[發明專利]一種鐵路人機環關系實時識別方法

有效

• 申請號: 201510463915.0
• 申請日: 2015-08-01
• 公開（公告）號: CN105083330A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 魏銀庫;潘繼民;李民宗;常雪景;陳永
• 申請（專利權）人: 鄭州北斗七星通訊科技有限公司
• 主分類號: B61L23/06
• 分類號: B61L23/06
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

1.一種鐵路人機環關系實時識別方法，其特征在于，利用鐵路北斗地基增強CORS數據中心、機車高精度機載設備、上道作業人員高精度定位便攜式設備和監控預測預警中心組成的系統，動態解算出行駛的機車對每一個上道作業人員是否構成安全威脅以及安全威脅的程度，實現不安全預警，既保證鐵路的順利維修，又保證維修人員的安全，具體步驟如下：

(1)、設置識別區域：根據上道作業人員所處位置，設置出一個識別區域，并設定范圍大小，其范圍大小是：

機車進入識別區域以最快速度行駛到上道作業人員作業位置的時間：T₁；

上道作業人員接收到預警信號到脫離危險區的時間：T₂；

機車最快行駛速度：V_max；

機車行駛距離：D；

T₁＝10T₂，

D＝T₁×V_max；

以作業區域兩端邊界為基點，沿股道兩個方向各延長機車行駛距離D作為識別區域；

(2)、構建支路股道坐標數組：設置識別區域內的支路股道并根據提取的經緯度數據，構建支路股道坐標數組；

識別區域內的支路股道至少包括AB段，對每段支路股道沿中心點每間隔50cm提取一組經緯度數據，構建成支路股道坐標數組；

(3)、構建人機環關聯關系表：關系表包括機車所處支路股道、機車行駛方向、受危險威脅人員所屬的支路股道，將機車所處支路股道、機車行駛方向與安全受此機車威脅的上道作業人員所處支路股道構建成相應的關聯關系表；

(4)、構建機車與所處支路股道的關聯模型：機車進入識別區域后，將機車所處位置坐標與識別區域內的各個支路股道坐標數組數據分別進行比對，判斷機車與所處支路股道的關聯關系；當比對成功，則為機車與此支路股道關聯捕捉成功；關聯捕捉成功后，繼續跟蹤機車位置，此時只需與關聯的支路股道坐標數組數據進行比對；當數據比對失敗或者數據失蹤后，重新對機車進行捕捉；

(5)、構建上道作業人員與支路股道的關聯模型：定義作業危險區，并將上道作業人員位置與識別區域各個支路股道分別進行距離的遍歷計算，把上道作業人員位置關聯到作業危險區范圍內的支路股道上；

上道作業危險區指從股道中心點向兩邊延伸距離L的區域；

將上道作業人員位置與各個支路股道的坐標數組數據分別進行距離的遍歷計算，計算作業人員到各個支路股道的最短距離d，

與AB段的最短距離:

根據計算結果，把上道作業人員位置關聯到滿足d≤L的支路股道上；

其中，J₀、J₁、J₂……J_n為上道作業人員所處不同位置坐標的經度，W₀、W₁、W₂……W_n為上道作業人員所處不同位置坐標的緯度；

(6)、確認上道作業人員是否受到安全威脅：通過機車所屬股道信息、上道作業人員所屬股道信息及相應的人機環關聯關系表，確認上道作業人員是否受到安全威脅，當人機環存在關聯關系，即上道作業人員受到安全威脅，則把相應預警信息發送到機車和受到安全威脅的上道作業人員設備上；當人機環不存在關聯關系，則僅進行提示性的預警即可；

(7)、根據上道作業人員受威脅程度監控中心發出相應等級的預警信號：

預警信號包括按上道作業人員與機車設備定位數據得到的兩點坐標計算出的人機距離D、預警時間T，T＝D/V,其中V為機車速度，并做出等級判斷：

等級1：人機環關聯關系不存在，不構成安全威脅，但要警示預警；

等級2：人機環關聯關系存在，預警時間T>1min；

等級3：人機環關聯關系存在，預警時間30s<T≤1min；

等級4：人機環關聯關系存在，預警時間T≤30s。

2.根據權利要求1所述的鐵路人機環關系實時識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、設置識別區域，方法是：

機車進入識別區域以最快速度行駛到上道作業人員作業位置的時間：T₁；

上道作業人員接收到預警信號到脫離危險區的時間：T₂；

機車最快行駛速度：V_max；

機車行駛距離：D；

T₂＝6s，V_max＝360km/h,T₁＝10T₂，

D＝T₁×V_max＝60s×360km/h＝6km；

以作業區域兩端邊界為基點，沿股道向兩個方向各延長6km的區域作為識別區域；

步驟2、構建支路股道坐標數組：

識別區域內的支路股道包括：AB段、BC-1段、BC-2段、CD段、EF段、FG-1段、FG-2段、GH段，對每段支路股道沿中心點每間隔50cm提取一組經緯度數據，以經緯度數據構建成支路股道坐標數組如下：

AB段坐標數組數據：AB[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]；

BC-1段坐標數組數據：BC-1[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]；

BC-2段坐標數組數據：BC-2[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]；

CD段坐標數組數據：CD[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]；

EF段坐標數組數據：EF[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]；

FG-1段坐標數組數據：FG-1[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]；

FG-2段坐標數組數據：FG-2[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]；

GH段坐標數組數據：GH[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]；

列表如下：

支路股道坐標數組數據ABAB[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]BC-1BC-1[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]BC-2BC-2[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]CDCD[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]EFEF[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]FG-1FG-1[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]FG-2FG-2[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]GHGH[(J₁,W₁),(J₂,W₂),…,(J_n,W_n)]

步驟3、構建人機環關聯關系表：

人機環關聯關系表包括：

機車所處支路股道AB：行駛方向：從左端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：AB,BC-1,BC-2,CD；

機車所處支路股道BC-1：行駛方向：從左端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：BC-1,CD；

機車所處支路股道BC-2：行駛方向：從左端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：BC-2,CD；

機車所處支路股道CD：行駛方向：從左端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：CD；

機車所處支路股道AB：行駛方向：從右端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：AB；

機車所處支路股道BC-1：行駛方向：從右端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：BC-1,AB；

機車所處支路股道BC-2：行駛方向：從右端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：BC-2,AB；

機車所處支路股道CD：行駛方向：從右端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：CD,BC-1,BC-2,AB；

機車所處支路股道EF：行駛方向：從左端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：EF,FG-1,FG-2,GH；

機車所處支路股道FG-1：行駛方向：從左端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：FG-1,GH；

機車所處支路股道FG-2：行駛方向：從左端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：FG-2,GH；

機車所處支路股道GH：行駛方向：從左端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：GH；

機車所處支路股道EF：行駛方向：從右端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：EF；

機車所處支路股道FG-1：行駛方向：從右端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：FG-1,EF；

機車所處支路股道FG-2：行駛方向：從右端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：；FG-2,EF

機車所處支路股道GH：行駛方向：從右端駛入識別區，受危險威脅人員所屬的支路股道：GH,FG-1,FG-2,EF；

列表如下：

機車所處支路股道行駛方向受危險威脅人員所屬的支路股道AB從左端駛入識別區AB,BC-1,BC-2,CDBC-1從左端駛入識別區BC-1,CDBC-2從左端駛入識別區BC-2,CD

CD從左端駛入識別區CDAB從右端駛入識別區ABBC-1從右端駛入識別區BC-1,ABBC-2從右端駛入識別區BC-2,ABCD從右端駛入識別區CD,BC-1,BC-2,ABEF從左端駛入識別區EF,FG-1,FG-2,GHFG-1從左端駛入識別區FG-1,GHFG-2從左端駛入識別區FG-2,GHGH從左端駛入識別區GHEF從右端駛入識別區EFFG-1從右端駛入識別區FG-1,EFFG-2從右端駛入識別區FG-2,EFGH從右端駛入識別區GH,FG-1,FG-2,EF

步驟4、構建機車與所處支路股道的關聯模型：

機車進入識別區域后，將機車所處位置坐標與識別區域內的各個支路股道坐標數組數據分別進行比對，判斷機車與所處支路股道的關聯關系，當比對成功，則為機車與此支路股道關聯捕捉成功；關聯捕捉成功后，繼續跟蹤機車位置，此時只需與關聯的支路股道坐標數組數據進行比對；當數據比對失敗或者數據失蹤后，重新對機車進行捕捉；

步驟5、構建上道作業人員與支路股道的關聯模型：

設置上道作業危險區，上道作業危險區是從股道中心點向兩邊延伸距離3m的區域；

將上道作業人員位置與步驟2中各個支路股道的坐標數組數據分別進行距離的遍歷計算，計算作業人員到各個支路股道的最短距離d，與AB段的最短距離:

與BC_1段的最短距離:

與BC_2段的最短距離:

與CD段的最短距離:

與EF段的最短距離:

與FG-1段的最短距離:

與FG-2段的最短距離:

與GH段的最短距離:

根據計算結果，把上道作業人員位置關聯到滿足d≤3m的支路股道上；

步驟6、確認上道作業人員是否受到安全威脅：

確定機車所屬股道和上道作業人員所屬股道后，通過查詢構建的人機環關聯關系表，確認機車所屬股道和上道作業人員所屬股道是否具有關聯關系，確認上道作業人員是否受到安全威脅；當人機環存在關聯關系，即上道作業人員受到安全威脅，則把相應預警信息發送到機車和受到安全威脅的上道作業人員設備上；當人機環不存在關聯關系，則僅進行提示性的預警信息；

步驟7、根據上道作業人員受威脅程度監控中心發出相應等級的預警信號：

上道作業人員設備接收到預警信息所需時間為3s，作業人員接收到預警信息并反應過來的時間為0.5s，離開危險作業區所需的時間為2.5s，得上道作業人員接收到預警信號到脫離危險區的時間為6s，根據這些時間信息劃分不同等級的預警信號：

人機距離D：按上道作業人員與機車設備定位數據得到的兩點坐標計算；

預警時間T：T＝D/V,其中V為機車速度；

等級1：人機環關聯關系不存在，不構成安全威脅，但要警示預警；

等級2：人機環關聯關系存在，預警時間T>1min；

等級3：人機環關聯關系存在，預警時間30s<T≤1min；

等級4：人機環關聯關系存在，預警時間T≤30s；

從而實現鐵路人機環關系實時識別，既保證鐵路順利維修，又保證維修人員的人身安全。