本发明公开了一种自轮运转特种设备调车监控方法及系统，可在自轮运转特种设备上直观显示车列运行前方的进路开放条件、限速条件等，通过轨道车运行控制设备(GYK)进行运行速度监控；在自轮运转特种设备上显示车站站场图及信号、道岔、轨道电路的实时状态信息，自轮运转特种设备的前方调车信号等；在维护终端上进行自轮运转特种设备在车站内调车作业的全程记录，包括站场状态、自轮运转特种设备状态、人员操作信息等，并可通过分析软件进行分析、统计。
1.一种自轮运转特种设备调车监控方法，其特征在于，包括：
地面设备根据自轮运转特种设备的运行方向，搜索前方的进路开放状态、道岔限速状态与存留车状态信息，并发送给安装在自轮运转特种设备上的车载设备，由车载设备进行信息校核及编码后传输至轨道车运行控制设备，轨道车运行控制设备进行综合运算确定限速曲线，实现运行速度监控；
同时，地面设备还将采集到的站场信息与调车信号发送至车载设备，由车载设备将站场信息与调车信号重新处理并编码后发送给轨道车运行控制设备，由轨道车运行控制设备进行调车信号的显示，并由轨道车运行控制设备中的人机界面单元根据存储的站场数据绘制车站站场图，再将站场信息动态显示到车站站场图上；
自轮运转特种设备通过卫星定位的方式进行初始定位：通过卫星定位结合站间链路表、区间位置确认、GYK传送的车站信息进行自轮运转特种设备初始定位，并通过轨道电路占用状态变化、走行相对位移与车列的当前位置进行多重校核，包括：初始定位：当自轮运转特种设备由前一车站离开时，车载设备中的车载主机根据自轮运转特种设备离开的区段结合站间链路表，计算出自轮运转特种设备进入下一车站时可能的进入区段，作为初始定位的第一个判断条件；通过区间位置确认区，在各接发车方向的非邻近区间区域提前进行进站接车进路预判，将预判结果作为初始定位的第二个判断条件；
自轮运转特种设备在区间运行时，轨道车运行控制设备工作于正常监控模式，将前方车站的代码发到车载主机，进入车站区域时，车载主机将其作为初始定位的第三个判断条件；结合上述三个判断条件及实时的卫星定位结果进行初始定位；
多重校核：当自轮运转特种设备接近车站并完成初始定位后，每走过一个区段，车载设备会将自轮运转特种设备走行位移值与区段长度数值进行校核，若这两个值的差值满足要求则校核通过；一条进路包含多个区段，自轮运转特种设备每经过一个区段都要进行上述校核过程；当自轮运转特种设备进入股道后，车载设备计算出所经过区段的校核通过比例，若没有达到设定的值，则需要在进行调车作业时重新定位；同时，在自轮运转特种设备进入股道前，车载设备会检查前方股道的占用情况；当前方股道占用时，车载设备检查卫星定位结果与自轮运转特种设备当前位置是否一致，若不一致的，则在进行调车作业时重新定位。
2.根据权利要求1所述的一种自轮运转特种设备调车监控方法，其特征在于，地面设备中的地面主机还实时的将站场信息、自轮运转特种设备的工况、系统内各设备的工作状态以及网络通信状态通过以太网发送到电务维护终端，电务维护终端实时显示接收到的信息，并存入数据库；
之后，能够通过电务维护终端的查询回放模块，对指定时段内的数据进行查询分析，或进行显示界面回放。
3.根据权利要求1所述的一种自轮运转特种设备调车监控方法，其特征在于，通过卫星定位，自轮运转特种设备在调车作业控制区内进行调车作业时，轨道车运行控制设备根据司机操作将控制模式转换为调车模式。
4.一种自轮运转特种设备调车监控系统，其特征在于，包括：
地面设备，用于根据自轮运转特种设备的运行方向，搜索前方的进路开放状态、道岔限速状态与存留车状态信息，并发送给安装在自轮运转特种设备的车载设备；还用于将采集到的站场信息与调车信号发送至车载设备；
车载设备，用于进行信息校核及编码后传输至轨道车运行控制设备；还用于将站场信息与调车信号重新处理并编码后发送给轨道车运行控制设备；
轨道车运行控制设备，用于进行综合运算确定限速曲线，实现运行速度监控；还用于进行调车信号的显示，并由人机界面单元根据存储的站场数据绘制车站站场图，再将站场信息动态显示到车站站场图上；
自轮运转特种设备通过卫星定位的方式进行初始定位：通过卫星定位结合站间链路表、区间位置确认、GYK传送的车站信息进行自轮运转特种设备初始定位，并通过轨道电路占用状态变化、走行相对位移与车列的当前位置进行多重校核，包括：初始定位：当自轮运转特种设备由前一车站离开时，车载设备中的车载主机根据自轮运转特种设备离开的区段结合站间链路表，计算出自轮运转特种设备进入下一车站时可能的进入区段，作为初始定位的第一个判断条件；通过区间位置确认区，在各接发车方向的非邻近区间区域提前进行进站接车进路预判，将预判结果作为初始定位的第二个判断条件；
自轮运转特种设备在区间运行时，轨道车运行控制设备工作于正常监控模式，将前方车站的代码发到车载主机，进入车站区域时，车载主机将其作为初始定位的第三个判断条件；结合上述三个判断条件及实时的卫星定位结果进行初始定位；
多重校核：当自轮运转特种设备接近车站并完成初始定位后，每走过一个区段，车载设备会将自轮运转特种设备走行位移值与区段长度数值进行校核，若这两个值的差值满足要求则校核通过；一条进路包含多个区段，自轮运转特种设备每经过一个区段都要进行上述校核过程；当自轮运转特种设备进入股道后，车载设备计算出所经过区段的校核通过比例，若没有达到设定的值，则需要在进行调车作业时重新定位；同时，在自轮运转特种设备进入股道前，车载设备会检查前方股道的占用情况；当前方股道占用时，车载设备检查卫星定位结果与自轮运转特种设备当前位置是否一致，若不一致的，则在进行调车作业时重新定位。
5.根据权利要求4所述的一种自轮运转特种设备调车监控系统，其特征在于，地面设备中的地面主机还实时的将站场信息、自轮运转特种设备的工况、系统内各设备的工作状态以及网络通信状态通过以太网发送到电务维护终端，电务维护终端实时显示接收到的信息，并存入数据库；
之后，能够通过电务维护终端的查询回放模块，对指定时段内的数据进行查询分析，或进行显示界面回放。
6.根据权利要求4所述的一种自轮运转特种设备调车监控系统，其特征在于，通过卫星定位，自轮运转特种设备在调车作业控制区内进行调车作业时，轨道车运行控制设备根据司机操作将控制模式转换为调车模式。
一种自轮运转特种设备调车监控方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种自轮运转特种设备调车监控方法及系统。
背景技术
[0002] 自轮运转特种设备是指在铁路营业线上、新建铁路工程线上运行的轨道车及专用车辆，自轮运转特种设备种类为：重型轨道车(含运行控制设备、无线列调)和轨道平车(含起重轨道平车、收轨轨道平车)，大、中型养路机械、架桥机等，主要用于铁路建设、设备修理、抢险等工作的主要设备。自轮运转特种设备是铁路施工、维修作业等不可或缺的，运用机动灵活，配属于工务、电务、供电、工程等各单位。随着我国铁路建设的飞速发展，自轮运转特种设备的装备量也越来越多，在发挥装备作用的同时，也经常发生行车安全事故，严重影响铁路运输的安全。
[0003] 自轮运转特种设备的运用事故，除了与操作人员的素质及培训水平有关外，安全措施不完善，行车安全控制存在盲区也是重要原因。自轮运转特种设备的运用存在无规律性，作业分散，操作人员对作业区域比较陌生。在自轮运转特种设备上配备的轨道车运行控制设备(GYK)可对机车信号信息进行限速，防止自轮运转特种设备越过关闭的列车信号机。
[0004] 但在调车作业时，目前主要通过如下方式实现：自轮运转特种设备在车站内进行调车作业时，司机将GYK的工作模式设置为“调车模式”，在此模式下，GYK设定限制速度为40km/h，司机以低于40km/h的速度目视地面调车信号进行作业。即，GYK无法接收调车信号的显示，只能按照调车作业的最高限速控制，因而主要存在如下三个方面的缺陷：
[0005] 1)GYK无法接收地面调车信号，只能依靠司机瞭望信号行车，在雨、雪、雾等天气或司机疲劳状态下容易发生行车事故。
[0006] 2)GYK在调车模式下只设置了固定限速40km/h，无法针对具体的进路开放情况进行动态控制，在站场内走行存在超速风险。
[0007] 3)自轮运转特种设备运用的地域范围大，作业分散，操作人员对作业区域比较陌生，无法通过GYK了解站场情况。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种自轮运转特种设备调车监控方法及系统，可以实现自轮运转特种设备在车站内调车作业时进行有效的速度监控和全面的作业记录。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0010] (与权利要求相对应)。
[0011] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过采集站场内信号设备的状态信息，追踪自轮运转特种设备在车站集中区内的位置，并根据自轮运转特种设备运行前方的进路开放情况对其运行过程进行监控；解决自轮运转特种设备在车站内进行调车作业时没有有效的监控技术手段，经常发生行车安全事故的问题。
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0013] 图1为本发明实施例提供的一种自轮运转特种设备调车监控方法的流程图；
[0014] 图2为本发明实施例提供的一种自轮运转特种设备调车监控系统的示意图。
具体实施方式
[0015] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0016] 本发明实施例提供一种自轮运转特种设备调车监控方法，可在自轮运转特种设备上直观显示车列运行前方的进路开放条件、限速条件等，通过轨道车运行控制设备(GYK)进行运行速度监控；在自轮运转特种设备上显示车站站场图及信号、道岔、轨道电路的实时状态信息，自轮运转特种设备的前方调车信号等；在维护终端上进行自轮运转特种设备在车站内调车作业的全程记录，包括站场状态、自轮运转特种设备状态、人员操作信息等，并可通过分析软件进行分析、统计；自轮运转特种设备运行到铁路沿线各车站后自动调用相应车站数据进行调车监控，如图1所示，该方法实现过程如下：
[0017] 地面设备根据自轮运转特种设备的运行方向，搜索前方的进路开放状态、道岔限速状态与存留车状态信息，并发送给安装在自轮运转特种设备上的车载设备，由车载设备进行信息校核及编码后传输至轨道车运行控制设备，轨道车运行控制设备进行综合运算确定限速曲线，实现运行速度监控；
[0018] 同时，地面设备还将采集到的站场信息与调车信号发送至车载设备，由车载设备将站场信息与调车信号重新处理并编码后发送给轨道车运行控制设备，由轨道车运行控制设备进行调车信号的显示，并由轨道车运行控制设备中的人机界面单元(DMI)根据存储的站场数据绘制车站站场图，再将站场信息动态显示到车站站场图上。在站场显示方面，设计了融合图形、设备名称、设备关键信息的站场图形文件，安装在DMI中，轨道车运行控制设备根据系统发送的实时信息，在自轮运转特种设备上显示车站站场图及信号、道岔、轨道电路的实时状态信息，前方调车信号等。站场图形文件可通过文件传输协议从车载设备自动传输给DMI，从而减少人工维护设备的工作量，并保障文件版本的一致性。
[0019] 本发明实施例中，调车信号是指自轮运转特种设备前方第一架信号机的状态；可以由地面设备根据站场信息和自轮运转特种设备的位置计算得到。
[0020] 此外，地面设备中的地面主机还实时的将站场信息、自轮运转特种设备的工况、系统内各设备的工作状态以及网络通信状态通过以太网发送到电务维护终端，电务维护终端实时显示接收到的信息，并存入数据库；之后，能够通过电务维护终端的查询回放模块，对指定时段内的数据进行查询分析，或进行显示界面回放。查询及回放的数据包括了自轮运转特种设备运行中的各种重要状态，可体现自轮运转特种设备的详细运行、操作、进路环境变化等过程，可作为作业统计、效率计算、事故分析的依据。
[0021] 本发明实施例中，自轮运转特种设备可以通过地面应答器或者卫星定位的方式进行初始定位。
[0022] 1、通过地面应答器定位。
[0023] 车载设备主要包括：车载主机、数传电台及其天线、查询器及其天线。
[0024] 如果通过地面应答器进行初始定位，查询器天线越过站场出入口处轨道内安装的应答器时，查询器将接收到存储在应答器内的信息，并将应答器内的信息发送给车载主机；车载主机解析应答器信息中的站号与场号信息，与存储的站场数据进行匹配，识别出自轮运转特种设备在站场内的位置，并根据站场数据中存储的频道信息切换数传电台的工作频率，并将自轮运转特种设备在站场内的位置发送给地面设备，完成初始定位。
[0025] 此后，车载主机与地面主机可以通过数传电台进行数据通信，数据通信包含了前文所提到“进路开放状态、道岔限速状态、存留车状态”、“站场信息与调车信号”等；站场信息主要包括：站内信号机、道岔、轨道电路的实时状态信息。还包含自轮运转特种设备相对走行位移值，地面设备还根据车载设备记录的自轮运转特种设备相对走行位移值对自轮运转特种设备进行跟踪(即根据相对走行位移值及周边轨道电路占用变化情况实时更新自轮运转特种设备的位置)。
[0026] 2、通过卫星定位。
[0027] 采用卫星定位方式时，当自轮运转特种设备接近车站，车载设备由站间链路表计算出上一个车站到本车站可能进入的区段，再通过区间位置确认、GYK传送的车站信息、卫星定位测得的经纬度等多信息确定自轮运转特种设备所在位置，进行入网注册申请，车载设备处于站内调车的准备状态。在进站过程中，车载主机将轨道电路占用状态变化、走行相对位移等与车列的当前位置进行多重校核，只有多重校核正确后，才确认自轮运转特种设备初始定位正确。当自轮运转特种设备在调车作业控制区内进行调车作业时，轨道车运行控制设备根据司机的操作将控制模式转换为调车模式，DMI将按站内调车监控状态显示。在未能进行上述校核时，需司机在DMI上对系统的定位结果进行确认操作，确认定位无误后系统进入正常的调车监控防护模式。
[0028] 相关的定位及多重校核过程如下：
[0029] 1)初始定位：当自轮运转特种设备由前一车站离开时，车载设备中的车载主机根据自轮运转特种设备离开的区段结合站间链路表，计算出自轮运转特种设备进入下一车站时可能的进入区段，作为初始定位的第一个判断条件；通过区间位置确认区，在各接发车方向的非邻近区间区域提前进行进站接车进路预判，将预判结果作为初始定位的第二个判断条件；自轮运转特种设备在区间运行时，轨道车运行控制设备工作于正常监控模式，将前方车站的代码发到车载主机，进入车站区域时，车载主机将其作为初始定位的第三个判断条件；结合上述三个判断条件及实时的卫星定位结果进行初始定位。
[0030] 具体如下：自轮运转特种设备上的车载主机中存储了站间链路表，站间链路表中记录了相邻车站之间的区段连接关系。例如：从A站的A1区段出站时，必然到达B站的B5区段或B6区段，而从B站的B5区段出站时，必然到达A站的A1区段，等等。
[0031] 区间位置确认区是在车站外部的区间线路上划定一个定位区，自轮运转特种设备进入这个区内时，可以确定自轮运转特种设备可能即将从车站的某一个或几个区段进入车站。
[0032] 轨道车运行控制设备(GYK)在区间以监控模式运行时，会根据司机选择的交路数据及运行里程计算出当前所在的车站的代码，GYK将这个代码发送给车载主机。
[0033] 以自轮运转特种设备从A站离开进入B站为例：
[0034] 从A站离开时，判断出即将从B5区段或B6区段进入B站，此为第一个判断条件；
[0035] 即将进入B站时，通过B站外的区间位置确认区，判断出即将从B站的B5区进入B站，此为第二个判断条件；
[0036] 刚进入B站时，接收到GYK发送的车站代码B，此为第三个判断条件。
[0037] 进站过程中，综合以上第一～第三个判断条件及实时的卫星定位坐标，定位出自轮运转特种设备运行在B站的B5区段上，完成初始定位过程。
[0038] 2)多重校核：当自轮运转特种设备接近车站并完成初始定位后，每走过一个区段，车载设备会将自轮运转特种设备走行位移值与区段长度数值进行校核，若这两个值的差值满足要求则校核通过；一条进路包含多个区段，自轮运转特种设备每经过一个区段都要进行上述校核过程；当自轮运转特种设备进入股道后，车载设备计算出所经过区段的校核通过比例，若没有达到设定的值，则需要在进行调车作业时重新定位；同时，在自轮运转特种设备进入股道前，车载设备会检查前方股道的占用情况；当前方股道占用时，车载设备检查卫星定位结果与自轮运转特种设备当前位置是否一致，若不一致的，则在进行调车作业时重新定位。
[0039] 具体如下：
[0040] 在道岔区内每经过一个区段，车载设备首先在存储的站场数据中取出这个区段的长度L1，离开这个区段时，车载主机计算出自轮运转特种设备在这个区段上共运行了L2，一般情况下L1与L2的差值应在一定范围内。
[0041] 即将进入股道时，由卫星定位判断的进入股道时间为T1，股道的状态由空闲变为占用时间为T2，T1与T2差值应在一定范围内。
[0042] 本发明实施例上述方案可以实现自轮运转特种设备在车站内调车作业时进行有效的速度监控和全面的作业记录：
[0043] 1、在自轮运转特种设备上直观显示车列运行前方的进路开放条件、限速条件等，通过轨道车运行控制设备(GYK)进行运行速度监控。
[0044] 2、实现在自轮运转特种设备上显示车站站场图及信号、道岔、轨道电路的实时状态信息，自轮运转特种设备的前方调车信号等。
[0045] 3、实现自轮运转特种设备在车站内调车作业的全程记录，包括站场状态、自轮运转特种设备状态、人员操作信息等，并可通过分析软件进行分析、统计。
[0046] 4、将铁路局内所有重要车站站场数据在车载设备上存储，自轮运转特种设备运行到各车站后自动调用相应车站数据进行调车监控。
[0047] 本发明另一实施例还提供一种自轮运转特种设备调车监控系统，该系统可以用于实现前文所述的调车监控方法，如图2所示，该系统主要包括：
[0048] 地面设备，用于根据自轮运转特种设备的运行方向，搜索前方的进路开放状态、道岔限速状态与存留车状态信息，并发送给安装在自轮运转特种设备的车载设备；还用于将采集到的站场信息与调车信号发送至车载设备；
[0049] 车载设备，用于进行信息校核及编码后传输至轨道车运行控制设备；还用于将站场信息与调车信号重新处理并编码后发送给轨道车运行控制设备；
[0050] 轨道车运行控制设备，用于进行综合运算确定限速曲线，实现运行速度监控；还用于进行调车信号的显示，并由人机界面单元根据存储的站场数据绘制车站站场图，再将站场信息动态显示到车站站场图上。
[0051] 本发明实施例中，地面设备中的地面主机还实时的将站场信息、自轮运转特种设备的工况、系统内各设备的工作状态以及网络通信状态通过以太网发送到电务维护终端，电务维护终端实时显示接收到的信息，并存入数据库；
[0052] 之后，能够通过电务维护终端的查询回放模块，对指定时段内的数据进行查询分析，或进行显示界面回放。
[0053] 本发明实施例中，自轮运转特种设备通过地面应答器或者卫星定位的方式进行初始定位；
[0054] 如果通过地面应答器进行初始定位，则初始定位后，地面设备根据车载设备记录的自轮运转特种设备相对走行位移值对自轮运转特种设备进行跟踪；
[0055] 如果通过卫星定位，则通过卫星定位结合站间链路表、区间位置确认、GYK传送的车站信息进行自轮运转特种设备初始定位，并通过轨道电路占用状态变化、走行相对位移与车列的当前位置进行多重校核；自轮运转特种设备在调车作业控制区内进行调车作业时，轨道车运行控制设备根据接收到的控制指令将控制模式转换为调车模式。
[0056] 本发明实施例中，车载设备包括：车载主机、数传电台及其天线、查询器及其天线；
[0057] 如果通过地面应答器进行初始定位，查询器天线越过站场出入口处轨道内安装的应答器时，查询器将接收到存储在应答器内的信息，并将应答器内的信息发送给车载主机；车载主机解析应答器信息中的站号与场号信息，与存储的站场数据进行匹配，识别出自轮运转特种设备在站场内的位置，并根据站场数据中存储的频道信息切换数传电台的工作频率，并将自轮运转特种设备在站场内的位置发送给地面设备，完成初始定位。
[0058] 本发明实施例中，通过卫星定位结合站间链路表、区间位置确认、GYK传送的车站信息进行自轮运转特种设备初始定位，并通过轨道电路占用状态变化、走行相对位移与车列的当前位置进行多重校核包括：
[0059] 初始定位：当自轮运转特种设备由前一车站离开时，车载设备中的车载主机根据自轮运转特种设备离开的区段结合站间链路表，计算出自轮运转特种设备进入下一车站时可能的进入区段，作为初始定位的第一个判断条件；通过区间位置确认区，在各接发车方向的非邻近区间区域提前进行进站接车进路预判，将预判结果作为第二个判断条件；自轮运转特种设备在区间运行时，轨道车运行控制设备工作于正常监控模式，将前方车站的代码发到车载主机，进入车站区域时，车载主机将其作为初始定位的第三个判断条件；结合上述三个判断条件及实时的卫星定位结果进行初始定位；
[0060] 多重校核：当自轮运转特种设备接近车站并完成初始定位后，每走过一个区段，车载设备会将自轮运转特种设备走行位移值与区段长度数值进行校核，若这两个值的差值满足要求则校核通过；一条进路包含多个区段，自轮运转特种设备每经过一个区段都要进行上述校核过程；当自轮运转特种设备进入股道后，车载设备计算出所经过区段的校核通过比例，若没有达到设定的值，则需要在进行调车作业时重新定位；同时，在自轮运转特种设备进入股道前，车载设备会检查前方股道的占用情况；当前方股道占用时，车载设备检查卫星定位结果与自轮运转特种设备当前位置是否一致，若不一致的，则在进行调车作业时重新定位。
[0061] 还参见图2，地面设备中的地面主机可以设置在信号楼中，其与电务维护终端相连，可以由电务维护终端实时显示、记录、回放站场状态及设备状态、网络状态、故障等信息。地面主机中的数传电台及其天线用于发射或接收无线电波与车载设备中的数传电台进行通信。地面主机是实现自轮运转特种设备调车监控的核心控制计算机，接收计算机联锁系统或TDCS/CTC系统发送的站场联锁信息，追踪自轮运转特种设备位置，发送控制命令等；此处的站场联锁信息也即前文提到的站内信号机、道岔、轨道电路的实时状态信息，可以配合轨道车运行控制设备中存储的车站站场图进行相关显示。地面设备还包含地面应答器(图2中用三角形示意)，主要安装在站场出入口处，可用于定位。地面设备还包含车务终端，可用于工作人员监视调车作业进程，接收、录入调车作业通知单等。
[0062] 需要说明的是，上述系统中包含的各个功能模块所实现的功能的具体实现方式在前面的各个实施例中已经有详细描述，故在这里不再赘述。
[0063] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
