一、系统简介
本务机车作业安全防护系统是针对本务机车在站场和机务段内进行出库、入库、转线、挂车等作业中，可能发生的越过关闭调车信号、撞土挡、压脱轨器、越出站界、闯入无电区、机车冲突等事故进行安全防护的系统。系统由地面设备和机车车载设备组成。
系统通过采集机车位置、速度等信息，结合进路和信号状态，依据站场高精度股道、道岔、信号机位置地图，以图形和声音方式向司机提供当前实时站场信息及机车位置，并对司机进行目标距离的分级警示。
系统采用北斗卫星差分和卫星盲区高精度定位技术，实现机车全区域、全天候精准定位；基于机车位置相关的站场信息自适应推送技术，司机可实时掌握作业情况，同时实现机车作业情况的远程监视和预警提示，有效防止本务机车作业事故的发生。
二、研发背景
目前，全路运行的本务机车在牵引列车时已经实现了设备控车，但在调车作业时完全靠司机人为确认地面信号并操纵机车运行。由于本务机车作业一般均在运输繁忙的车站或编组场进行，一旦发生事故，会对铁路运输造成较大的影响。为此，开发一套用于本务机车作业的安全防护系统，减少作业事故的发生，具有良好的安全效益和经济效益。
三、设备组成及功能
系统由地面设备和车载设备组成。其中地面设备主要由北斗地基增强基站、UWB定位设备（超宽带定位系统）、站场信息采集处理设备、地图服务器、MTUP服务器和显示终端组成；车载设备主要由天线、主机和显示屏等组成。车载设备与地面设备间采用双通道（移动/电信/联通）4G传输方式实时传输数据。
北斗地基增强基站和卫星盲区高精度定位技术（用于机车在风雨棚下无卫星信号时），实现机车精准定位，定位精度小于30cm，通过与高精度站场图相结合能精确判别出机车行驶的股道和实时位置，从而匹配当前进路情况（红光带和白光带）和信号状态。
站场信息采集处理设备和地图服务器通过MTUP安全平台与CTC设备接口，采集机车进路信息和信号状态；并将预先设置的尽头线土挡、站界标、接触网终点标、脱轨器位置和状态等信息，以实时站场图形向车载设备推送。
地面显示终端通过与站场信息采集设备接口，实时显示管辖范围内站场信号状态和股道信息，并可将管辖范围内的机车运行及位置状态集中显示。
车载设备可实时接收地面设备信息，并与地面服务器进行数据交互，可将地面服务器推送的站场、行车、位置等信息通过显示器图形化向司机显示，同时根据预设定的门限值进行声音报警提示。
四、技术解决方案
1.站场综合数据采集及传输
站场综合数据采集通过CTC接口获取，数据内容包括：站场信号机状态数据、道岔定反位信息数据、进路光带信息数据。这些数据经加密封包后传输到“信息服务器”。各级监控中心可通过访问服务器获取与本客户相关联的数据；根据车载设备位置信息向车载设备推送与其相关的位置、站场、信号显示等信息。
2.高精度站场地图
站场高精度股道地图保存在专用的服务器上，可使用授权客户端远程对地图进行增添、更新、维护和管理。所有车载设备和监控中心可实时下载地图数据。
3.地面高精度定位
北斗地基增强基站设置在沿线适宜车站，其覆盖范围为半径30Km的区域；车载设备通过访问基站服务器获取距离最近基站的差分数据；对于车站较大的整体式风雨棚，根据需要安装UWB高精度定位设备，实现全区域精确定位。
4.车载设备
车载设备由主机+显示器组成，主机内嵌北斗高精度定位模块，支持双通道4G网络传输功能。
4.1车载设备定位方案
车载主机内嵌北斗高精度定位模块，通过访问基站服务器获取差分数据，同时通过4G网络接收服务器的差分数据，经过特定算法，计算出本务机车高精度经纬度位置数据，该数据一方面将匹配的站场地图、站场信息通过车载显示器显示，并根据情况报警提示。另一方面回传给位置服务器，可开放给全路网需要本务机高精度位置的应用场合，如地面监控中心等，构成行车信息大数据的组成部分。
4.2声音提示播报
通过地面设备推送的站场综合信息结合目标停车位置距离，通过分级提示声音警示司机。
