史小坤
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【摘 要】为了保障在铁路快速发展的同时,确保铁路工务安全和行车安全,基于工务现场作业过程的控制,提出了利用北斗高精度差分定位、大数据等技术,研究建立针对现场每个作业个体的工务作业全过程安全监测系统.结果表明:通过对现场每名作业个体的高精度、智能化管理,有效规范了现场人员的作业行为,增强对现场安全风险和隐患的预判和规避能力,保障了铁路从业人员人身安全.【期刊名称】《安全》
【年(卷),期】2019(040)007定做三洋注塑机射咀头
【总页数】5页(P38-42)
【关键词】高精度差分定位;矢量地图;电子围栏;安全监测系统
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【作 者】史小坤
【作者单位】中国铁路上海局集团公司南京桥工段,江苏南京 210000
活性氟化钾【正文语种】中 文
【中图分类】X924.2
0 引言
近年来我国铁路发展的日新月异，特别是大量高速铁路的兴建，伴随而来的铁路运输客流、物流急速攀升，列车运行密度逐渐加大。南京桥工段作为铁路设备养修的铁路工务部门，所面临的养修任务日趋繁重。铁路设备养修单位作为劳动密集型行业，具有从业人员素质参差不齐，铁路沿线外部环境复杂多变，养护维修作业地点变化不定、天窗资源的严重缺乏、频繁的上道作业等特点，其所带来的人身安全隐患日趋显现。因此，在保障我国铁路快速发展的同时，如何确保铁路工务从业人员的人身安全是当前急需解决的一大难题，显得尤为重要。
当前国内针对上道作业人员行为安全的管控手段主要通过现场跟班、视频抽查等方式盯控，但受人员精力、抽查时段、违章行为的随机性等因素影响，使得很多违章行为不能提
前做好预控，同时缺乏对作业人员的有效安全提醒，以至于现场惯性违章问题屡禁不止，人身安全伤害事件难以杜绝。
而国外铁路的行情与国内现状有着明显的不同，国外铁路运量和密度相对于国内要小得多，且对线路的养护维修作业能够全部纳入施工天窗，有作业时不行车，同时通过大量机械化、自动化养修设备的投入使用，避免了人员频繁上道潜在的安全风险，有效保障作业人员的人身安全。
针对目前国内外铁路设备养修单位对现场人员的行为安全管控还存在诸多不足，本文结合北斗高精度定位技术在此方面进行探讨研究，建立了以高精度矢量电子地图和北斗高精度差分定位技术为支撑的作业过程安全监测系统，实现对上道作业人员的准确定位、电子围栏实时盯控、安全风险语音提示等，规范其作业行为，从根源上确保每名作业人员的安全。
1 现场安全控制的新思路
随着我国北斗地基增强系统的建成，使得广域分米级、区域厘米级的精准位置服务成为可能[1]。这为铁路上道作业人员的行为安全管控提供了新的思路。
基于北斗高精度电子地图，导入每日作业计划，自动生成电子围栏区域，同时为上道作业的每名个体配备定位终端，即可实现对上道作业人员分米级的实时精确定位，对触碰电子围栏界限的个体触发安全提示，并进行实时报警。同时对安全关键处所（进出通道门、瞭望不良地段、跨越股道处所等）在所采集的高精度电子地图上进行安全提示信息录入，当佩戴定位终端设备的个体匹配上安全关键处所的定位信息时，触发安全提示信息，实现对作业人员行为安全的有效预控和安全信息提示。
通过配备集成高精度位置服务的定位终端，实现对上道作业人员的分米级定位；通过导入每日作业计划，自动精准生成电子围栏，建立安全监测系统。该监测系统具有“作业人员精准定位、移动路线追溯、电子围栏智能预警、安全风险语音提示、险情一键紧急求助、数据统计分析”等功能，能够实时掌控现场作业人员的作业行为，有效规范其行为安全，最大限度的保障从业人员的生命安全。
2 系统方案理论架构
本系统核心采用RTK定位技术。实时动态（Real-time Kinematic，RTK）即实时动态载波相位差分技术[2]。实时动态载波相位差分测量是指在运动状态下通过跟踪处理接收卫星信
号的载波相位，从而获得比RTD（Real-time Ddifferential，实时动态码相位差分技术）常规差分测量高得多的定位精度，可以达到分米级。
以RTK技术为基础，在铁路人员定位终端的技术方面，选择基于CORS（利用多网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统）基础上的实时差分定位技术。其定位技术原理是在某一区域内建立若干个GNSS基准站，对该地区构成网状覆盖，联合若干基准站数据解算或消除电离层、对流层等影响，发播GNSS改正信息，对该地区内的GNSS用户进行实时载波相位/伪距差分改正，从而提高定位精度，称为GNSS网络RTK。
3 系统方案设计
依托卫星高精度差分定位技术、物联网技术、地理信息（Geographic Information System，GIS）技术、网络通信与数据处理等技术搭建铁路作业人员精准管控系统[3]，实现对作业人员的高效动态管理，提升施工安全。系统逻辑结构图，如图1。
图1 系统逻辑结构图Fig.1 System logic structure diagram
系统由人员定位终端、高精度精准电子围栏管控平台（以下简称“平台”）组成。人员定位
终端佩戴在作业人员身上，实时接收国家北斗地基增强系统地面差分站播发的差分改正信息，实现对人员的分米级精准定位，并将定位结果实时发送给平台。平台通过对终端传送数据进行分析，得到人员的具体位置，并将位置信息在地图上显示，同时判断人员是否在已设定好的施工作业区域内（电子围栏），根据判断结果进行安全区域报警，实现对人员的精准安全管控。
甲基铝氧烷3.1 高精度电子围栏管控平台
该监测系统平台采用B/S（Browser/Server，浏览器/服务器模式）和SOA（面向服务的架构）并且预留统计分析相关接口，确保系统具有良好的可扩展性。
平台是整个系统的神经中枢，集中实现服务、调度、接收/处理报警和其他信息服务，并对整个系统的软硬件进行协调、管理。其总体架构，如图2。
图2 平台总体架构图Fig.2 Overall architecture of the platform
3.2 高精度个体定位终端
高精度人员定位终端作为前端信息采集设备，具有实时数据采集和记录功能，能够将人员的位置、移动速度等信息通过通讯模块发送到平台[4]。
本系统的设计选用自主研发的人员高精度终端NND902，如图3。
NND902北斗高精度人员定位器技术参数如下，见表1。
3.3 高精度矢量电子地图
由于铁路线路图分布较为复杂，系统采取以高精度地图为基础的，基于地图矢量化对铁路线路按里程进行均分处理，通过发布地图服务为平台应用，尤其是自动化电子围栏提供服务。对采集的高清电子地图根据铁路设备的类型进行准确定义划分，线路采用带状定义划分，道岔采用块状定义划分，同时在对应位置输入铁路公里标信息，如图4。
图3 高精度个体终端外形图Fig.3 High-precision individual terminal contour diagram
表1 北斗高精度人员定位器技术参数Tab.1 Technical parameters of high precision beidou personnel positioner信号接收频点 北斗 B1；北斗 L1；SBAS通道数 64+优于0.5m，2D R网络视频编码器
MS,OPENSKY环境下（RTK模式）优于1m，2D RMS,OPENSKY环境下（RTD模式）优于2m，2D RMS,OPENSKY环境下（单点模式）实时回传 根据用户需求设置实时回传频率网络制式 GSM尺寸 90×45×20.5mm（长×宽×高）重量 95g电池 3000mA通信协议 JTT808充电接口 Micro USB待机时间 48h（与回传频率有关）网络运营商 移动/联通SIM卡 移动物联网卡/GSM电话卡差分服务 区域差分/CORS站或千寻位置服务定位精度首次定位时间冷启动＜32s热启动/重新捕获＜1s辅助快速定位＜2s RTCM协议 RTCM2.3 RTCM2.4 RTCM3.2工作温度 -25～+60℃
