北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

牛小飛+王文英+李恩源

摘 要：近年來(lái)，隨著無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)的大量推廣運(yùn)用，有效地解決了調(diào)車作業(yè)中的安全問(wèn)題，同時(shí)，也暴露了一些由于技術(shù)條件的局限性帶來(lái)的問(wèn)題，通過(guò)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的輔助判定，可有效地彌補(bǔ)由于技術(shù)條件原因帶來(lái)的局限性。

關(guān)鍵詞：無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)；監(jiān)控系統(tǒng)；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)；精度；修正

中圖分類號(hào)：U29 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）07-0138-02

Abstract： In recent years， the application of the wireless shunting locomotive signal and the monitoring system has effectively solved the shunting operation safety problems， but it has also exposed some technical limitations caused by the problems. Through the auxiliary judgment of Beidou satellite navigation technology， the limitation brought by the technical conditions can be effectively compensated.

Keywords： wireless shunting locomotive signal； monitoring system； Beidou satellite navigation technology； accuracy； correction

無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)是新一代CTC的配套項(xiàng)目之一，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)顯示、調(diào)車作業(yè)單及工作情況實(shí)時(shí)顯示等功能，解決了專用調(diào)車機(jī)固定調(diào)車場(chǎng)調(diào)車作業(yè)和本務(wù)機(jī)車中間站調(diào)車作業(yè)的安全防護(hù)問(wèn)題。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，目前已覆蓋亞太大部分地區(qū)。2011年12月27日起，開(kāi)始向中國(guó)及周邊地區(qū)提供連續(xù)的導(dǎo)航定位和授時(shí)服務(wù)，定位精度為10米，測(cè)速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒。目前，北斗芯片、終端及上下游軟硬件等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得積極進(jìn)展，市面上基于BD2的模塊較多，但是水平定位精度一般在10至30米，所以必須通過(guò)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)差分基站，對(duì)BD2定位數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，精度可以達(dá)到1米以內(nèi)。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)中主要是利用其定位信息，結(jié)合系統(tǒng)當(dāng)前的跟蹤信息進(jìn)行輔助判斷和修正，因此需要在系統(tǒng)的基礎(chǔ)配置文件中添加對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，這些坐標(biāo)信息可以在站場(chǎng)測(cè)距的時(shí)候利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)系統(tǒng)接收到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的定位坐標(biāo)后，通過(guò)和基礎(chǔ)配置文件中的坐標(biāo)點(diǎn)或者當(dāng)前機(jī)車的跟蹤坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的定位和誤差修正。

2.1 機(jī)車初始定位

如圖所示，把站場(chǎng)作為一個(gè)二維平面，7G兩端的信號(hào)機(jī)位置的坐標(biāo)已經(jīng)測(cè)量過(guò)并寫入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，當(dāng)機(jī)車初始入網(wǎng)接收到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的坐標(biāo)后，通過(guò)對(duì)比基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的水平和垂直坐標(biāo)，再根據(jù)股道與水平的夾角判斷機(jī)車是否在此股道上。

如圖假設(shè)坐標(biāo)A（AX，AY），B（Bx，By），C（Cx，Cy），股道與水平夾角α，則tanα=（By-AY）/（Bx-AX）=（Cy-AY）/（Cx-AX）。由此可以計(jì)算出接收到的機(jī)車位置坐標(biāo)點(diǎn)是否在7G和在7G的具體位置。

2.2 空轉(zhuǎn)、輪滑造成的距離誤差修正

當(dāng)動(dòng)輪對(duì)的牽引力大于粘著力時(shí)，輪對(duì)就會(huì)發(fā)生空轉(zhuǎn)，輪對(duì)轉(zhuǎn)速迅速上升，但機(jī)車的實(shí)際速度并沒(méi)有快速變化，當(dāng)LKJ的空轉(zhuǎn)抑制結(jié)束，就會(huì)造成LKJ送的機(jī)車位移比機(jī)車實(shí)際位移要大，造成機(jī)車位置跟蹤超前。而輪滑則相反。這種現(xiàn)象在有坡度和雨雪天拉重車時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)，當(dāng)機(jī)車出現(xiàn)空轉(zhuǎn)和輪滑，就會(huì)使跟蹤防護(hù)的誤差加大，影響跟蹤精度。當(dāng)機(jī)車出現(xiàn)空轉(zhuǎn)或輪滑報(bào)警時(shí)，機(jī)車通過(guò)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航獲取機(jī)車目前的坐標(biāo)，利用2.1中的公式計(jì)算出目前機(jī)車的實(shí)際位置并對(duì)機(jī)車產(chǎn)生的跟蹤誤差進(jìn)行校正。如圖2所示：

2.3 軌道電路分路不良的輔助判斷

無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)是利用軌道電路的特性對(duì)機(jī)車進(jìn)行跟蹤和車長(zhǎng)計(jì)算，當(dāng)機(jī)車前方軌道電路占用時(shí)，系統(tǒng)判斷車列前方所在位置，當(dāng)機(jī)車后方軌道電路出清時(shí)，系統(tǒng)判斷車列后方的位置，而當(dāng)軌道電路出現(xiàn)分路不良，在聯(lián)鎖系統(tǒng)上不能正常反映正常占用或出清造成系統(tǒng)跟蹤誤差。利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航能夠?qū)C(jī)車牽引狀態(tài)下的機(jī)車前方軌道電路出現(xiàn)分路不良時(shí)進(jìn)行輔助判斷，從而修正誤差。當(dāng)機(jī)車推進(jìn)時(shí)，可以利用便攜北斗導(dǎo)航模塊，由車列最前方的調(diào)車員攜帶，對(duì)車列跟蹤時(shí)可能的分路不良進(jìn)行輔助判斷。如圖3所示。

2.4 非集中區(qū)機(jī)車位置跟蹤

車站范圍內(nèi)道岔、信號(hào)和進(jìn)路無(wú)聯(lián)鎖關(guān)系的區(qū)域叫非集中區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的道岔大多由人工就地操縱，無(wú)接發(fā)車作業(yè)僅用于調(diào)車作業(yè)。在非集中區(qū)內(nèi)無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法對(duì)調(diào)車機(jī)進(jìn)行有效的跟蹤和防護(hù)。利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)車機(jī)位置的實(shí)時(shí)跟蹤。在非集中區(qū)的跟蹤原理和2.1的定位原理類似，當(dāng)系統(tǒng)判斷進(jìn)入非集中區(qū)后，系統(tǒng)就實(shí)時(shí)獲取北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的定位坐標(biāo)，把坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成機(jī)車的具體位置實(shí)現(xiàn)機(jī)車的位置跟蹤。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)鐵路局進(jìn)行了廣泛的推廣和應(yīng)用，有效了提高了調(diào)車作業(yè)的安全和效率。系統(tǒng)結(jié)合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航能夠提高系統(tǒng)的跟蹤精度和準(zhǔn)確性，能夠解決某些特殊情況下系統(tǒng)無(wú)法有效跟蹤和防護(hù)的問(wèn)題。

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