一、系統簡介
本務機車作業安全防護系統是針對本務機車在站場和機務段內進行出庫、入庫、轉線、掛車等作業中，可能發生的越過關閉調車信號、撞土擋、壓脫軌器、越出站界、闖入無電區、機車沖突等事故進行安全防護的系統。系統由地面設備和機車車載設備組成。
系統通過采集機車位置、速度等信息，結合進路和信號狀態，依據站場高精度股道、道岔、信號機位置地圖，以圖形和聲音方式向司機提供當前實時站場信息及機車位置，并對司機進行目標距離的分級警示。
系統采用北斗衛星差分和衛星盲區高精度定位技術，實現機車全區域、全天候精準定位；基于機車位置相關的站場信息自適應推送技術，司機可實時掌握作業情況，同時實現機車作業情況的遠程監視和預警提示，有效防止本務機車作業事故的發生。
二、研發背景
目前，全路運行的本務機車在牽引列車時已經實現了設備控車，但在調車作業時完全靠司機人為確認地面信號并操縱機車運行。由于本務機車作業一般均在運輸繁忙的車站或編組場進行，一旦發生事故，會對鐵路運輸造成較大的影響。為此，開發一套用于本務機車作業的安全防護系統，減少作業事故的發生，具有良好的安全效益和經濟效益。
三、設備組成及功能
系統由地面設備和車載設備組成。其中地面設備主要由北斗地基增強基站、UWB定位設備（超寬帶定位系統）、站場信息采集處理設備、地圖服務器、MTUP服務器和顯示終端組成；車載設備主要由天線、主機和顯示屏等組成。車載設備與地面設備間采用雙通道（移動/電信/聯通）4G傳輸方式實時傳輸數據。
北斗地基增強基站和衛星盲區高精度定位技術（用于機車在風雨棚下無衛星信號時），實現機車精準定位，定位精度小于30cm，通過與高精度站場圖相結合能精確判別出機車行駛的股道和實時位置，從而匹配當前進路情況（紅光帶和白光帶）和信號狀態。
站場信息采集處理設備和地圖服務器通過MTUP安全平臺與CTC設備接口，采集機車進路信息和信號狀態；并將預先設置的盡頭線土擋、站界標、接觸網終點標、脫軌器位置和狀態等信息，以實時站場圖形向車載設備推送。
地面顯示終端通過與站場信息采集設備接口，實時顯示管轄范圍內站場信號狀態和股道信息，并可將管轄范圍內的機車運行及位置狀態集中顯示。
車載設備可實時接收地面設備信息，并與地面服務器進行數據交互，可將地面服務器推送的站場、行車、位置等信息通過顯示器圖形化向司機顯示，同時根據預設定的門限值進行聲音報警提示。
四、技術解決方案
1.站場綜合數據采集及傳輸
站場綜合數據采集通過CTC接口獲取，數據內容包括：站場信號機狀態數據、道岔定反位信息數據、進路光帶信息數據。這些數據經加密封包后傳輸到“信息服務器”。各級監控中心可通過訪問服務器獲取與本客戶相關聯的數據；根據車載設備位置信息向車載設備推送與其相關的位置、站場、信號顯示等信息。
2.高精度站場地圖
站場高精度股道地圖保存在專用的服務器上，可使用授權客戶端遠程對地圖進行增添、更新、維護和管理。所有車載設備和監控中心可實時下載地圖數據。
3.地面高精度定位
北斗地基增強基站設置在沿線適宜車站，其覆蓋范圍為半徑30Km的區域；車載設備通過訪問基站服務器獲取距離最近基站的差分數據；對于車站較大的整體式風雨棚，根據需要安裝UWB高精度定位設備，實現全區域精確定位。
4.車載設備
車載設備由主機+顯示器組成，主機內嵌北斗高精度定位模塊，支持雙通道4G網絡傳輸功能。
4.1車載設備定位方案
車載主機內嵌北斗高精度定位模塊，通過訪問基站服務器獲取差分數據，同時通過4G網絡接收服務器的差分數據，經過特定算法，計算出本務機車高精度經緯度位置數據，該數據一方面將匹配的站場地圖、站場信息通過車載顯示器顯示，并根據情況報警提示。另一方面回傳給位置服務器，可開放給全路網需要本務機高精度位置的應用場合，如地面監控中心等，構成行車信息大數據的組成部分。
4.2聲音提示播報
通過地面設備推送的站場綜合信息結合目標停車位置距離，通過分級提示聲音警示司機。
