北斗系統(tǒng)在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中的應(yīng)用探索

張府山

摘 要：北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（BDS），是繼美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力。

關(guān)鍵詞：鐵路運(yùn)輸；北斗系統(tǒng)；應(yīng)用；優(yōu)勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：V249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比我國(guó)目前廣泛使用的全球定位系統(tǒng)（GPS）具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

1 它同時(shí)具備定位與通訊功能，對(duì)于我國(guó)中西部地區(qū)的鐵路系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有更廣泛的應(yīng)用前景。

2 它具有全天候快速定位，沒(méi)有信號(hào)盲區(qū)，定位精度目前已能達(dá)到1米，未來(lái)能達(dá)到20厘米的定位精度，并且向全世界提供的服務(wù)都是免費(fèi)的，在提供無(wú)源定位導(dǎo)航和授時(shí)等服務(wù)時(shí)，用戶數(shù)量沒(méi)有限制，且與GPS兼容。

3 北斗系統(tǒng)是我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的，不受任何外力控制和支配，因此是絕對(duì)安全的，大力推進(jìn)北斗系統(tǒng)在鐵路等關(guān)乎國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈的行業(yè)中的應(yīng)用，具有戰(zhàn)略上的重要意義。

二、GPS在鐵路當(dāng)中的應(yīng)用實(shí)例

衛(wèi)星定位作為一種先進(jìn)的定位手段，目前已經(jīng)在大秦鐵路公司的一些系統(tǒng)進(jìn)行了部分的應(yīng)用，其具體的應(yīng)用實(shí)例包括以下5點(diǎn)。

1 列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)信息系統(tǒng)（LAIS），該系統(tǒng)通過(guò)GPS對(duì)運(yùn)行中的機(jī)車(chē)進(jìn)行定位，依托電信GSM/GPRS移動(dòng)公網(wǎng)和Internet將機(jī)車(chē)位置信息傳輸至鐵路內(nèi)部各級(jí)查詢終端，使各級(jí)各部門(mén)能夠?qū)崟r(shí)掌握機(jī)車(chē)所在位置。

2 無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（STP），該系統(tǒng)通過(guò)GPS獲取調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)的位置、速度等信息，然后經(jīng)過(guò)相關(guān)處理后通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)傳到監(jiān)控中心，將調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)的當(dāng)前位置顯示在電子地圖上，監(jiān)控中心的調(diào)度人員可以利用接收的數(shù)據(jù)和電子地圖上的位置進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)地完成對(duì)調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)調(diào)度指揮。

3 授時(shí)功能，利用GPS系統(tǒng)的授時(shí)功能可以為鐵路的各個(gè)系統(tǒng)提供時(shí)間同步服務(wù)，目前利用GPS授時(shí)功能的系統(tǒng)有：CTC/TDCS系統(tǒng)和LKJ系統(tǒng)等。

4 設(shè)備定位，通過(guò)GPS系統(tǒng)可以對(duì)鐵路系統(tǒng)各類(lèi)設(shè)備進(jìn)行定位測(cè)量，從而保證設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。目前通信系統(tǒng)的GSM-R鐵路移動(dòng)專網(wǎng)的通信鐵塔位置坐標(biāo)，供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)桿位置坐標(biāo)等已經(jīng)開(kāi)始利用GPS進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)測(cè)量。

5 車(chē)輛和人員定位，目前電務(wù)、工務(wù)、供電、通信等單位已經(jīng)開(kāi)始利用GPS系統(tǒng)對(duì)所屬車(chē)輛和人員進(jìn)行定位，從而有效掌握各種動(dòng)態(tài)信息，進(jìn)而制定出合理的車(chē)輛、人員調(diào)配方案，特別是在事故救援時(shí)，實(shí)時(shí)掌握動(dòng)態(tài)信息可以有效利用事故現(xiàn)場(chǎng)周邊車(chē)輛迅速調(diào)派人員趕往事故現(xiàn)場(chǎng)參加救援，縮短救援時(shí)間。

三、GPS存在的問(wèn)題

衛(wèi)星定位系統(tǒng)目前已在鐵路的一些領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用，特別是在機(jī)車(chē)、車(chē)輛和人員的定位以及授時(shí)功能方面取得不錯(cuò)的效果，但目前使用的GPS存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

1 鐵路系統(tǒng)沒(méi)有制定統(tǒng)一的衛(wèi)星定位產(chǎn)品應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各個(gè)系統(tǒng)制造商開(kāi)發(fā)的GPS應(yīng)用產(chǎn)品各自為政，互不兼容。不同GPS設(shè)備提供相同的功能首先是對(duì)資源造成了浪費(fèi)，其次每套設(shè)備都要安裝接收天線和數(shù)據(jù)處理設(shè)備不利于合理利用機(jī)車(chē)的有效空間和檢修作業(yè)。

2 GPS只具有單向的定位功能，要實(shí)現(xiàn)通信功能，比如將機(jī)車(chē)位置信息傳送到監(jiān)控終端需要借助其他通信系統(tǒng)平臺(tái)。當(dāng)遇到通信盲區(qū)，信息將無(wú)法傳輸。另外信息通過(guò)Internet傳輸，安全性無(wú)法得到充分保證，特別是遇到特運(yùn)任務(wù)時(shí)，機(jī)車(chē)的運(yùn)行信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸如果被不法分子截獲，那后果將是不堪設(shè)想的。

3 目前鐵路系統(tǒng)沒(méi)有建立專門(mén)的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，導(dǎo)致各種通過(guò)GPS獲得的數(shù)據(jù)，或存儲(chǔ)在設(shè)備供應(yīng)商設(shè)立的數(shù)據(jù)服務(wù)器上，或存儲(chǔ)在使用單位安裝的服務(wù)器中，這樣做存在著很大的安全隱患，比如：數(shù)據(jù)易被盜取、易丟失，另外目前的存儲(chǔ)方式不能實(shí)現(xiàn)資源共享，不利于數(shù)據(jù)的有效利用。

四、北斗系統(tǒng)可應(yīng)用領(lǐng)域

北斗系統(tǒng)在鐵路應(yīng)用的前景非常廣闊，目前鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)可以在以下領(lǐng)域可以充分利用衛(wèi)星定位技術(shù)來(lái)保證行車(chē)安全提高運(yùn)行效率。

1 利用北斗系統(tǒng)進(jìn)行授時(shí)，目前雖然有CTC＼TDCS、LKJ在內(nèi)的部分系統(tǒng)已經(jīng)利用衛(wèi)星授時(shí)技術(shù)進(jìn)行時(shí)間校對(duì)，但鐵路沿線各站的各個(gè)部門(mén)以及各部門(mén)的設(shè)備，特別是一些未聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，比如微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備、智能電源屏等還需要人工進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。因此可以利用北斗衛(wèi)星的授時(shí)功能以站區(qū)為單位建立北斗衛(wèi)星授時(shí)中心，然后通過(guò)無(wú)線廣播的方式向區(qū)域內(nèi)帶有時(shí)鐘的設(shè)備傳輸授時(shí)信息，使各類(lèi)設(shè)備的時(shí)間保持一致。

2 利用北斗系統(tǒng)繪制數(shù)字站場(chǎng)圖，過(guò)去鐵路車(chē)站的站場(chǎng)圖，以及站場(chǎng)內(nèi)工務(wù)、電務(wù)、供電等部門(mén)的設(shè)備位置都是以工務(wù)部門(mén)的公里標(biāo)作為參照用傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。使得各種位置信息都是相對(duì)坐標(biāo)，沒(méi)有絕對(duì)的地理坐標(biāo)且誤差較大。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)測(cè)量得到的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而得到數(shù)字化得的站場(chǎng)圖。

3 利用北斗系統(tǒng)鐵路地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防，大秦鐵路管內(nèi)很多鐵路修建在山區(qū)，這些地區(qū)容易發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅鐵路行車(chē)的安全。目前對(duì)于鐵路沿線的地質(zhì)災(zāi)害只能采取人工巡線的方式予以解決。現(xiàn)在可以利用北斗系統(tǒng)建立鐵路地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防系統(tǒng)，對(duì)鐵路沿線容易發(fā)生滑坡的地點(diǎn)安裝衛(wèi)星定位裝置，這些裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)5毫米以上地面變動(dòng)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，讓相關(guān)部門(mén)提前做好防災(zāi)準(zhǔn)備，保證行車(chē)安全。

4 利用北斗系統(tǒng)建立鐵路應(yīng)急救援系統(tǒng)，鐵路應(yīng)急救援系統(tǒng)要求在事故發(fā)生時(shí)能夠在最短的時(shí)間內(nèi)派遣救援人員和設(shè)備趕往事故現(xiàn)場(chǎng)，以最快的速度對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行救援。

5 利用北斗系統(tǒng)輔助行車(chē)調(diào)度指揮工作，目前大秦鐵路管內(nèi)已全部裝有CTC＼TDCS等行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)，使得調(diào)度指揮人員能夠全面的掌握列車(chē)在車(chē)站以及區(qū)間內(nèi)的運(yùn)行情況，但在一些特殊情況之下并不能真實(shí)反映列車(chē)的運(yùn)行狀況。

綜上所述，未來(lái)北斗系統(tǒng)還可以在鐵路的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、區(qū)間行車(chē)方式轉(zhuǎn)變、高速鐵路安全保證等方面有所應(yīng)用，北斗系統(tǒng)作為我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)必將為中國(guó)鐵路的快速發(fā)展發(fā)揮十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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