地方鐵路中列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張志偉

摘 要：本文主要是改進(jìn)了一種列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。在改進(jìn)過(guò)程中，充分考慮到一些地方鐵路線路的特性，而選擇全球定位系統(tǒng)來(lái)獲取列車位置信息，并將這些信息和電路與信號(hào)機(jī)信息一同發(fā)送給監(jiān)控裝置，以便通過(guò)監(jiān)控裝置對(duì)地方鐵路的列車運(yùn)行信息進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到確保行車安全的目的。

關(guān)鍵詞：列車運(yùn)行監(jiān)控裝置；地方鐵路；全球定位系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.226

1 引言

列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)是一種對(duì)列車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的常用裝置，其主要是根據(jù)監(jiān)控信息來(lái)控制列車運(yùn)行速度以便達(dá)到行車安全的目的。此種系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集列車行駛過(guò)程中的相關(guān)速度，制動(dòng)壓力和線路狀況等信息，然后借助已經(jīng)存儲(chǔ)的線路參數(shù)，統(tǒng)計(jì)處理之后來(lái)對(duì)列車運(yùn)行情況進(jìn)行控制。目前的LKJ2000型列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)主要是應(yīng)用在全國(guó)鐵道部系統(tǒng)中。這種系統(tǒng)對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩ＷC工作有巨大的幫助作用，且為鐵路安全運(yùn)輸管理提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)參考信息。

本文通過(guò)綜合對(duì)比考慮而認(rèn)為可以選擇全球定位系統(tǒng)來(lái)定位獲取列車位置信息，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬功能將軌道信號(hào)輸入列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，以便發(fā)揮出其正常運(yùn)用。這樣可以方便地方鐵路系統(tǒng)的安全運(yùn)輸，確保列車運(yùn)行安全。

2 系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)原理

列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)在工作時(shí)需要得到軌道電路信號(hào)，這些信號(hào)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬得到，其主要包括運(yùn)行距離校正信和信號(hào)燈信號(hào)。

（1）距離校正碼。在有軌道電路的系統(tǒng)中，為了對(duì)距離進(jìn)行修正，一般需要測(cè)量得到兩個(gè)鄰近軌道的電路絕緣節(jié)信號(hào)。通過(guò)校正可以使得實(shí)際監(jiān)控裝置所得到的距離信息和實(shí)際距離信息一致，以此來(lái)確保監(jiān)控精確性。若沒(méi)有軌道線路，則可以GPS信號(hào)來(lái)得到列車位置信息。并將這些位置信息和線路基礎(chǔ)定位信息對(duì)比，就可以確定當(dāng)前列車的實(shí)際距離信息。接著根據(jù)已經(jīng)確定的距離校正點(diǎn)，將距離校正碼發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)，這樣就可以對(duì)監(jiān)控距離信號(hào)進(jìn)行校正。相對(duì)來(lái)說(shuō)GPS 可以進(jìn)行高精度定位，因而可以使得監(jiān)控?cái)?shù)所得誤差在可控制范圍內(nèi)。若監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超前或者滯后，都可以通過(guò)校正使得這些信號(hào)和實(shí)際數(shù)據(jù)保持一致。此外也可以根據(jù)需要進(jìn)行手動(dòng)校正，操作人員可手工校正這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，這樣就可以確保數(shù)據(jù)一致。

（2）信號(hào)燈信號(hào)。地方鐵路列車在運(yùn)行過(guò)程中需要用到預(yù)告、進(jìn)站和出站這三種信號(hào)機(jī)。地方鐵路一般沒(méi)有軌道電路，因而機(jī)車無(wú)法辨識(shí)前方信號(hào)。為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，本設(shè)計(jì)考慮選擇人工確認(rèn)信號(hào)模式，要求乘務(wù)員強(qiáng)制輸入前方信號(hào)。也就是在GPS幫助下，在距信號(hào)機(jī)1 200 m時(shí)，列車將信號(hào)發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)，并提示乘務(wù)員輸入前方信號(hào)，若其依據(jù)提示輸入相應(yīng)信號(hào)，則系統(tǒng)依據(jù)輸入指令行車。若其不輸入則監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)直接行使到前方信號(hào)機(jī)前停車。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到地方鐵路特點(diǎn)，并結(jié)合監(jiān)控裝置的相關(guān)要求而設(shè)計(jì)出這種監(jiān)控系統(tǒng)。其主要組成單元為GPS 接收裝置、手動(dòng)輸入裝置和信號(hào)處理系統(tǒng)，以及一些校正裝置等.

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)監(jiān)控裝置的工作效果有重要影響，這些數(shù)據(jù)正確才能保證監(jiān)控系統(tǒng)按要求工作。它們主要是指模擬軌道電路的一些GPS 數(shù)據(jù)，在使用這些數(shù)據(jù)時(shí)需要進(jìn)行采集與復(fù)核。

（1）線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集。在采集這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，需要先確定出GPS 校正采集點(diǎn)，然后確定出距離信號(hào)機(jī)前方1200 m出的位置信息。接著通過(guò)GPS 坐標(biāo)采集功能，在列車進(jìn)入某一距離范圍內(nèi)后按下監(jiān)控系統(tǒng)的“采集鍵”，這樣該位置處的GPS坐標(biāo)會(huì)被自動(dòng)記錄下來(lái)。

（2）GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)的復(fù)核。采集到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)可能存在差錯(cuò)，需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)核。在復(fù)核時(shí)，需要將監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和主系統(tǒng)斷開(kāi)，以便確保行車安全。復(fù)核時(shí)主要是查看相關(guān)距離信息是否需要校正，并檢查GPS 校正情況。記錄完全部位置點(diǎn)的校正之后，若發(fā)現(xiàn)有誤差，則需要對(duì)重新采集相應(yīng)的GPS 校正坐標(biāo)信號(hào)。

3.2 監(jiān)控裝置模擬信號(hào)輸入點(diǎn)

（1）距離誤差校正發(fā)送點(diǎn)選擇。在進(jìn)行距離誤差校正時(shí)，需要監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)校正要求，并分區(qū)信號(hào)校正。首先設(shè)置地方鐵路列車運(yùn)行線路，也即將其設(shè)置為交路，且在每條交路兩站間根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的信號(hào)機(jī)，為了方便設(shè)置，可以選擇地面界碑點(diǎn)處。

（2）機(jī)車信號(hào)發(fā)送點(diǎn)的選擇。選擇信號(hào)采集點(diǎn)時(shí)，可以選擇各站的預(yù)告信號(hào)機(jī)前后一定距離點(diǎn)。此外還需要考慮到鐵路相關(guān)文件和操作反應(yīng)時(shí)間等因素，可以適當(dāng)在信號(hào)機(jī)前方多設(shè)置幾個(gè) GPS采集點(diǎn)，以此來(lái)確保當(dāng)列車運(yùn)行到前方信號(hào)機(jī)1200 m處時(shí)，監(jiān)控主機(jī)可以得到發(fā)送的相關(guān)距離信號(hào)，確保行車安全。

3.3 系統(tǒng)使用與可靠性

為確保系統(tǒng)可靠性，一般在安裝此系統(tǒng)之后，需要在運(yùn)行時(shí)每隔2 km校正監(jiān)控裝置，以便監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)一致。此外系統(tǒng)主機(jī)對(duì)原來(lái)采集存儲(chǔ)的GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)和測(cè)量到的GPS信息進(jìn)行對(duì)比。在列車行駛到距離信號(hào)燈一定距離時(shí)，信號(hào)主機(jī)會(huì)將距離信號(hào)發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)，并給出輸入前方信號(hào)的提示。乘務(wù)員可以根據(jù)這些提示進(jìn)行信號(hào)輸入。顯示設(shè)備會(huì)將輸入的信號(hào)狀態(tài)顯示出，司機(jī)將此信號(hào)和測(cè)量所得信號(hào)進(jìn)行對(duì)比確認(rèn)一致后按“確認(rèn)”鍵，然后監(jiān)控裝置根據(jù)輸入的前方信號(hào)運(yùn)行。

在一些信號(hào)屏蔽作用較強(qiáng)的區(qū)域，可能會(huì)短時(shí)間內(nèi)接收不到 GPS信號(hào)，在此情況下為確保列車行駛到距離信號(hào)機(jī)前方1200 m距離時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)送信號(hào)，需要從以下方面進(jìn)行改進(jìn)。

（1）增加距離采集點(diǎn)?？梢栽黾泳嚯x信號(hào)采集點(diǎn)，例如在離信號(hào)機(jī)前1200米附近多設(shè)置幾個(gè)采集點(diǎn)。

（2）系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)測(cè)前方距離。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)先前得到的GPS 信號(hào)來(lái)對(duì)當(dāng)前的距離進(jìn)行預(yù)測(cè)，若預(yù)測(cè)距離沒(méi)有到1200 m則會(huì)走自動(dòng)發(fā)送信號(hào)。這樣處理可以避免因?yàn)樘鞖?、設(shè)備狀態(tài)等導(dǎo)致GPS信號(hào)收不到而出現(xiàn)故障的情況，可以確保在各種情況下系統(tǒng)都可發(fā)送信號(hào)到監(jiān)控主機(jī)，以此來(lái)確保安全。

4 結(jié)語(yǔ)

為了將鐵路列車監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到地方鐵路線路中，本文提出采用 GPS系統(tǒng)來(lái)提供列車實(shí)時(shí)位置信號(hào)，并將這些信號(hào)發(fā)送給監(jiān)控裝置，以此來(lái)處理地方鐵路無(wú)軌道電路等問(wèn)題，從而有效的擴(kuò)大了鐵路監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。通過(guò)使用結(jié)果表明，改進(jìn)之后，這種監(jiān)控系統(tǒng)可以很好的應(yīng)用到我國(guó)地方鐵路中，得到了同樣效果。

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