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摘 要 以进一步提高铁路沿线施工人员的安全为目的，研究并提出了基于闭环以及提高安全防护思想的新思路，并在此基础上设计了防护平台，以体现其中的防护机制。
关键词 防护平台；安全；可靠；实时
中图分类号：U282 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0013-02
安全是铁路运输永恒的主题，随着中国铁路的飞速发展，列车的运行速度越来越快，现场工作人员的安全防护问题就显得尤为重要。以前列车的时速不是很高，现场工作人员在看到列车或听到列车鸣笛后就可以及时采取防护措施，待列车走远后继续工作。近年来随着既有线提速以及客运专线建设的不断发展，高速列车时速可达350多公里，在现场作业人员看到列车后根本就来不急做出相应的防护措施，因此对现场作业人员的安全防护提出了更加严格的要求。尽管我国的安全防护技术在不断地发展，但还是相继发生了很多与之相关的事故，造成的灾害和影响十分严重。因此需要对现有的防护方式进行更加深入的研究，提出更加有效的安全防护措施，研究设计更加可靠的防护平台。
1 防护平台结构
本文设计的防护平台主要是对接收到的相关信息进行处理，对运算级别进行计算，并将接收到的数据转换为视图形式，展示给调度人员，同时给现场安全防护终端传送计算结果。该平台可以设置在调度所中，要求室内环境优越、全天候运行，因此对防护平台的硬件要求较高。为了提高系统的可靠性，采用二乘二取二的冗余结构，通过UPS电源对其进行不间断供电。同时还通过微机监测系统实时监测和记录该平台的运行状况。通过GPS系统获取精确的时钟信息，采用定时重复发送机制实现单向通讯。微机监测设备和GPS设备通过以太网相连接，接口为RJ-45网络通信接口。
2 平台功能
2.1 通信功能
该安全防护平台采用套接字实现网络双向通信，接收GSM-R网络发送过来的数据帧，解调出相关的数据信息（列车信息、人员信息）。通过GSM-R网络向列车传送紧急限速帧，向现场防护终端设备提供实时报警信息。
2.2 信息实时采集
该安全防护平台将计算得到的报警结果第一时间传送给现场人员。为保证调度人员可以更加直观地了解线路情况，将列车位置和速度信息，及作业人员的位置反映在现场安全作业平台上。为保证计算的精度，还需要考虑列车的载重、机车型号、线路的状况等情况，以及作业人员接收到报警信息后，反馈到平台的确认信息。
2.3 报警功能
1）分级报警命令设置。为保证报警信息在发送过程中安全，处于安全和提高效率考虑，需要实时计算报警级别，及时向下传送。为减少报文总数，并考虑实际需要，对报警级别进行合理划分，现场作业人员根据所收到的报警级别，按照具体要求，完成相应工作。
2）报警报文自动选择和发送。调度员对报警的设置是不确定的，现场作业区的位置和距离作业位置长度均存在随机性。现场安全作业平台必须对采集到的列车速度和位置信息，以及现场作业人员的位置信息进行计算和分析，确定合理的报警级别，保证检索报警报文过程的正确性，及时向现场作业人员发送报文信息，同时将报警级别情况反馈给调度员。在报警级别发生变化后，防护平台应及时改变发送报警报文。
3）报警级别实时计算。为了能更加安全可靠地报警，本系统采用时间间隔报警计算，实时采集列车速度和位置，以及现场作业人员的位置信息，通过数学模型进行计算，得出实时的报警信息。在安全作业防护平台上，将报警信息反映给调度人员。
4）灯光报警。在现场安全作业防护平台处均设有灯光报警，可以提示现场及调度人员对危险情况做出及时反映，提高整体的安全级别。
3 平台的设计
平台模块包括：经纬度和速度输入模块、经纬度转换里程标模块、数据库模块、安全等级计算模块、安全等级归档和表示模块、报文选择模块、声光报警模块。
1）经纬度和速度输入模块。对来自消息转发设备的报文进行解码，提取其中的列车位置、速度和现场作业人员的位置信息。该模块采用ITCS既有报文解码设备，报文的格式采用通用的ITCS既有报文格式。
2）经纬度转换里程标模块。将接收到的经纬度信息，对应数据库中的电子地图转换成里程标。此模块主要是基于VC++和数据库。VC++对经纬度信息转换，匹配数据库中相关内容，将其转换为里程标。
3）数据库模块。基于SQLSever 2000软件的数据库开发，该数据库存储青藏线全线的电子地图，及现场安全作业防护平台所需的所有报文信息。
4）安全等级计算模块。通过列车和现场作业人员当前所处的里程标，以及列车此刻的速度，计算出列车距离现场作业人员的时间。此数学模型基于VC++软件编译。
5）安全等级归档和表示模块。将上一模块中计算所得数据，对照数据库中报警级别进行归档处理。对不同归档级别采用不同的声光报警信号，例如，最高级别的红色报警，采用红色灯光。此模块需要VC++和数据库相互配合，完成报警级别归档，同时调用MFC库中的驱动函数，对声光报警硬件电路进行驱动。
6）报文选择模块。根据数据库中归档结果，选择数据库中的报文。
7）声光报警模块。采用单片机对声光报警模块进行设计，完成不同级别的报警。在现场安全作业防护平台，用VC++设计报警信号。
4 平台的实现
在现场安全作业防护平台处输入现场作业人员的位置信息，可以采用公里标和经纬度两种不同的输入方式，输入现场作业人员位置信息后，在仿真界面相应位置处会产生一个闪动的人形光标，它代表作业人员上线施工。
本系统采用模拟设备发送实时列车信息，防护平台根据接收到的列车信息计算出相应的报警级别。该防护平台一共设为四个报警级别，分别为蓝灯（两分钟以上，可以正常作业）、绿灯报警（一分钟至两分钟，维修人员准备下线）、黄灯报警（30秒至一分钟，维修人员下线）、红灯报警（30秒以内，远离线路），以上报警级别根据列车与维修人员的时间距离依次报警，当列车通过后再次蓝灯报警，表示线路空闲，可以正常工作。 该安全防护平台设置有车次号查询对话框，车速以及公里标查询对话框及现场作业人员的位置信息对话框，可以查看现场作业人员的位置信息以及列车的相关信息。
安全防护平台用来接收列车的信息、现场作业人员的位置信息及报警级别的反馈信息，同时防护平台还要判断是否在规定时间内接收到现场防护终端的反馈信息，是否与所传送的报警级别信息是否相一致。
如果在规定的时间内没有接收到现场的反馈信息，或者反馈的信息与所传送的报警级别信息不一致，则要进一步判断是否已经达到了发送紧急限速的要求，如果没有则继续判断，如果达到标准，则要将紧急限速报文发给RBC，然后通过RBC向列车下达紧急限速的命令。如果在规定的时间内接收到反馈信息，并且接收到的信息与发送的信息相一致，那么就会触发计算报警等级模块。计算报警等级模块结合设定的现场人员的位置信息和模拟器发送过来的列车信息，计算报警级别，然后在防护平台的显示设备上给出形象的灯光报警，发送对应级别的报警报文。
5 总结
本文所设计的防护平台实现了现场安全作业防护平台对防护命令的接收、拟定和执行，通过信息的交互、相互监督、报警、反馈等监测手段实现了对现场作业人员的安全控制。并且介绍了现场安全作业防护平台的功能，以及实现的手段，同时现场安全作业防护平台接收列车信息和人员的位置及报警级别反馈信息。
本文提出一种科学实用的现场安全防护措施，为现场人员的安全提供了保障。该平台对接收到的列车位置和速度等信息，及现场作业人员的位置信息进行里程标转换，通过匹配数据库中电子地图的上的线路信息，实时计算出列车以当前速度下运行到作业位置的时间。将相距一定时间间隔隔归档，每当对应不同的报警级别。不同报警级别，所产生不同的声光信号、报文信息有所区别。
参考文献
[1]熊雪莱.GSM-R网络失效性分析及其对CTCS-3的影响[D].北京：北京交通大学，2008.
[2]余铁.基于闭环控制的沪宁线行车安全实时控制模式的研究[J].中国铁路，2002，15（8）：38-40.
[3]Borko M R.TPS62272 Reference.Mechanical Engineering，1996.
[4]Obham A V.MSP430F149 Peripherals Reference.Texas Instruments，2001.
关键词 防护平台；安全；可靠；实时
中图分类号：U282 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0013-02
安全是铁路运输永恒的主题，随着中国铁路的飞速发展，列车的运行速度越来越快，现场工作人员的安全防护问题就显得尤为重要。以前列车的时速不是很高，现场工作人员在看到列车或听到列车鸣笛后就可以及时采取防护措施，待列车走远后继续工作。近年来随着既有线提速以及客运专线建设的不断发展，高速列车时速可达350多公里，在现场作业人员看到列车后根本就来不急做出相应的防护措施，因此对现场作业人员的安全防护提出了更加严格的要求。尽管我国的安全防护技术在不断地发展，但还是相继发生了很多与之相关的事故，造成的灾害和影响十分严重。因此需要对现有的防护方式进行更加深入的研究，提出更加有效的安全防护措施，研究设计更加可靠的防护平台。
1 防护平台结构
本文设计的防护平台主要是对接收到的相关信息进行处理，对运算级别进行计算，并将接收到的数据转换为视图形式，展示给调度人员，同时给现场安全防护终端传送计算结果。该平台可以设置在调度所中，要求室内环境优越、全天候运行，因此对防护平台的硬件要求较高。为了提高系统的可靠性，采用二乘二取二的冗余结构，通过UPS电源对其进行不间断供电。同时还通过微机监测系统实时监测和记录该平台的运行状况。通过GPS系统获取精确的时钟信息，采用定时重复发送机制实现单向通讯。微机监测设备和GPS设备通过以太网相连接，接口为RJ-45网络通信接口。
2 平台功能
2.1 通信功能
该安全防护平台采用套接字实现网络双向通信，接收GSM-R网络发送过来的数据帧，解调出相关的数据信息（列车信息、人员信息）。通过GSM-R网络向列车传送紧急限速帧，向现场防护终端设备提供实时报警信息。
2.2 信息实时采集
该安全防护平台将计算得到的报警结果第一时间传送给现场人员。为保证调度人员可以更加直观地了解线路情况，将列车位置和速度信息，及作业人员的位置反映在现场安全作业平台上。为保证计算的精度，还需要考虑列车的载重、机车型号、线路的状况等情况，以及作业人员接收到报警信息后，反馈到平台的确认信息。
2.3 报警功能
1）分级报警命令设置。为保证报警信息在发送过程中安全，处于安全和提高效率考虑，需要实时计算报警级别，及时向下传送。为减少报文总数，并考虑实际需要，对报警级别进行合理划分，现场作业人员根据所收到的报警级别，按照具体要求，完成相应工作。
2）报警报文自动选择和发送。调度员对报警的设置是不确定的，现场作业区的位置和距离作业位置长度均存在随机性。现场安全作业平台必须对采集到的列车速度和位置信息，以及现场作业人员的位置信息进行计算和分析，确定合理的报警级别，保证检索报警报文过程的正确性，及时向现场作业人员发送报文信息，同时将报警级别情况反馈给调度员。在报警级别发生变化后，防护平台应及时改变发送报警报文。
3）报警级别实时计算。为了能更加安全可靠地报警，本系统采用时间间隔报警计算，实时采集列车速度和位置，以及现场作业人员的位置信息，通过数学模型进行计算，得出实时的报警信息。在安全作业防护平台上，将报警信息反映给调度人员。
4）灯光报警。在现场安全作业防护平台处均设有灯光报警，可以提示现场及调度人员对危险情况做出及时反映，提高整体的安全级别。
3 平台的设计
平台模块包括：经纬度和速度输入模块、经纬度转换里程标模块、数据库模块、安全等级计算模块、安全等级归档和表示模块、报文选择模块、声光报警模块。
1）经纬度和速度输入模块。对来自消息转发设备的报文进行解码，提取其中的列车位置、速度和现场作业人员的位置信息。该模块采用ITCS既有报文解码设备，报文的格式采用通用的ITCS既有报文格式。
2）经纬度转换里程标模块。将接收到的经纬度信息，对应数据库中的电子地图转换成里程标。此模块主要是基于VC++和数据库。VC++对经纬度信息转换，匹配数据库中相关内容，将其转换为里程标。
3）数据库模块。基于SQLSever 2000软件的数据库开发，该数据库存储青藏线全线的电子地图，及现场安全作业防护平台所需的所有报文信息。
4）安全等级计算模块。通过列车和现场作业人员当前所处的里程标，以及列车此刻的速度，计算出列车距离现场作业人员的时间。此数学模型基于VC++软件编译。
5）安全等级归档和表示模块。将上一模块中计算所得数据，对照数据库中报警级别进行归档处理。对不同归档级别采用不同的声光报警信号，例如，最高级别的红色报警，采用红色灯光。此模块需要VC++和数据库相互配合，完成报警级别归档，同时调用MFC库中的驱动函数，对声光报警硬件电路进行驱动。
6）报文选择模块。根据数据库中归档结果，选择数据库中的报文。
7）声光报警模块。采用单片机对声光报警模块进行设计，完成不同级别的报警。在现场安全作业防护平台，用VC++设计报警信号。
4 平台的实现
在现场安全作业防护平台处输入现场作业人员的位置信息，可以采用公里标和经纬度两种不同的输入方式，输入现场作业人员位置信息后，在仿真界面相应位置处会产生一个闪动的人形光标，它代表作业人员上线施工。
本系统采用模拟设备发送实时列车信息，防护平台根据接收到的列车信息计算出相应的报警级别。该防护平台一共设为四个报警级别，分别为蓝灯（两分钟以上，可以正常作业）、绿灯报警（一分钟至两分钟，维修人员准备下线）、黄灯报警（30秒至一分钟，维修人员下线）、红灯报警（30秒以内，远离线路），以上报警级别根据列车与维修人员的时间距离依次报警，当列车通过后再次蓝灯报警，表示线路空闲，可以正常工作。 该安全防护平台设置有车次号查询对话框，车速以及公里标查询对话框及现场作业人员的位置信息对话框，可以查看现场作业人员的位置信息以及列车的相关信息。
安全防护平台用来接收列车的信息、现场作业人员的位置信息及报警级别的反馈信息，同时防护平台还要判断是否在规定时间内接收到现场防护终端的反馈信息，是否与所传送的报警级别信息是否相一致。
如果在规定的时间内没有接收到现场的反馈信息，或者反馈的信息与所传送的报警级别信息不一致，则要进一步判断是否已经达到了发送紧急限速的要求，如果没有则继续判断，如果达到标准，则要将紧急限速报文发给RBC，然后通过RBC向列车下达紧急限速的命令。如果在规定的时间内接收到反馈信息，并且接收到的信息与发送的信息相一致，那么就会触发计算报警等级模块。计算报警等级模块结合设定的现场人员的位置信息和模拟器发送过来的列车信息，计算报警级别，然后在防护平台的显示设备上给出形象的灯光报警，发送对应级别的报警报文。
5 总结
本文所设计的防护平台实现了现场安全作业防护平台对防护命令的接收、拟定和执行，通过信息的交互、相互监督、报警、反馈等监测手段实现了对现场作业人员的安全控制。并且介绍了现场安全作业防护平台的功能，以及实现的手段，同时现场安全作业防护平台接收列车信息和人员的位置及报警级别反馈信息。
本文提出一种科学实用的现场安全防护措施，为现场人员的安全提供了保障。该平台对接收到的列车位置和速度等信息，及现场作业人员的位置信息进行里程标转换，通过匹配数据库中电子地图的上的线路信息，实时计算出列车以当前速度下运行到作业位置的时间。将相距一定时间间隔隔归档，每当对应不同的报警级别。不同报警级别，所产生不同的声光信号、报文信息有所区别。
参考文献
[1]熊雪莱.GSM-R网络失效性分析及其对CTCS-3的影响[D].北京：北京交通大学，2008.
[2]余铁.基于闭环控制的沪宁线行车安全实时控制模式的研究[J].中国铁路，2002，15（8）：38-40.
[3]Borko M R.TPS62272 Reference.Mechanical Engineering，1996.
[4]Obham A V.MSP430F149 Peripherals Reference.Texas Instruments，2001.