铁路室外作业人员实时定位监控系统的研发与应用

鲍金福 王永生 中国铁路上海局集团有限公司徐州北站

铁路室外作业人员主要包括调车、列检、货检、检修、巡线等工种，具有覆盖面广、作业环境复杂等特点，传统的视频监控、民用定位系统等手段难以满足现场作业监控的需要。为此，徐州北站联合上海华铁智能系统工程有限公司和惠州峰华经纬科技有限公司研发了具有亚米级精度的铁路室外作业人员实时定位监控系统。

该系统由无线网络定位基站及天线、智能方位灯、定位信息采集与人员定位监控软件系统组成，采用多频及多模差分定位技术，可有效抵消星钟、星历、电离层、对流层等因素产生的误差，从而实现误差在一米以内的卫星导航定位精度。

本文主要介绍了基于无线网络及精确位置测定技术的铁路室外作业人员实时定位监控系统的研发与应用，主要包括系统设计、软件架构、硬件设计、系统分析等。该系统能在Web界面的电子地图上实时显示作业人员的具体位置，并可对作业人员的运行轨迹进行记录，同时具有查询作业人员的运行轨迹的历史记录回放功能，实现了对室外作业人员的实时信息化管理。

1 系统设计

铁路室外作业人员实时定位监控系统主要由差分基准站、差分管理系统、定位终端、应用管理平台四部分组成（见图 1）。

图1 系统关系图

本系统支持1+N的配置模式，即一套差分基站和管理系统、应用平台可以支持若干个定位终端。

1.1 定位增强系统

定位增强系统（见图2）通过基准站向差分服务器(即定位增强服务器)发送北斗定位的差分校正数据，发送的方式是TCP或者UDP协议。图2中“定位增强服务器”要处理的任务有：接收各个基准站的北斗差分数据，同时接收终端(即图中用户1-N)的位置信息，根据终端位置找到最优基站，把该基准站的差分校正数据发送给用户终端。

图2 定位增强系统架构图

1.2 差分基准站

XD-T100基准站（见图3）采用双系统（BDS+GPS）及多频技术，通过复杂的数学模型，计算出卫星信号在通过地球大气层时所引起的误差，提取准确的纠正信息，发送到系统的应用终端；在终端所得的定位信息结合校正信息后，把计算定位过程中的最主要的误差源消除，从而得到亚米级的精确定位。

XD-T100体积轻巧，方便安装，可短时间内安装于任何空旷地方或楼顶上。金属机壳配以防水封条，使其足以应对室外恶劣环境并长期工作。

图3 XD-T100基准站

1.3 差分管理系统

监控中心软件采用C/S和B/S相结合的结构形式，软件运行在Windows 2000/XP中文操作平台上，采用Visual C++6.0、ActiveX、SQL lite数据库编制，采用多进程、多线程技术，实时并发处理多任务，软件功能丰富。

1.4 定位终端

为方便室外作业人员携带，定位终端为智能方位灯（见图4）的形式，采用集定位数据测定、无线通讯及传统的方位灯功能与一体的集成化方案。即通过DGPS、AGPS采集卫星定位信息实时通过无线传输系统传输到基站，并通过基站解算计算出室外人员的位置。通过手动开关开启或关闭高亮度的闪烁方位灯以替代传统的简易方位灯。

图4 智能方位灯

1.5 应用管理平台

应用管理平台（见图5）综合应用了数据库技术、地理信息系统技术、无线局域网技术。该平台包括系统管理、用户管理、人员跟踪、查询统计、历史数据的查询和报表打印等模块。能跟踪室外作业人员动态分布情况、数量以及其所在的位置。同时具有选择跟踪、实时跟踪、位置查询和活动轨迹查看等功能。并提供了灵活的交互式界面，方便浏览维护。

图5 应用管理平台

2 系统试用情况

铁路室外作业人员实时定位监控系统自2016年10月在徐州北站上到场开始使用，主要用于上到场货检作业人员室外作业时的定位监控。使用情况如下：

2.1 实时定位

货检作业人员出务作业时携带智能定位终端，应用管理平台上能实时显示作业人员的位置和移动情况，正确显示作业人员所处的股道信息。实时传送数据，误差不超过2 s。

2.2 查询分析

通过应用管理平台，能查询任意注册的室外作业人员和指定时间所处的位置；能查询任意指定位置的人员情况，能查询各部门员工的分配情况。同时可以显示室外作业人员的区域内的人员数量，分布范围，并能查询指定日期室外作业的当日运动轨迹，并进行报表打印。

2.3 使用方便

智能定位终端将定位系统与方位灯一体化，方便作业人员携带，不增加额外负担。定位终端采用可充电电池，一次充电可连续工作48 h以上，能满足四班作业需要。频率对人身无害，工作温度-30℃～75℃，防水、防尘、在恶劣环境下24 h正常工作。

3 结束语

铁路室外作业人员实时定位监控系统达到了设计目的，可有效提高室外作业人员管理化水平，能大大提高铁路室外作业人员的安全系数，同时也可以解决室外人员监控管理难度大的问题。同时，该系统的应用，对提高铁路现代化及自动化起到了现实的推动意义。这一人员管理的现代化手段，具有低成本、高效率、易操作和管理等特点，有利于在铁路系统推广使用。