一种铁路灾害联动安全防护方法、系统及存储介质

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，特别涉及一种铁路灾害联动安全防护方法、系统及存储介质。

背景技术

轨道交通领域，山地（齿轨）铁路作为一种新型的轨道交通制式，既适应山地地形、又适合中低运量水平，造价相对低廉，具有绿色环保、建设经济、景观性好、综合开发价值大，又能实现多个“轨道交通+”的发展，促进旅游业发展、土地综合开发、轨道交通产业发展等能带动相关产业融合发展，还能作为以山地丘陵为主的城市轨道交通的补充。对加快构建以高速公路、国家铁路为干线和城市地铁线路为主，山地轨道交通为补充的综合交通体系，带动沿线相关产业快速发展，加快形成区域协调发展格局，具有紧迫的现实意义。

山地齿轨铁路具有隧道多、地质条件复杂等环境特点，边坡落物、泥石流等灾害对列车安全运行造成的严重威胁。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种铁路灾害联动安全防护方法、系统及存储介质，采用以下技术方案：

一种铁路灾害联动安全防护方法，包括以下步骤：灾害监测系统实时将灾害信息发送给调度指挥系统和列控地面设备；调度指挥系统根据所述灾害信息生成灾害防护指令，并通过CCTV系统对灾害信息进行确认，根据确认结果向所述列控地面设备发送灾害防护确认指令；所述列控地面设备根据所述灾害信息和所述灾害防护确认指令，生成新的信号授权和灾害区域激活信息发送给灾害区域内的所有列车的列控车载设备；所述列控车载设备接收新的信号授权和灾害区域激活信息后，根据灾害的位置信息和列车本身的位置执行不同的控制策略。

进一步的，灾害信息包括灾害的位置信息和范围信息。

进一步的，所述调度指挥系统根据灾害信息生成灾害防护指令，包括以下步骤：

调度指挥系统对接收的灾害位置信息和范围信息进行预处理，根据灾害发生的范围与轨道限界的相对关系生成灾害防护指令。

进一步的，所述根据灾害发生的范围与轨道限界的相对关系生成灾害防护指令，包括以下步骤：

如果灾害范围覆盖了轨道限界，则生成灾害激活确认指令，等待确认指令发送/取消；

或者，如果灾害范围未覆盖轨道区域，但距离轨道限界小于设定距离，则生成灾害区域临时限速指令，等待确认指令发送/取消；

或者，如果灾害范围未覆盖轨道区域，且距离轨道限界不小于设定距离，则生成灾害区域报警无效确认指令发送/取消。

进一步的，所述调度指挥系统通过CCTV系统对灾害信息进行确认，根据确认结果向列控地面设备发送灾害防护确认指令，包括以下步骤：

调度指挥系统通过CCTV系统获取灾害区域实时图像；

根据灾害区域实时图像对是否存在灾害进行确认后；如在一定时间内灾害防护指令未得到确认，则调度指挥系统默认灾害防护指令得到确认；

灾害防护指令确认后向列控地面设备发送灾害防护确认指令。

进一步的，所述列控地面设备根据灾害信息和灾害防护确认指令，生成新的信号授权和灾害区域激活信息发送给灾害区域内的所有列车的列控车载设备，包括以下步骤：

列控地面设备根据灾害信息确定灾害区域和封锁区域；

列控地面设备不再将封锁区域作为信号授权向列车发送，并对所管辖列车已发送的信号授权进行识别，如果信号授权包含封锁区域，则对已接收包含封锁区域信号授权的列车进行特殊标定，等待调度指挥系统的灾害防护确认指令；

若列控地面设备在设定时间内未接收到调度指挥系统发送的灾害区域临时限速或者灾害区域封锁指令，则将封锁区域由预封锁变更为封锁区，将封锁区所在轨道区段的信号机关闭，向封锁区的所有列车的列控车载设备发送灾害激活指令，对已特殊标定的列车进行信号授权的更新或发送紧急制动指令。

进一步的，所述列控地面设备根据灾害信息和灾害防护确认指令，生成新的信号授权和灾害区域激活信息发送给灾害区域内的所有列车的列控车载设备，还包括以下步骤：

若列控地面设备在设定时间内接收到调度指挥系统发送的灾害区域临时限速指令，灾害区域所在轨道区段的信号机保持原联锁关系，并向灾害区域所有列车的列控车载设备发送灾害区域临时限速命令；

若列控地面设备在设定时间内接收到调度指挥系统发送的灾害区域封锁指令，将灾害区域所在轨道区段的信号机关闭，并向所有列车的列控车载设备发送灾害激活指令，对已特殊标定的列车进行信号授权的更新或发送紧急制动指令。

进一步的，所述进行信号授权的更新、发送灾害区域临时限速命令或发送紧急制动指令，包括：

列车未进入灾害区域时，对接近列车的信号授权进行更新，发送缩短信号授权，使信号授权最远端不进入灾害区域，临线接近列车发送灾害区域的临时限速；

列车正在灾害区域行驶时，对列车发送紧急制动指令，对于临线接近列车发送缩短的信号授权；

列车正在灾害区域所在区段运行，但已经越过灾害区段时，对列车的控制指令不变，对于列车前端已经越过灾害区域的列车，则不改变运行状态。

进一步的，所述列控车载设备接收新的信号授权和灾害区域激活信息后，根据灾害的位置信息和列车本身的位置执行不同的控制策略，包括以下步骤：

列控车载设备接收地面列控设备发送的灾害区域激活信息后，根据灾害区域的起点、范围、信号授权以及列车本身的位置包络重新计算运行许可；

若列车位置包络在灾害区域前方，重新计算的运行许可进入了灾害区域，则触发紧急制动；

若列车本身的位置包络已经越过灾害区域，则继续按照当前的运行许可继续运行；如列车安全包络在灾害区域内，则紧急制动。

进一步的，所述列控车载设备接收新的信号授权和灾害区域激活信息后，根据灾害的位置信息和列车本身的位置执行不同的控制策略，还包括以下步骤：

列控车载设备接收地面列控设备发送的临时限速信息和灾害区域激活信息，根据临时限速的起点、范围、信号授权以及列车本身的位置包络重新计算运行许可；

若列车位置包络在灾害区域前方，重新计算包含临时限速区域的运行许可，按照重新计算的包含临时限速的运行许可继续运行；

若列车前端已经越过临时限速区域，则继续按照当前的运行许可继续运行。

进一步的，还包括以下步骤：调度指挥系统根据灾害信息确认结果，向PA系统地面设备发送灾害语音广播指令；PA系统地面设备根据灾害语音广播指令，控制相关列车的PA车载系统进行应急广播。

本发明还提供一种铁路灾害联动安全防护系统，包括：

灾害监测系统，用于实时将灾害信息发送给调度指挥系统和列控地面设备；

CCTV系统，用于将灾害区域实时图像发送给调度指挥系统；

调度指挥系统，用于根据灾害信息生成灾害防护指令，并根据灾害区域实时图像对灾害信息进行确认，根据确认结果向列控地面设备发送灾害防护确认指令；

列控地面设备，用于根据灾害信息和灾害防护确认指令，生成新的信号授权和灾害区域激活信息发送给灾害区域内的所有列车的列控车载设备；

列控车载设备，用于接收新的信号授权和灾害区域激活信息后，根据灾害的位置信息和列车本身的位置执行不同的控制策略。

进一步的，调度指挥系统具体用于：

通过CCTV系统获取灾害区域实时图像；

调度指挥人员根据灾害区域实时图像对是否存在灾害进行确认后；如在一定时间内灾害防护指令未得到确认，则调度指挥系统默认灾害防护指令得到确认；

灾害防护指令确认后向列控地面设备发送灾害防护确认指令。

进一步的，列控地面设备具体用于：

根据灾害信息确定灾害区域和封锁区域；

不再将封锁区域作为信号授权向列车发送，并对所管辖列车已发送的信号授权进行识别，如果信号授权包含封锁区域，则对已接收包含封锁区域信号授权的列车进行特殊标定，等待调度指挥系统的灾害防护确认指令；

若在设定时间内未接收到调度指挥系统发送的灾害区域临时限速或者灾害区域封锁指令，则将封锁区域由预封锁变更为封锁区，将封锁区所在轨道区段的信号机关闭，向封锁区的所有列车的列控车载设备发送灾害激活指令，对已特殊标定的列车进行信号授权的更新或发送紧急制动指令。

进一步的，还包括PA系统地面设备和PA车载系统；

其中，调度指挥系统还用于根据灾害信息确认结果，向PA系统地面设备发送灾害语音广播指令；PA系统地面设备用于根据灾害语音广播指令，控制相关列车的PA车载系统进行应急广播。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的铁路灾害联动安全防护方法。

本发明的有益效果：

本发明中调度指挥系统、CCTV系统、列控地面设备和列控车载设备之间联动，实现列车运行自动控制；列控地面设备自控制和调度指挥系统指令双路执行的方法，减少了系统的反应时间；本发明的调度指挥系统对灾害防护系统发送的灾害信息进行视频确认的双确认，调度指挥系统指令和列控地面设备生成的指令双确认，增加了系统反应的准确度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1示出了根据本发明实施例的一种铁路灾害联动安全防护方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明实施例的一种铁路灾害联动安全防护系统的数据流程图；

图3示出了根据本发明实施例的列车未进入灾害区域的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的列车正在灾害区域行驶的示意图；

图5示出了根据本发明实施例的列车正在灾害区域所在区段运行的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本发明实施例提供一种铁路灾害联动安全防护方法及系统，能够用于山地（齿轨）铁路列车运行时列控系统与灾害监测系统的系统联动和综合安全防护。

本发明实施例的铁路灾害联动安全防护方法基于以下技术构思：

1、灾害防护系统通过多传感器负责对轨道周边环境进行实时监测，对边坡落物、泥石流、异物侵入列车运行限界（异物侵限）等进行报警。灾害防护系统为非安全设备，也不具备执行故障-安全策略的条件。灾害防护系统执行的策略是哪怕误报，也不能不报。

2、灾害防护系统通过系统间接口将报警信息发送至行车调度指挥中心，并同步发送至列车运行控制系统。接口可采用安全通信接口或通信接口和继电器硬线接口相结合的方式。

3、行车调度指挥中心收到灾害防护系统的报警后自动选择CCTV系统（视频监控系统）中距离灾害发生点最近的摄像机对灾害发生点的状态进行确认。

4、列车运行控制系统对于边坡落物、泥石流、异物侵限等，根据入侵异物的大小和位置采取合适的应对策略，如限速运行、缩短移动授权、紧急制动等措施。

5、广播系统对灾害进行应急广播，提醒乘客坐稳扶好，预防列车采取紧急制动时摔伤。

6、相关系统有机联动，以自动为主，人工确认的方式，既实现了系统的快速响应，也实现了人工在应急处理时的关键作用。

如图1和图2所示，一种铁路灾害联动安全防护方法，包括以下步骤：灾害监测系统实时将灾害信息发送给调度指挥系统和列控地面设备，其中，灾害信息包括灾害的位置信息和范围信息；调度指挥系统根据灾害信息生成灾害防护指令，并通过CCTV系统对灾害信息进行确认，根据确认结果向列控地面设备发送灾害防护确认指令；列控地面设备根据灾害信息和灾害防护确认指令，生成新的信号授权和灾害区域激活信息发送给灾害区域内的所有列车的列控车载设备；列控车载设备接收新的信号授权和灾害区域激活信息后，根据灾害的位置信息和列车本身的位置执行不同的控制策略。

本发明实施例的铁路灾害联动安全防护方法，列控地面设备自控制和调度指挥系统指令双路执行的方法，减少了系统的反应时间，增加了系统反应的准确度。

例如，灾害监测系统实时将灾害信息发送给调度指挥系统和列控地面设备具体如下：灾害监测系统处理单元通过灾害防护系统轨旁单元对轨道周边环境实时监测，例如，灾害防护系统轨旁单元包括激光雷达、光栅光纤、长短焦摄像机等，当出现边坡落物、泥石流、异物侵限等灾害时，灾害监测系统处理单元将灾害发生的位置信息和范围信息实时发送给调度指挥系统和列控地面设备，在没有灾害时发送无灾害信息，以确保信息实时传输的可查性。

例如，调度指挥系统根据灾害信息生成灾害防护指令包括以下步骤：调度指挥系统对接收的灾害位置信息和范围信息进行预处理，根据灾害发生的范围与轨道限界的相对关系生成灾害防护指令，具体如下：

如果灾害范围覆盖了轨道限界，则生成灾害激活确认指令，等待人工确认指令发送/取消；如果灾害范围未覆盖轨道区域，但距离轨道限界小于设定距离，则生成灾害区域临时限速指令，等待人工确认指令发送/取消；如果灾害范围未覆盖轨道区域，且距离轨道限界不小于设定距离，则生成灾害区域报警无效确认指令发送/取消。

例如，调度指挥系统通过CCTV系统对灾害信息进行确认，根据确认结果向列控地面设备发送灾害防护确认指令包括以下步骤：

S101、调度指挥系统通过CCTV系统获取灾害区域实时图像，具体如下：

调度指挥系统收到灾害监测系统发送的灾害位置信息和范围信息后，对灾害区域内摄像机的位置和摄像机可探测的范围（如摄像枪拍摄范围、摄像云台的可旋转范围）进行比对，搜索能够拍摄灾害区域的所有摄像机。

在能够拍摄灾害区域的所有摄像机，并选取一个摄像机能够拍摄灾害区域全貌，选取一个摄像机拍摄灾害区域近照，选取两个摄像机从不同方向拍摄灾害区域边界与轨道之间相对距离图像，并将选取的摄像机ID和拍摄范围信息发送给与CCTV系统。

本步骤中，判定出能够对灾害位置进行最佳距离和调度的摄像机，并向CCTV系统发送所筛选的摄像机的ID以及摄像机的大致照射角度，能够实现灾害防护系统对灾害报警的二次审阅，剔除系统误报，降低了对运营效率的影响。

CCTV系统收到摄像机ID和拍摄范围信息后对选取的摄像机和摄像参数进行智能调整，并将灾害区域实时图像推送至调度指挥系统的显示桌面。

S102、调度指挥人员根据灾害区域实时图像对是否存在灾害进行2次人工确认后，对灾害防护指令进行确认。如在一定时间（例如，3秒）内灾害防护指令未得到人工确认，则调度指挥系统默认灾害防护指令得到确认。

S103、灾害防护指令确认后向列控地面设备发送灾害防护确认指令，灾害防护确认指令包括灾害激活确认指令、灾害区域临时限速指令、或灾害区域报警无效指令。

例如，铁路灾害联动安全防护方法，还包括以下步骤：调度指挥系统根据灾害信息确认结果，向PA系统地面设备发送灾害语音广播指令。PA系统地面设备根据灾害语音广播指令，控制相关列车的PA车载系统进行应急广播具体为：PA系统地面设备收到调度指挥系统发送的列车ID、语音播报序号信息后，传送至相关列车，PA车载系统收到语音播报序号后，进行应急广播。

例如，列控地面设备根据灾害信息和灾害防护确认指令，生成新的信号授权和灾害区域激活信息发送给灾害区域内的所有列车的列控车载设备包括以下步骤：

S201、列控地面设备根据灾害信息确定灾害区域和封锁区域具体为：在灾害区域增加保护距离和测速测距误差，确定封锁区域，使得封锁区域大于灾害发生区域。

S202、列控地面设备不再将封锁区域作为信号授权向列车发送，并对所管辖列车已发送的信号授权进行识别，如果信号授权包含封锁区域，则对已接收包含封锁区域信号授权的列车进行特殊标定，等待调度指挥系统的灾害防护确认指令。

S203、若列控地面设备在设定时间内未接收到调度指挥系统发送的灾害区域临时限速或者灾害区域封锁指令，则将封锁区域由预封锁变更为封锁区，将封锁区所在轨道区段的信号机关闭，向封锁区的所有列车的列控车载设备发送灾害激活指令，对已特殊标定的列车进行信号授权的更新或发送紧急制动指令。

本步骤中，设定时间可以根据需要设置，例如，可以是3s。

S204、对位于相邻线路运行列车的处理，跟在预封锁区域是否有车运行相关，如无车运行，则向与预封锁区域相对应的本线区域发送临时限速指令，限速值为RM模式的允许速度；如预封锁区有车运行，则对相邻线路进行处理的原则与灾害发生线路的处理方式一致。

S205、若列控地面设备在设定时间内接收到调度指挥系统发送的灾害区域临时限速指令，灾害区域所在轨道区段的信号机保持原联锁关系，并向灾害区域所有列车的列控车载设备发送灾害区域临时限速命令。

本步骤中，设定时间可以根据需要设置，例如，可以是3s。

S206、若列控地面设备在设定时间内接收到调度指挥系统发送的灾害区域封锁指令，将灾害区域所在轨道区段的信号机关闭，并向所有列车的列控车载设备发送灾害激活指令，对已特殊标定的列车进行信号授权的更新或发送紧急制动指令。

其中，进行信号授权的更新、发送灾害区域临时限速命令或发送紧急制动指令具体如下：

S301、如图3所示，列车未进入灾害区域的情况时，对接近列车（如图3中的列车甲）的信号授权进行更新，发送缩短信号授权，使信号授权最远端不能进入灾害区域。临线接近列车（如图3中的列车丁）发送灾害区域的临时限速。

S302、如图4所示，列车正在灾害区域行驶的情况时，对列车（如图4中的列车乙）发送紧急制动指令，减少高速运行对列车的损伤。对于临线接近列车（如图4中的列车丁）发送缩短的信号授权。

S303、如图5所示，列车正在灾害区域所在区段运行，但已经越过灾害区段的情况时，对列车（如图5的列车丙）的控制指令不变。对于列车前端已经越过灾害区域的列车（如图5的列车丁），则不改变运行状态。

S304、灾害发生期间，列控地面设备一直发送灾害的相关信息，直到灾害区域修葺完成，灾害监测系统取消灾害报警。或者人工在调度指挥系统屏蔽灾害报警信息，列控地面设备按照人工屏蔽灾害报警信息的处理策略执行，比如完全屏蔽灾害报警信息，屏蔽灾害报警并在灾害区域设置临时限速等策略。

例如，列控车载设备接收新的信号授权和灾害区域激活信息后，根据灾害的位置信息和列车本身的位置执行不同的控制策略具体如下：

S401、列控车载设备接收地面列控设备发送的灾害区域激活信息后，根据灾害区域的起点、范围、信号授权以及列车本身的位置包络重新计算运行许可，重新计算的运行许可的最远端不应进入灾害区域。若列车位置包络在灾害区域前方，重新计算的运行许可进入了灾害区域，则触发紧急制动；若列车本身的位置包络已经越过灾害区域，则继续按照当前的运行许可继续运行；如列车安全包络在灾害区域内，则紧急制动。

S402、列控车载设备接收地面列控设备发送的临时限速信息和灾害区域激活信息，根据临时限速的起点、范围、信号授权以及列车本身的位置包络重新计算运行许可。若列车位置包络在灾害区域前方，重新计算包含临时限速区域的运行许可，按照重新计算的包含临时限速的运行许可继续运行；若列车前端已经越过临时限速区域，则继续按照当前的运行许可继续运行（不适用临时限速信息）。

本发明实施例还提供一种铁路灾害联动安全防护，包括灾害监测系统、调度指挥系统、列控地面设备、列控车载设备、PA系统地面设备和PA车载系统。

其中，灾害监测系统，用于实时将灾害信息发送给调度指挥系统和列控地面设备。CCTV系统，用于将灾害区域实时图像发送给调度指挥系统。

调度指挥系统，用于根据灾害信息生成灾害防护指令，并根据灾害区域实时图像对灾害信息进行确认，根据确认结果向列控地面设备发送灾害防护确认指令。

列控地面设备，用于根据灾害信息和灾害防护确认指令，生成新的信号授权和灾害区域激活信息发送给灾害区域内的所有列车的列控车载设备；列控车载设备，用于接收新的信号授权和灾害区域激活信息后，根据灾害的位置信息和列车本身的位置执行不同的控制策略。

调度指挥系统还用于根据灾害信息确认结果，向PA系统地面设备发送灾害语音广播指令；PA系统地面设备用于根据灾害语音广播指令，控制相关列车的PA车载系统进行应急广播。

本发明实施例的铁路灾害联动安全防护方法及系统，调度指挥系统、视频监控（CCTV）、列车运行控制系统、PA系统联动，实现列车运行自动控制、语音播报（提醒乘客坐稳扶好）等互相结合、发挥各自优点克服确定的有机联动；列控地面设备自控制和调度指挥系统指令双路执行的方法，减少了系统的反应时间，增加了系统反应的准确度。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述铁路灾害联动安全防护方法。

计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。