铁路车站调车作业综合监控系统设计及模块模式

3.0 闻远设计 2023-08-13 33 4 25.37KB 5 页 2光币

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铁路车站调车作业综合监控系统设计及模块模

式

摘要：为了控制车站内移动因素的有序交互与运行，保障车站调车作业安全，提出建立车站调

车作业综合监控系统设计方案，在分析系统总体方案设计的基础上，对车站调车作业综合监控

系统的硬件架构和软件架构进行设计，并对系统中作业监控、信息管理、综合图形化显示、数

据管理等功能模块进行详细说明。调车作业综合监控系统实现了对站内调车作业移动对象作业

过程的整体协调，可为车站调车作业安全管控提供重要的技防支撑，并提供作业过程分析统计

平台，提升车站调车作业的安全性和信息化水平。

　　关键词：调车作业；安全防护；预警；移动；信息化；

Department of Track, Communication & Signaling and Power Supply, China State Railway Group

Co.,Ltd. Signal & Communication Research Institute, China Academy of Railway Sciences

Corporation Limited

Abstract:In order to control the orderly interaction and operation of moving factors in the station and

ensure the safety of station shunting operation, in this paper, a design scheme of integrated monitoring

system for station shunting operation is proposed. Based on analyzing the overall scheme design of the

system, the hardware and software architecture of the system are designed, and the function modules

of operation monitoring, information management, comprehensive graphical display, data

management and so on are described in detail. The shunting operation integrated monitoring system

realizes the overall coordination of the operation process of the moving object in the station shunting

operation, provides important technical support for the safety control of the station shunting operation,

and provides the operation process analysis and statistics platform to elevate the safety and

information level of the station shunting operation.

Keyword:Shunting Operation; Safety Protection; Early Warning; Movement; IT Application;

调车作业是铁路运输生产重要的组成部分，其安全管理也是影响铁路运输安全的重要环节。调

车作业需要车站室内外跨部门的多工种人员间密切协调配合，具有流程复杂、点多面广、易受

天气条件影响等特点[1,2],其主要安全风险来源于人员、机车、车辆等移动因素之间的运行协调

不畅。在机车运行控制方面，近年来在全路陆续装备的无线调车机车信号和监控系统（STP）

已经实现了防止闯蓝灯、挤道岔、冲撞土挡、越出站界、超速运行等功能[3],在其他方面目前

未形成有效的控制措施。为有序控制调车作业中移动因素的交互与运行，形成与指挥环节的高

效沟通，通过对 STP 系统扩充，建立车站调车作业综合监控系统，以实现信息实时共享、运行

预警与控制，防止调车安全事故发生。

　　 1　铁路车站调车作业综合监控系统设计

1.1 总体方案设计

铁路车站调车作业综合监控系统对移动因素的有序交互与运行控制，并与指挥环节进行高效沟

通。实现这一目标的基本条件是对移动对象的精确定位，并通过高实时性的无线通信网络进行

信息交互，通过信息交互计算各移动对象的防护控制模式，将系统中的各对象动态信息在指挥

环节进行集中显示。系统总体方案设计主要包括以下 4个方面。

（1）移动对象精确定位。站场内的移动对象包括机车、车辆、人员等，从安全防护需求分

析，不仅需要精确定位，而且还需要保障定位的实时性。目前符合这一要求且应用较为成熟的

是卫星定位技术。其中，北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主

建设、独立运行的卫星导航系统，在安全、自主、兼容等方面的特点适合应用于铁路。随着北

斗卫星导航系统日趋完备，使用北斗卫星导航系统为核心，同时兼容 GPS,GLONASS 等全球导

航卫星系统，并采用RTK 载波相位差分技术以实现更高精度定位[4,5].

（2）站内实时无线通信。要达到站场内的人员、设备高效互联的目的，需要建立高带宽、高

实时性的无线通信网络，此外，还应考虑网络安全性及网络稳定性的要求。基于以上因素，选

用铁路宽带移动通信系统（LTE-R）[6],并预留将来的 5G-R 接口。依托无线通信网络，实现实

时数据通信、语音通信、图像及视频低时延传输等，为数据综合处理及智能分析提供基础保障

[7].

（3）安全预警及防护。对站内调车作业涉及的人员、机车、车辆等移动对象的位置及状态信

息进行综合处理，智能识别相机、激光雷达、毫米波雷达的探测数据，计算移动对象之间、移

动对象与防护关键点（包括信号机、道岔、尽头线土挡、站界等）之间的相互运动关系，对达

到相应条件的移动对象进行预警和防护。

（4）信息综合展示及分析。以图形化的方式将站内人员、机车、车辆等移动对象的位置及状

态显示在站场平面图中，结合站内信号设备状态进行一体化展示，调车指挥人员可通过显示界

面对站内调车相关要素一目了然，充分发挥数据的生产力，提高调车指挥及作业效率。对调车

全程数据进行记录，为分析及改进调车作业管理提供依据。

1.2 硬件架构设计

车站调车作业综合监控系统借鉴 STP 系统架构并进行了相应扩展，包括地面设备、车载设备、

便携设备。地面设备包括地面中心服务器、卫星差分基站、综合展示大屏等；车载设备包括车

载主机、组合天线（含卫星定位、无线通信天线）等；便携设备包括手持终端、便携测距设备

等。

（1）地面设备。地面中心服务器是系统中执行对站内移动对象实时位置追踪、计算控制指令

的核心设备。地面中心服务器与计算机联锁系统接口，获取信号、道岔、轨道电路区段信息，

根据移动对象的位置、状态计算其在站场中的调车进路开放信息，通过无线通信网络发送到车

载设备；同时，地面中心服务器与车站信息系统接口，接收调车作业计划通知单，发送至机车

进行显示和打印。卫星差分基站提供车站内的高精度位置修正服务，通过无线通信网络将差分

数据发送到移动端，移动端同时接收卫星数据和差分数据，通过实时解算后，得到高精度的卫

星定位坐标。综合展示大屏接收地面中心服务器发送的站场状态、移动对象位置及状态信息

等，进行一体化图形显示。

（2）车载设备。车载主机与机车既有的列车运行监控装置（LKJ）连接，获取机车的运行方

向、工况等信息，通过无线通信网络发送至地面中心服务器，同时接收地面中心服务器的控制

指令，经校核运算后发送至 LKJ,进行站场图、机车信号显示及限速控制。车载主机内置了无线

通信模块和卫星定位模块，通过组合天线接收卫星定位信息和无线通信信息。

（3）便携设备。手持终端是室外作业人员随身携带的终端，采集卫星定位数据、语音通话数

据、图像及视频数据等，通过无线与地面中心服务器进行数据交互。便携测距设备是一个小型

的运行环境数据采集器，由调车员将其吸附在推进车列的车辆前端，探测推进前方 200 m 内的

图像、激光雷达、毫米波雷达数据，经识别处理后无线传输至中心服务器。

车站调车作业综合监控系统硬件架构如图1所示。

1.3 软件架构设计

在系统硬件架构搭建的基础上，根据数据流向设计软件架构，管理数据安全传输及转化融合，

实现系统功能。车站调车作业综合监控系统软件架构包含数据采集层、数据传输层、逻辑处理

层、图形化展示层。

（1）数据采集层。从各终端及外部系统采集数据并转换为规定格式，包括从车站计算机联锁

系统采集站场联锁状态数据、从各移动对象采集位置和状态等移动对象数据、从作业人员采集

的语音通话和图像视频等人员交互数据、从卫星差分基站采集定位差分数据、从便携测距设备

采集的图像和雷达数据等，并将数据进行整理，转换为系统标准格式数据。

（2）数据传输层。对数据进行压缩、加密和优先级排序后，通过无线通信网络传输至下一

层。针对不同类型数据采用不同的压缩算法，尤其对动态视频数据采用流媒体压缩技术，可以

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摘要：

铁路车站调车作业综合监控系统设计及模块模式摘要：为了控制车站内移动因素的有序交互与运行，保障车站调车作业安全，提出建立车站调车作业综合监控系统设计方案，在分析系统总体方案设计的基础上，对车站调车作业综合监控系统的硬件架构和软件架构进行设计，并对系统中作业监控、信息管理、综合图形化显示、数据管理等功能模块进行详细说明。调车作业综合监控系统实现了对站内调车作业移动对象作业过程的整体协调，可为车站调车作业安全管控提供重要的技防支撑，并提供作业过程分析统计平台，提升车站调车作业的安全性和信息化水平。　　关键词：调车作业；安全防护；预警；移动；信息化；DepartmentofTrack,Communic...

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