鐵路作業安全警示方法和系統的製作方法

2023-05-12 15:38:16 3

專利名稱：鐵路作業安全警示方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵路施工安全防護方法和設備，尤其是涉及一種用於向鐵路現場 作業人員提示列車靠近信息的鐵路作業安全警示方法和安全警示系統。
背景技術：
鐵路工作人員對鐵路的檢修、維護等作業，通常是在列車運行的間隙進行。因此， 保障作業安全和列車運行安全是一項非常重要的工作。隨著列車的不斷提速，高速鐵路的 不斷發展，對安全防護工作的要求也越來越高。比較簡單的做法是安排專人防護監測，發現有列車駛近時及時通知現場作業人 員。這樣不僅會耗費多餘的人力，而且由於種種不確定的人為因素，如監測人員偶爾疏忽大 意，或者作業人員相互間信息交流發生障礙、延誤等，對相關作業人員人身安全及列車運行 安全構成威脅。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種保障鐵路作業人員安全和列車運行安全 的方法。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種鐵路作業安全警示方法利用無 線信號周期性地測量列車與作業現場的距離；當列車與作業現場之間的距離達到警戒值 時、或根據列車的速度計算出列車到達作業現場所需的時間達到警戒值時，在作業現場發
出警戒信號。具體地說，上述方法可以採取如下措施和步驟。在列車上設置探測裝置，列車運行過程中，其探測裝置周期性地發出探測信號；在鐵路作業現場設置目標裝置和報警裝置，所述目標裝置接收到列車發出的無線 信號後，向列車返回一個反饋信號；列車上的探測裝置根據反饋信號計算鐵路作業現場與列車之間的距離；列車的探測裝置將距離和列車車速、或者將計算列車到達所需的時間等信息發送 到鐵路作業現場；鐵路作業現場的目標裝置利用收到的信息確定列車的距離或到達所需的時間，報 警裝置根據目標裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。上述方法也可以選擇另一種類似的措施。在鐵路作業現場設置探測裝置和報警裝置，作業過程中，所述探測裝置周期性地 發出探測信號；在列車上設置目標裝置，所述目標裝置接收到作業現場發出的探測信號後，向作 業現場返回反饋信號，並提供車速信息；作業現場的探測裝置根據反饋信號計算列車與作業現場之間的距離，或進一步根 據車速信息計算出列車到達所需的時間；
報警裝置根據探測裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。所述的用於測量列車與作業現場之間距離的無線信號為電磁波或聲波。電磁波測 距目前已是一種成熟的技術，常見的有脈衝式測距儀和相位式測距儀，測量精度達Icm左 右。而聲波測距主要是利用都卜勒效應來實現，也是較為成熟的技術。上述方法還可以選擇另一種類似的措施。在列車上設置目標裝置，列車運行過程中，所述目標裝置根據GPS系統或鐵路通 訊系統隨時獲取自身位置信息，並周期性地向外發出包含列車實時位置和速度的信息；在鐵路作業現場設置探測裝置和報警裝置，所述探測裝置根據GPS系統或鐵路通 訊系統隨時獲取自身位置信息，並接收列車發出的位置和速度信息，通過對比確定列車的 距離，或進一步計算列車到達所需時間；報警裝置根據探測裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。通過採用上述方法，當列車到達離鐵路作業現場一定距離的時候，作業現場的專 用報警裝置發出相應的警戒信號。距離越近，列車到達的時間越短，報警級別越高。作業現 場的人員在發覺警戒信號時，可及時做好相應準備並離開鐵道。為實現上述鐵路作業安全警示方法，本發明還提供了一種保障鐵路作業人員安全 和列車運行安全、能替代人工防護工作可靠性高的鐵路作業安全警示設備。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種鐵路作業安全警示系統，其包括 用於測量列車與作業場所之間距離的測距系統，及根據測距系統的測量結果提示警戒信號 的報警裝置。在上述技術方案的基礎上，本發明可以採用如下具體的改進措施。進一步，所述測距系統包括探測裝置和目標裝置。所述探測裝置和目標裝置可根 據實際情況分別安裝在運行的列車和鐵路作業現場。進一步，所述探測裝置包括發出探測信號的無線信號發射裝置、接收反饋信號的 無線信號接收裝置、以及處理反饋信號並控制無線信號發射裝置的探測控制裝置；所述目 標裝置包括接收探測裝置發出的探測信號並發出反饋信號的反饋裝置、和對接收的信號 進行處理確定測量結果並控制反饋裝置的反饋控制裝置。進一步，所述報警裝置根據所述目標裝置提供的測量結果發出警戒信號；所述報 警裝置和目標裝置設於鐵路作業場所，所述探測裝置設於列車上。所述報警裝置也可以根 據所述探測裝置提供的測量結果發出警戒信號，這樣，探測裝置應設於鐵路作業場所，而目 標裝置設置在列車上。作為利用上述方式測距的一種代替，如本申請方法部分所述的，還可以利用GPS 裝置確定列車距離。就此，所述目標裝置包括確定列車位置的GPS定位裝置，發出列車位 置、車速信息的信息發送裝置；所述探測裝置包括確定作業場所位置的GPS定位裝置，接 收目標裝置發出的信息並比照自身位置確定測量結果的信息處理裝置；所述報警裝置根據 所述探測裝置確定的測量結果發出警戒信號。本發明的有益效果是將報警裝置安裝在作業場所，如由作業人員隨身攜帶，測距 系統安裝在列車與作業場所之間，當列車與作業場所之間的距離或者列車到達作業場所所 需的時間進入警戒範圍時，報警裝置根據測距系統的測量結果發出警戒信號，提示作業人 員及時作出反應，離開列車軌道。這樣，可避免意外情況發生。


圖1為本發明鐵路作業安全警示系統一種實施例內部各模塊之間的結構關係圖；圖2為本發明鐵路作業安全警示系統另一種實施例內部各模塊之間的結構關係 圖；附圖中，各標號所代表的部件列表如下100、測距系統，110、探測裝置，111、發射裝置，112、探測控制裝置，113、接收裝置，116、GPS定位裝 置，117、信息處理裝置；120、目標裝置，121、反饋裝置，122、反饋控制裝置，126、GPS定位裝置，127、信息發
送裝置；200、報警裝置。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並 非用於限定本發明的範圍。從整體層面上說，本發明鐵路作業安全警示方法是這樣實現的利用無線信號周 期性地測量列車與作業現場的距離。控制系統根據測量結果確定列車距離，並結合列車實 時速度計算出列車到達作業現場所需的時間。當列車與作業現場之間的距離達到警戒值 時、或根據列車的速度計算出列車到達作業現場所需的時間達到警戒值時，在作業現場發 出警戒信號。用於測量距離或傳送信息的無線信號的強度，可根據預先設定的安全距離確 定。在列車與作業現場之間的距離大於安全距離時，無線信號的強度不足，測距、信息傳送 及相關警戒工作未啟動；當兩者距離小於安全距離時，無線信號的強度能夠滿足測距和信 息傳送要求，周期性的測距、信息傳送工作及相關的警戒工作開始進行。用於測量列車與作業現場之間距離的無線信號可以是電磁波，也可以是聲波。聲 波測距主要是利用都卜勒效應來實現，也是較為成熟的技術。不過考慮到聲波在空氣中的 衰減，傳輸介質的複雜性，以及列車運行線路的不確定性等因素，利用電磁波測距效果更為 理想。另外，利用GPS裝置確定的位置信息也是較為方便可行的方案。具體地說，上述方法 可以選擇如下三種類似的具體實施方式
實現實施例一、在列車上設置探測裝置，列車運行過程中，所述探測裝置周期性地發出 特定強度和頻率的電磁波探測信號；在鐵路作業現場設置目標裝置和報警裝置，所述目標裝置接收到列車發出的探測 信號後，向列車返回一個反饋信號；列車上的探測裝置根據接收到的反饋信號，通過分析探測信號和反饋信號的相位 關係或時間差，計算鐵路作業現場與列車之間的距離，並根據列車實時速度計算列車到達 所需的時間；列車的探測裝置將距離和列車車速、或者將計算列車到達所需的時間等信息，通 過與探測信號不同頻率的無線信號，發送到鐵路作業現場；鐵路作業現場的目標裝置利用收到的信息確定列車的距離或到達所需的時間，報
6警裝置根據目標裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。如根據列車距離和車速計 算出列車到達的時間為t，當時間t大於警戒時間tl時，警戒信號為聲音，且聲音隨著時間 t的逝去而逐步急促；當時間小於警戒時間tl，大於警戒時間t2時，聲音極度急促，聲強大， 同時開啟振動報警模式；當時間小於警戒時間t2，大於警戒時間t3時，聲音極度急促，聲強 大，保持振動報警模式，並開啟電擊模式，迫使鐵路作業人員離開線路。實施例二、在鐵路作業現場設置探測裝置和報警裝置，作業過程中，所述探測裝置 周期性地發出特定強度和頻率的電磁波探測信號；在列車上設置目標裝置，所述目標裝置接收到作業現場發出的探測信號後，向作 業現場返回反饋信號，並提供車速信息；作業現場的探測裝置根據反饋信號計算鐵路列車與作業現場之間的距離，或進一 步根據車速信息計算出列車到達所需的時間；報警裝置根據探測裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。距離越近、時間 越短，報警級別越高。報警方式同實施例一。實施例三、在列車上設置目標裝置，列車運行過程中，所述目標裝置根據GPS系統 或鐵路通訊系統隨時獲取自身位置信息，並周期性地向外發出包含列車實時位置和速度的 fn息；在鐵路作業現場設置探測裝置和報警裝置，所述探測裝置根據GPS系統或鐵路通 訊系統隨時獲取自身位置信息，並接收列車發出的位置和速度信息，通過對比兩者的位置 確定列車的距離，並根據列車車速計算列車到達所需時間；作業現場的報警裝置根據探測裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。距 離越近、時間越短，報警級別越高。報警方式同實施例一。作為一種備選措施，作業現場的報警裝置發出警戒信號，作業人員得到警示提醒 後，在特定時間內對警示信號進行回應，向列車發出回應信息；否則，超過警戒時間t4仍未 響應的，列車做緊急停車準備，自動或由人工控制緊急停車，確保安全。探測裝置和目標裝置均具有多線程通訊功能，同一個探測裝置可以同時協同多個 目標裝置工作，同一個目標裝置也可以同時協同多個探測裝置工作。在有兩列以上的列車 同時靠近臨近的多個作業現場時，各個作業現場的目標裝置或探測裝置同時確定不同列車 的距離和到達時間，報警裝置確定最近的或者最快到達的列車，並根據其到達時間發出警 戒信號。為實現上述鐵路作業安全警示方法，本發明還提供一種鐵路作業安全警示系統。 參見圖1和圖2，安全警示系統包括兩個部分用於測量列車與作業場所之間距離的測距系 統100，及根據測距系統的測量結果提示警戒信號的報警裝置200。具體來說，有如下幾種 實施方式實施例一，如圖1:所述測距系統100包括探測裝置110和目標裝置120。所述探測裝置110安裝在 列車上，目標裝置120設於鐵路作業現場。探測裝置110包括發出探測信號的無線信號發射裝置111、接收反饋信號的無 線信號接收裝置113、以及控制裝置112。通過相應的程序設置，控制裝置112控制無線信 號發射裝置111周期性地發出特定強度和頻率的電磁波探測信號，並對無線信號接收裝置113接收到的、目標裝置120返回的反饋信號進行處理，通過分析發出的探測信號和接收的 反饋信號之間的時間差或相位關係計算目標裝置120即鐵路作業現場的距離，還可以進一 步，根據該距離以及列車自身的實時車速計算列車到達作業現場所需的時間；此後，探測控 制裝置112利用無線信號發射裝置111向目標裝置120發出列車的距離和車速、到達時間 等信息，該信息的載體為另一種與探測信號不同頻率的電磁波信號。無線信號發射裝置111 和接收裝置113設置在火車頭上，控制裝置112同時連接到列車控制室，通過一個顯示屏顯 示探測裝置110測得的即時信息。目標裝置120包括接收探測裝置110發出的信號並發出反饋信號的反饋裝置 121、和控制裝置122。目標裝置的控制裝置122對接收的信號進行分析處理，如接收到的是 探測信號，控制反饋裝置121發出反饋信號；如接收到的是探測裝置110提供的列車的距離 和車速、到達時間等信息，則對該信息進行處理，確定列車到達的時間。報警裝置200根據 目標裝置120的控制裝置122確定的列車到達時間，發出相應的警戒信號。目標裝置120設於鐵路作業現場，每個作業人員隨身攜帶報警裝置200，報警裝置 200與目標裝置120保持實時聯繫。報警裝置200也可與目標裝置120集成為一體，由作業 人員隨身攜帶，如安裝在帽子上。當然，根據現場需要也可以將探測裝置110設於鐵路作業現場，目標裝置120安裝 在列車上。這時，報警裝置200根據探測裝置110提供的列車距離、到達時間等測量結果發 出警戒信號，各裝置的工作程序也需做相應調整。實施例二，如圖2:所述測距系統100包括探測裝置110和目標裝置120。探測裝置110包括GPS 定位裝置116和信息處理裝置117 ；目標裝置120包括GPS定位裝置126和信息發送裝置 127。探測裝置110的信息處理裝置117與報警裝置200之間建立通訊連接。探測裝置110 設於鐵路作業現場，目標裝置120安裝在列車上。報警裝置200可與探測裝置110集成為 一體，由作業人員隨身攜帶，如安裝在帽子上。通過GPS定位裝置116、126，目標裝置120和探測裝置110分別確定列車和作業現 場的方位坐標。信息發送裝置127將GPS定位裝置126確定的列車方位坐標、以及列車實 時車速信息，按一定的時間間隔(如每秒一次)，通過特定強度特定頻率的無線信號向外發 送。當列車與作業現場之間的距離在一定範圍內時，作業現場探測裝置110的信息處理裝 置117即能接收到列車發出的信息。在接收到該包含列車方位坐標、列車車速的信息後，信 息處理裝置117根據GPS定位裝置116提供的自身方位坐標，確定列車的距離，並計算列車 到達所需的時間。信息處理裝置117隨即將其確定的列車距離和到達時間等信息，傳送至 報警裝置200。報警裝置200根據其接收的列車距離和到達時間發出不同的報警信號。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
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權利要求
一種鐵路作業安全警示方法，其特徵在於利用無線信號周期性地測量列車與作業現場之間的距離；當列車與作業現場之間的距離達到警戒值時、或根據列車的速度計算出列車到達作業現場所需的時間達到警戒值時，在作業現場發出警戒信號。
2.根據權利要求1所述的鐵路作業安全警示方法，其特徵在於在列車上設置探測裝置，列車運行過程中，所述探測裝置周期性地發出探測信號； 在鐵路作業現場設置目標裝置和報警裝置，所述目標裝置接收到列車發出的探測信號 後，向列車返回反饋信號；列車上的探測裝置根據反饋信號計算鐵路作業現場與列車之間的距離； 列車的探測裝置將距離和列車車速、或者將計算列車到達所需的時間信息發送到鐵路 作業現場；鐵路作業現場的目標裝置利用收到的信息確定列車的距離或到達所需的時間，報警裝 置根據目標裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。
3.根據權利要求1所述的鐵路作業安全警示方法，其特徵在於在鐵路作業現場設置探測裝置和報警裝置，作業過程中，所述探測裝置周期性地發出 探測信號；在列車上設置目標裝置，所述目標裝置接收到作業現場發出的探測信號後，向作業現 場返回反饋信號，並提供車速信息；作業現場的探測裝置根據反饋信號計算列車與作業現場之間的距離，或進一步根據車 速信息計算出列車到達所需的時間；報警裝置根據探測裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。
4.根據權利要求1所述的鐵路作業安全警示方法，其特徵在於在列車上設置目標裝置，列車運行過程中，所述目標裝置根據GPS系統或鐵路通訊系 統隨時獲取自身位置信息，並周期性地向外發出包含列車實時位置和速度的信息；在鐵路作業現場設置探測裝置和報警裝置，所述探測裝置根據GPS系統或鐵路通訊系 統隨時獲取自身位置信息，並接收列車發出的位置和速度信息，通過對比確定列車的距離， 或進一步計算列車到達所需時間；報警裝置根據探測裝置確定的距離或時間，發出相應的警戒信號。
5.一種實現權利要求1所述安全警示方法的鐵路作業安全警示系統，其特徵在於，包 括用於測量列車與作業場所之間距離的測距系統(100)，及根據測距系統(100)的測量結 果發出警戒信號的報警裝置(200)。
6.根據權利要求5所述的鐵路作業安全警示系統，其特徵在於，所述測距系統(100)包 括探測裝置(110)和目標裝置(120)。
7.根據權利要求6所述的鐵路作業安全警示系統，其特徵在於，所述探測裝置(110)包括發出探測信號的無線信號發射裝置(111)、接收反饋信號 的無線信號接收裝置(113)、以及處理反饋信號並控制無線信號發射裝置的探測控制裝置 (112)；所述目標裝置(120)包括接收探測裝置發出的探測信號並發出反饋信號的反饋裝置 (121)、和對接收的信號進行處理確定測量結果並控制反饋裝置的反饋控制裝置(121)。
8.根據權利要求6或7所述的鐵路作業安全警示系統，其特徵在於，所述探測裝置 (110)設於列車上，所述目標裝置(120)和報警裝置(200)設於鐵路作業場所；所述報警裝 置(200)根據所述目標裝置(120)確定的測量結果發出警戒信號。
9.根據權利要求6所述的鐵路作業安全警示系統，其特徵在於，所述目標裝置(120)設 於列車上，所述探測裝置(110)和報警裝置(200)設於鐵路作業場所；所述報警裝置(200) 根據所述探測裝置(110)確定的測量結果發出警戒信號。
10.根據權利要求6所述的鐵路作業安全警示系統，其特徵在於，所述目標裝置(120)包括確定列車位置的GPS定位裝置(126)，發出列車位置、車速 信息的信息發送裝置(127)；所述探測裝置(110)包括確定作業場所位置的GPS定位裝置(116)，接收目標裝置發 出的信息並比照自身位置確定測量結果的信息處理裝置(117)；所述報警裝置(200)根據所述探測裝置(110)確定的測量結果發出警戒信號。
全文摘要
本發明公開了一種用於保障鐵路運行安全的鐵路作業安全警示方法和系統。鐵路作業安全警示方法是周期性地測量列車與作業現場的距離；當列車與作業現場之間的距離達到警戒值時、或根據列車的速度計算出列車到達作業現場所需的時間達到警戒值時，在作業現場發出警戒信號。實現該方法所用的安全警示系統包括用於測量列車與作業場所之間距離的測距系統，及根據測距系統的測量結果發出警戒信號的報警裝置。利用該方法和系統，鐵路作業人員能夠及時了解列車接近的情況，及時做好相應準備並離開鐵道。
文檔編號G01S17/08GK101890969SQ20091030253
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月22日 優先權日2009年5月22日
發明者林俊明 申請人:北京中研國辰測控技術有限公司