)入該施工區(qū)域，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工工人通過(guò)在地面設(shè)置防護(hù)設(shè)備，當(dāng)有列車(chē)通過(guò)該防護(hù)設(shè)備時(shí)，向線路施工工人發(fā)送警報(bào)。這些安全防護(hù)措施都不夠全面，容易導(dǎo)致列車(chē)闖入施工區(qū)發(fā)生列車(chē)撞人事故。
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有鐵路施工安全防護(hù)設(shè)施的梳理，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的防護(hù)設(shè)施只從一個(gè)或者兩個(gè)方面進(jìn)行了防護(hù)，沒(méi)有從車(chē)站工作人員監(jiān)控，火車(chē)司機(jī)和施工工人三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行全方位的防護(hù)，且自動(dòng)性不強(qiáng)。同時(shí)，現(xiàn)有的系統(tǒng)大多是以傳統(tǒng)單片機(jī)為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)性能較差，特別是在實(shí)際應(yīng)用時(shí)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的，就是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種用于鐵路施工安全防護(hù)的自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，從車(chē)站監(jiān)控，列車(chē)和施工工地三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行全方位的防護(hù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種鐵路施工安全防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)，包括地面預(yù)警終端、車(chē)載預(yù)警終端和車(chē)站監(jiān)控終端，
所述車(chē)載預(yù)警終端包括車(chē)載處理器模塊以及與車(chē)載處理器模塊連接的第一無(wú)線通信模塊、第三無(wú)線通信模塊和第一報(bào)警模塊，所述車(chē)載處理器模塊隨時(shí)將列車(chē)行駛信息通過(guò)第三無(wú)線通信模塊傳送至車(chē)站監(jiān)控終端，當(dāng)達(dá)到第一無(wú)線通信模塊的通信距離時(shí)通過(guò)第一無(wú)線通信模塊將列車(chē)行駛信息傳送至地面預(yù)警終端；
所述地面預(yù)警終端包括地面處理器模塊以及與地面處理器模塊連接的第一無(wú)線通信模塊、第二無(wú)線通信模塊、gps定位模塊和第二報(bào)警模塊，所述地面處理器模塊接收gps定位模塊采集的施工地點(diǎn)的位置信息并通過(guò)第二無(wú)線通信模塊傳送至車(chē)站監(jiān)控終端；
所述車(chē)站監(jiān)控終端包括車(chē)站處理器模塊以及與車(chē)站處理器模塊連接的第二無(wú)線通信模塊、第三無(wú)線通信模塊、第三報(bào)警模塊和圖像處理顯示裝置，所述圖像處理顯示裝置將車(chē)站處理器模塊接收到的施工地點(diǎn)的位置信號(hào)與地圖結(jié)合并顯示出來(lái)，當(dāng)有施工地點(diǎn)顯示在圖像處理顯示裝置上時(shí)第三報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)；
所述車(chē)載預(yù)警終端和地面預(yù)警終端通過(guò)第一無(wú)線通信模塊連接，所述地面預(yù)警終端和車(chē)站監(jiān)控終端通過(guò)第二無(wú)線通信模塊連接，所述車(chē)站監(jiān)控終端和車(chē)載預(yù)警終端通過(guò)第三無(wú)線通信終端連接。
具體的，所述車(chē)載處理器模塊、地面處理器模塊和車(chē)站處理器模塊中的處理器為arm架構(gòu)下的stm32硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
具體的，所述第一無(wú)線通信模塊采用型號(hào)為e50-ttl-100的無(wú)線通信模塊，其通信距離為2000米，在地面預(yù)警終端的第一無(wú)線通信模塊的發(fā)射機(jī)末端設(shè)置一功率放大器增大通信距離。
具體的，所述第一無(wú)線通信模塊采用型號(hào)為apc810的無(wú)線通信模塊，其通信距離為5000米。
具體的，所述第二無(wú)線通信模塊為gprs模塊，所述第三無(wú)線通信模塊采用模擬鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)gsm-r進(jìn)行信息交互。
具體的，施工地點(diǎn)在高鐵路線上時(shí)，根據(jù)高速列車(chē)的行駛速度和制動(dòng)距離計(jì)算，4000米為安全制動(dòng)距離，因此在距離施工地點(diǎn)4000米處設(shè)置一個(gè)點(diǎn)式電磁感應(yīng)器；施工地點(diǎn)在非高速鐵路線路上時(shí)，安全距離為1500米，因此在距離施工地點(diǎn)1500米處設(shè)置一個(gè)點(diǎn)式電磁感應(yīng)器；車(chē)載預(yù)警終端設(shè)置相同的點(diǎn)式電磁感應(yīng)器和列車(chē)制動(dòng)裝置，并與車(chē)載處理器模塊連接。
具體的，所述圖像處理顯示模塊包括地圖模塊和顯示器，所述地圖模塊采用sdk軟件開(kāi)發(fā)工具包進(jìn)行開(kāi)發(fā)后與gps定位模塊傳送至車(chē)站監(jiān)控終端的施工地點(diǎn)的位置信息匹配后顯示在顯示器上。
具體的，所述圖像處理顯示模塊為計(jì)算機(jī)，接收gps定位模塊傳送至車(chē)站監(jiān)控終端的施工地點(diǎn)的位置信息并顯示在事先下載開(kāi)發(fā)的地圖中。
具體的，所述地面預(yù)警終端集成為一小型手持設(shè)備，所述地面預(yù)警終端還包括與地面處理器模塊連接的鋰電池。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下：
a、施工地點(diǎn)的施工人員將gps定位模塊采集的位置信息通過(guò)地面預(yù)警終端發(fā)送到車(chē)站監(jiān)控終端，車(chē)站監(jiān)控終端的圖像處理顯示模塊顯示施工地點(diǎn)的位置信息且第三報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)；
b、車(chē)站工作人員聽(tīng)到警報(bào)確認(rèn)施工地點(diǎn)，調(diào)整列車(chē)行駛路線不放行列車(chē)到前方處于天窗期的施工路段；
c、有列車(chē)錯(cuò)誤進(jìn)入處于天窗期的施工路段時(shí)，當(dāng)列車(chē)與施工地點(diǎn)的距離小于車(chē)載預(yù)警終端與地面預(yù)警終端的第一無(wú)線通信模塊的傳輸距離時(shí)，第一報(bào)警模塊、第二報(bào)警模塊和第三報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，施工人員撤離施工地點(diǎn)；
d、施工人員聽(tīng)到警報(bào)并及時(shí)行動(dòng)時(shí)執(zhí)行步驟e，當(dāng)施工人員未及時(shí)撤離時(shí)執(zhí)行步驟f；
e、所有施工人員撤離時(shí)關(guān)閉地面預(yù)警終端，第一報(bào)警模塊、第二報(bào)警模塊和第三報(bào)警模塊解除警報(bào)，列車(chē)以正常行駛速度通過(guò)施工路段；
f、當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)設(shè)置的點(diǎn)式電磁感應(yīng)器時(shí)，車(chē)載的電磁感應(yīng)器接收到地面設(shè)置的點(diǎn)式電磁感應(yīng)器發(fā)出的信號(hào)，列車(chē)制動(dòng)裝置開(kāi)始自動(dòng)制動(dòng)列車(chē)停車(chē)；
g、施工人員施工完畢撤離施工地點(diǎn)時(shí)發(fā)送撤離信息至車(chē)站監(jiān)控終端后關(guān)閉地面預(yù)警終端，車(chē)站工作人員將施工路段加入正常行駛列車(chē)路線。
本發(fā)明的有益效果為：通過(guò)地面預(yù)警終端、車(chē)載預(yù)警終端和車(chē)站監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)了施工人員、火車(chē)司機(jī)和車(chē)站工作人員三方面聯(lián)合的鐵路施工安全防護(hù)預(yù)警，極大的提高了鐵路施工安全防護(hù)預(yù)警的有效性，確保了鐵路施工人員的安全性；同時(shí)，以arm架構(gòu)下的stm32硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)的性能遠(yuǎn)好于通過(guò)單片機(jī)來(lái)開(kāi)發(fā)；此外本系統(tǒng)簡(jiǎn)單、便捷，成本低廉，可實(shí)施性極強(qiáng)；結(jié)合列車(chē)制動(dòng)裝置自動(dòng)制動(dòng)列車(chē)停車(chē)，避免由于列車(chē)工作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)情況時(shí)保證施工人員的安全；針對(duì)高速鐵路線路和非高速鐵路線路分別布置點(diǎn)式電磁感應(yīng)器，使本發(fā)明適用性更廣。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明提供的一種鐵路施工安全防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)的邏輯示意框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的一種用于鐵路施工安全防護(hù)的預(yù)警系統(tǒng)，包括地面預(yù)警終端、車(chē)載預(yù)警終端和車(chē)站監(jiān)控終端，所述車(chē)載預(yù)警終端包括車(chē)載處理器模塊以及與車(chē)載處理器模塊連接的第一無(wú)線通信模塊、第二無(wú)線通信模塊和第一報(bào)警模塊，所述車(chē)載處理器模塊將列車(chē)行駛信息傳送至地面預(yù)警終端和車(chē)站監(jiān)控終端；所述地面預(yù)警終端包括地面處理器模塊以及與地面處理器模塊連接的第二無(wú)線通信模塊、第三無(wú)線通信模塊、gps定位模塊和第二報(bào)警模塊，所述地面處理器模塊接收gps定位模塊采集的施工地點(diǎn)的位置信息并傳送至車(chē)站監(jiān)控終端；所述車(chē)站監(jiān)控終端包括車(chē)站處理器模塊、地圖模塊以及與車(chē)站處理器模塊連接的第二無(wú)線通信模塊、第三無(wú)線通信模塊、第三報(bào)警模塊和顯示器，所述顯示器連接地圖模塊，將施工地點(diǎn)的位置信號(hào)在地圖模塊傳送的地圖上顯示出來(lái)，當(dāng)有施工地點(diǎn)顯示在顯示器上顯示時(shí)第三報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，車(chē)站工作人員調(diào)整列車(chē)線路避開(kāi)施工地點(diǎn)；所述車(chē)載預(yù)警終端和地面預(yù)警終端通過(guò)第一無(wú)線通信模塊連接，所述地面預(yù)警終端和車(chē)站監(jiān)控終端通過(guò)第二無(wú)線通信模塊連接，所述車(chē)站監(jiān)控終端和車(chē)載預(yù)警終端通過(guò)第三無(wú)線通信終端連接；當(dāng)列車(chē)與施工地點(diǎn)之間的距離小于地面預(yù)警終端和車(chē)載預(yù)警終端的第一無(wú)線通信模塊的通信距離時(shí)，第一報(bào)警模塊、第二報(bào)警模塊和第三報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)。
本實(shí)施例中車(chē)載處理器模塊、地面處理器模塊和車(chē)站處理器模塊中的處理器為arm架構(gòu)下的stm32硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，性能好于傳統(tǒng)系統(tǒng)中使用的單片機(jī)。
本實(shí)施例中地面預(yù)警終端和車(chē)載預(yù)警終端的第一無(wú)線通信模塊采用型號(hào)為e50-ttl-100的無(wú)線通信模塊，具有低功耗、穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)。該模塊的的通信距離為2000米，以普通列車(chē)100km/h的速度計(jì)算，列車(chē)距施工區(qū)有一分鐘的時(shí)間，工人聽(tīng)到警報(bào)后有足夠的時(shí)間趨避。在地面預(yù)警終端的第一無(wú)線通信模塊的發(fā)射機(jī)末端設(shè)置一功率放大器增大通信距離或者第一無(wú)線通信模塊采用型號(hào)為apc810的無(wú)線通信模塊，其通信距離為5000米。
本實(shí)施例中第二無(wú)線通信模塊為gprs模塊，gprs無(wú)線通信模塊具有傳輸速度快、距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定的特點(diǎn)。
本實(shí)施例中第三無(wú)線通信模塊是模擬鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)gsm-r進(jìn)行信息交互，gsm-r系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)為鐵路通信設(shè)計(jì)的綜合專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，通信穩(wěn)定，大量應(yīng)用在鐵路調(diào)度和通信中。
本實(shí)施例中，施工地點(diǎn)在高鐵路線上時(shí)，在距離施工地點(diǎn)4000米處設(shè)置一個(gè)點(diǎn)式電磁感應(yīng)器；施工地點(diǎn)在非高速鐵路線路上時(shí)，在距離施工地點(diǎn)1500米處設(shè)置一個(gè)點(diǎn)式電磁感應(yīng)器；車(chē)載預(yù)警終端設(shè)置相同的點(diǎn)式電磁感應(yīng)器和列車(chē)制動(dòng)裝置，并與車(chē)載處理器模塊連接。便于在列車(chē)司機(jī)未及時(shí)停止列車(chē)時(shí)自動(dòng)制動(dòng)停下列車(chē)。
點(diǎn)式電磁感應(yīng)器是一種用來(lái)“感知”物體接近的元件，利用磁感應(yīng)原理，將距離物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。將點(diǎn)式電磁感應(yīng)器卡在鐵軌上，當(dāng)車(chē)輪經(jīng)過(guò)點(diǎn)式電磁感應(yīng)器上方時(shí)，點(diǎn)式電磁感應(yīng)器感應(yīng)并傳送出輸出信號(hào)。
本實(shí)施例中列車(chē)制動(dòng)裝置采用ztl型自動(dòng)停車(chē)設(shè)備，ztl型自動(dòng)停車(chē)設(shè)備于1980年12月通過(guò)中國(guó)鐵道部技術(shù)鑒定并在全路迅速推廣使用，目前，全路運(yùn)用機(jī)車(chē)絕大多數(shù)已經(jīng)安裝，對(duì)保證行車(chē)安全、防止冒進(jìn)信號(hào)起到了一定作用。
本實(shí)施例中，圖像處理顯示模塊包括地圖模塊和顯示器，所述地圖模塊采用sdk軟件開(kāi)發(fā)工具包進(jìn)行開(kāi)發(fā)后與gps定位模塊傳送至車(chē)站監(jiān)控終端的施工地點(diǎn)的位置信息匹配后顯示在顯示器上，sdk是常用的一種軟件開(kāi)發(fā)工具包，下載的地圖通過(guò)此開(kāi)發(fā)后與gps數(shù)據(jù)匹配顯示在顯示器上。另外圖像處理顯示模塊也可以為計(jì)算機(jī)，接收gps定位模塊傳送至車(chē)站監(jiān)控終端的施工地點(diǎn)的位置信息并顯示在事先下載開(kāi)發(fā)的地圖中。
本實(shí)施例中地面預(yù)警終端集成為一小型手持設(shè)備，地面預(yù)警終端還包括與地面處理器模塊連接的鋰電池，便于外出施工時(shí)攜帶。
本發(fā)明的實(shí)施方法為：
a、施工地點(diǎn)的施工人員將gps定位模塊采集的位置信息通過(guò)地面預(yù)警終端發(fā)送到車(chē)站監(jiān)控終端，車(chē)站監(jiān)控終端的圖像處理顯示模塊顯示施工地點(diǎn)的位置信息且第三報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)；
b、車(chē)站工作人員聽(tīng)到警報(bào)確認(rèn)施工地點(diǎn)，調(diào)整列車(chē)行駛路線不放行列車(chē)到前方處于天窗期的施工路段；
c、有列車(chē)錯(cuò)誤進(jìn)入處于天窗期的施工路段時(shí)，當(dāng)列車(chē)與施工地點(diǎn)的距離小于車(chē)載預(yù)警終端與地面預(yù)警終端的第一無(wú)線通信模塊的傳輸距離時(shí)，第一報(bào)警模塊、第二報(bào)警模塊和第三報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，施工人員撤離施工地點(diǎn)；
d、施工人員聽(tīng)到警報(bào)并及時(shí)行動(dòng)時(shí)執(zhí)行步驟e，當(dāng)施工人員未及時(shí)撤離時(shí)執(zhí)行步驟f；
e、所有施工人員撤離時(shí)關(guān)閉地面預(yù)警終端，第一報(bào)警模塊、第二報(bào)警模塊和第三報(bào)警模塊解除警報(bào)，列車(chē)以正常行駛速度通過(guò)施工路段；
f、當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)設(shè)置的點(diǎn)式電磁感應(yīng)器時(shí)，車(chē)載的電磁感應(yīng)器接收到地面設(shè)置的點(diǎn)式電磁感應(yīng)器發(fā)出的信號(hào)，列車(chē)制動(dòng)裝置開(kāi)始自動(dòng)制動(dòng)列車(chē)停車(chē)；
g、施工人員施工完畢撤離施工地點(diǎn)時(shí)發(fā)送撤離信息至車(chē)站監(jiān)控終端后關(guān)閉地面預(yù)警終端，車(chē)站工作人員將施工路段加入正常行駛列車(chē)路線。
本發(fā)明的工作原理為：
本發(fā)明與傳統(tǒng)鐵路施工安全防護(hù)預(yù)警裝置的根本區(qū)別在于，不僅設(shè)置有地面預(yù)警終端和車(chē)載預(yù)警終端，還設(shè)置有車(chē)站監(jiān)控終端。其中，地面預(yù)警裝置可以集成制作為一個(gè)較小的手持終端，方便攜帶。在地面預(yù)警裝置啟用時(shí)，地面預(yù)警終端與車(chē)站監(jiān)控預(yù)警終端通過(guò)第二無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信，同時(shí)將地面終端gps模塊測(cè)出的位置信息傳輸?shù)杰?chē)站監(jiān)控終端，車(chē)站監(jiān)控終端的顯示屏上將地面終端的實(shí)時(shí)位置信息以地圖形式直觀的反映出來(lái)，同時(shí)第三報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，提醒車(chē)站工作人員線路施工情況，車(chē)站工作人員調(diào)整列車(chē)線路避開(kāi)施工地點(diǎn)，以免工作人員忘記前方線路正在施工，誤將列車(chē)放行到前方路段，造成事故。
另外，車(chē)載預(yù)警終端通過(guò)第一無(wú)線通信模塊與地面預(yù)警終端通信，當(dāng)列車(chē)與施工地點(diǎn)的距離小于地面預(yù)警終端和車(chē)載預(yù)警終端的第一無(wú)線通信模塊的傳輸距離時(shí)，車(chē)載預(yù)警終端與地面預(yù)警終端實(shí)現(xiàn)通信，同時(shí)地面預(yù)警終端和車(chē)載預(yù)警終端的報(bào)警模塊都發(fā)出語(yǔ)音警報(bào)，車(chē)載預(yù)警終端的第一報(bào)警模塊發(fā)出預(yù)設(shè)的比如“前方正在施工，請(qǐng)立即制動(dòng)”的語(yǔ)音，地面預(yù)警終端的第二報(bào)警模塊發(fā)出預(yù)設(shè)的比如“列車(chē)到來(lái)，請(qǐng)立即趨避的語(yǔ)音。
這樣從火車(chē)司機(jī)、施工人員和車(chē)站工作人員三個(gè)方面對(duì)鐵路線路施工人員進(jìn)行安全防護(hù)，可以極大的提高鐵路線路施工人員的安全性。
且當(dāng)施工人員無(wú)法及時(shí)撤離且列車(chē)司機(jī)未及時(shí)停車(chē)時(shí)，列車(chē)在通過(guò)設(shè)置在鐵路上的點(diǎn)式電磁感應(yīng)器的位置處時(shí)，列車(chē)制動(dòng)裝置可以自動(dòng)制動(dòng)列車(chē)停車(chē)，增強(qiáng)了鐵路施工的安全性。
同時(shí)，系統(tǒng)采用性能更好的嵌入式arm模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性更好。此外，系統(tǒng)采用的模塊均為低功耗，性能優(yōu)良的模塊，因此系統(tǒng)簡(jiǎn)單、便捷，成本低廉，可實(shí)施性極強(qiáng)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。