北斗定位技術在專用鐵路調度指揮綜合管理信息系統(tǒng)中的運用

王文英，李恩源，牛小飛

摘 要：隨著信息技術的發(fā)展，專用鐵路調度指揮綜合管理信息系統(tǒng)的建設極大的提高的調度指揮人員對現(xiàn)場作業(yè)情況的實時掌握，提高了作業(yè)透明度和作業(yè)效率。北斗定位技術在本系統(tǒng)中的運用，可有效提供動力機車的實時分布，簡化溝通過程，提高作業(yè)效率。

關鍵詞：北斗定位技術；專用鐵路；調度指揮；差分

中圖分類號：U268.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）06-0124-02

Abstract： In this paper， the monitoring and control problems of the laboratory are studied， and a laboratory modular monitoring system based on CAN bus technology is proposed. The data acquisition， processing and transmission are carried out by using STC89C52 single chip computer and various sensors， thus realizing the functions of temperature， smoke concentration monitoring and overstepping alarm in the laboratory. The system has the advantages of remote monitoring， centralized management， real-time， easy to operate， and has a large market application prospects.

Keywords： single chip microcomputer； fieldbus； laboratory monitoring

1 概述

專用鐵路調度指揮綜合管理信息系統(tǒng)（以下簡稱信息系統(tǒng)）是充分結合鐵路業(yè)務需求，并融合了通信、信號，計算機、網(wǎng)絡、多媒體、運輸組織等多專業(yè)新科技的系統(tǒng)。該系統(tǒng)是面向鐵路企業(yè)運輸生產(chǎn)的全過程，包括鐵路作業(yè)計劃編排與下達、列車到發(fā)與編解、生產(chǎn)過程安全監(jiān)督、物流信息實時跟蹤等各個環(huán)節(jié)，具備高度信息化、自動化、智能化的綜合管理信息系統(tǒng)。動力機車位置跟蹤可以通過車次號和STP系統(tǒng)通過信息共享的方式進行共享，但對于動力機車進入無聯(lián)鎖區(qū)域、沒有安裝車次號設備和STP設備的機車位置跟蹤仍存在位置跟蹤盲區(qū)。可以通過北斗定位技術為信息系統(tǒng)提供全天候、實時的位置跟蹤服務。

2 基于北斗的系統(tǒng)框架

2.1 北斗技術的發(fā)展

中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。是繼美國全球定位系統(tǒng)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。2011年，我國北斗導航定位系統(tǒng)開始進入民用導航領域，標志著我國具有自主知識產(chǎn)權的衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)進入嶄新的發(fā)展階段；2012年，我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星將達到16顆，定位精度達到亞米級，實現(xiàn)對我國及周邊地區(qū)信號的全覆蓋并具備持續(xù)服務的能力，極大提高了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)對傳統(tǒng)GPS定位導航系統(tǒng)的競爭力，為創(chuàng)新北斗位置服務的應用模式和商業(yè)模式創(chuàng)造條件。目前，北斗二代系統(tǒng)已從原理、定位精度、定位區(qū)域上逐漸與國際上的其它導航系統(tǒng)接軌，采用差分校正使測距精度得到了很大的提升，可以輔助實現(xiàn)對機車位置的跟蹤。

2.2 業(yè)務需求

調度指揮人員迫切需要實時掌握車站內(nèi)所有動力機車的位置，以便指揮后續(xù)作業(yè)計劃，目前既有作業(yè)方式采用占空板、手寫的方式進行記錄，并輔以電話溝通確認等方式完成，該作業(yè)方式下調度指揮人員無法實時掌握現(xiàn)場動力情況，作業(yè)直觀性差，效率低下。

2.3 系統(tǒng)結構

在既有信息系統(tǒng)的地面設備添加差分基站和北斗服務接口機，在車載設備中添加北斗定位分機和配套天線（如圖1）。天線采用北斗和GPRS二合一天線，具有衛(wèi)星信號接收和GPRS通信功能。差分基站的主機一般安裝在微機室內(nèi)，天線安裝在信號樓頂若信號樓附近鐵塔上，差分基站與天線間用專用饋線連接，GRPS天線可吸附于設備安裝的機柜頂部。北斗服務接口機一般安裝在微機室內(nèi)，具備GPRS接收模塊用于接收所有機車發(fā)來的坐標信息。

3 基于北斗的工作原理

機車位置坐標獲?。河砂惭b在機車上的北斗分機實時獲取機車所位置的地經(jīng)緯度坐標，并結合差分基站發(fā)送的偽距校正參數(shù)進行修正，將機車的精準坐標通過GPRS發(fā)送至北斗服務接口機，再由服務接口機將機車的坐標信息轉發(fā)給信息系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)處理：基礎數(shù)據(jù)采集主要采集鐵路線路兩根鋼軌中間位置的經(jīng)緯度坐標，可由人工攜帶數(shù)據(jù)采集終端，或將數(shù)據(jù)采集設備安裝在機車上全線路運行，然后將采到的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)坐標利用工具生成路徑圖形，由地理坐標生成的圖形是現(xiàn)場真實的情況，圖形線路很不規(guī)整，利用工具進行坐標關聯(lián)時，需要結合信號平面圖相關控件（道岔、股道、無岔區(qū)段）進行匹配對照建立映射關系，再對有較大偏差的坐標進行修改。生成地理坐標與信號平面圖的關聯(lián)映射（如圖2）。

位置跟蹤顯示：機車運行過程中，機車上的北斗分機會實時將機車所在的位置的地理坐標，并根據(jù)差分基站的修正數(shù)據(jù)計算出精準坐標，再將坐標實時的發(fā)至地面北斗服務接口機上，接口機將坐標發(fā)給信息系統(tǒng)，信息系統(tǒng)根據(jù)地理坐標在對照表中找到平面坐標，在信號平面圖中定位顯示機車位置（如圖3）。

4 技術展望

鐵路信息化是鐵路現(xiàn)代化的主要標志，其重要目的是將信息技術廣泛應用于鐵路生產(chǎn)經(jīng)營的各項活動中，改造這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高鐵路運輸生產(chǎn)率和競爭力。隨著鐵路建設加速推進，鐵路信息化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迫在眉睫，作為鐵路系統(tǒng)中樞神經(jīng)的鐵路調度指揮系統(tǒng)在鐵路運輸中的作用越來越明顯。從技術發(fā)展方向鐵路調度指揮系統(tǒng)有望在以下幾方面進行發(fā)展：（1）地理信息系統(tǒng)運用，隨著地理信息技術的成熟運用，根據(jù)鐵路運輸?shù)奶厥庑?，與地理位置結合極為緊密。高速、高效、高集成將成為調度指揮管理系統(tǒng)的一個特征，數(shù)字化電子地圖有望作為統(tǒng)一的協(xié)作指揮平臺。（2）衛(wèi)星定位技術深入運用，隨著定位技術精度和可靠度的提升，部分技術盲點的解決方案的完善，衛(wèi)星定位技術有望在安全防護方面運用獲得重大突破。

5 結束語

隨著相關鐵路信息化和北斗定位導航技術的不斷發(fā)展和日益成熟，北斗定位導航技術必將會在鐵路調度指揮系統(tǒng)得到更大范圍的推廣和運用。

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