北斗系統在鐵路運輸生產中的應用探索

張府山

摘 要：北斗衛星系統是中國自行研制的全球衛星定位與通信系統（BDS），是繼美國的全球定位系統（GPS）和俄羅斯的格洛納斯系統（GLONASS）之后第三個成熟的衛星導航系統。系統由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具短報文通信能力。

關鍵詞：鐵路運輸；北斗系統；應用；優勢

中圖分類號：V249 文獻標識碼：A

一、北斗導航系統的優勢

北斗衛星導航系統相比我國目前廣泛使用的全球定位系統（GPS）具有以下幾點優勢。

1 它同時具備定位與通訊功能，對于我國中西部地區的鐵路系統北斗衛星導航系統具有更廣泛的應用前景。

2 它具有全天候快速定位，沒有信號盲區，定位精度目前已能達到1米，未來能達到20厘米的定位精度，并且向全世界提供的服務都是免費的，在提供無源定位導航和授時等服務時，用戶數量沒有限制，且與GPS兼容。

3 北斗系統是我國自主開發的，不受任何外力控制和支配，因此是絕對安全的，大力推進北斗系統在鐵路等關乎國家經濟命脈的行業中的應用，具有戰略上的重要意義。

二、GPS在鐵路當中的應用實例

衛星定位作為一種先進的定位手段，目前已經在大秦鐵路公司的一些系統進行了部分的應用，其具體的應用實例包括以下5點。

1 列車運行狀態信息系統（LAIS），該系統通過GPS對運行中的機車進行定位，依托電信GSM/GPRS移動公網和Internet將機車位置信息傳輸至鐵路內部各級查詢終端，使各級各部門能夠實時掌握機車所在位置。

2 無線調車機車信號和監控系統（STP），該系統通過GPS獲取調車機車的位置、速度等信息，然后經過相關處理后通過無線通信系統傳到監控中心，將調車機車的當前位置顯示在電子地圖上，監控中心的調度人員可以利用接收的數據和電子地圖上的位置進行分析，實時地完成對調車機車調度指揮。

3 授時功能，利用GPS系統的授時功能可以為鐵路的各個系統提供時間同步服務，目前利用GPS授時功能的系統有：CTC/TDCS系統和LKJ系統等。

4 設備定位，通過GPS系統可以對鐵路系統各類設備進行定位測量，從而保證設備基礎數據的準確可靠。目前通信系統的GSM-R鐵路移動專網的通信鐵塔位置坐標，供電系統的接觸網桿位置坐標等已經開始利用GPS進行坐標數據測量。

5 車輛和人員定位，目前電務、工務、供電、通信等單位已經開始利用GPS系統對所屬車輛和人員進行定位，從而有效掌握各種動態信息，進而制定出合理的車輛、人員調配方案，特別是在事故救援時，實時掌握動態信息可以有效利用事故現場周邊車輛迅速調派人員趕往事故現場參加救援，縮短救援時間。

三、GPS存在的問題

衛星定位系統目前已在鐵路的一些領域進行了應用，特別是在機車、車輛和人員的定位以及授時功能方面取得不錯的效果，但目前使用的GPS存在一些問題，主要表現在以下三個方面。

1 鐵路系統沒有制定統一的衛星定位產品應用規范和標準，導致各個系統制造商開發的GPS應用產品各自為政，互不兼容。不同GPS設備提供相同的功能首先是對資源造成了浪費，其次每套設備都要安裝接收天線和數據處理設備不利于合理利用機車的有效空間和檢修作業。

2 GPS只具有單向的定位功能，要實現通信功能，比如將機車位置信息傳送到監控終端需要借助其他通信系統平臺。當遇到通信盲區，信息將無法傳輸。另外信息通過Internet傳輸，安全性無法得到充分保證，特別是遇到特運任務時，機車的運行信息通過互聯網傳輸如果被不法分子截獲，那后果將是不堪設想的。

3 目前鐵路系統沒有建立專門的衛星定位數據存儲平臺，導致各種通過GPS獲得的數據，或存儲在設備供應商設立的數據服務器上，或存儲在使用單位安裝的服務器中，這樣做存在著很大的安全隱患，比如：數據易被盜取、易丟失，另外目前的存儲方式不能實現資源共享，不利于數據的有效利用。

四、北斗系統可應用領域

北斗系統在鐵路應用的前景非常廣闊，目前鐵路運輸生產可以在以下領域可以充分利用衛星定位技術來保證行車安全提高運行效率。

1 利用北斗系統進行授時，目前雖然有CTC＼TDCS、LKJ在內的部分系統已經利用衛星授時技術進行時間校對，但鐵路沿線各站的各個部門以及各部門的設備，特別是一些未聯網的設備，比如微機聯鎖設備、智能電源屏等還需要人工進行時間調整。因此可以利用北斗衛星的授時功能以站區為單位建立北斗衛星授時中心，然后通過無線廣播的方式向區域內帶有時鐘的設備傳輸授時信息，使各類設備的時間保持一致。

2 利用北斗系統繪制數字站場圖，過去鐵路車站的站場圖，以及站場內工務、電務、供電等部門的設備位置都是以工務部門的公里標作為參照用傳統測繪技術進行測量。使得各種位置信息都是相對坐標，沒有絕對的地理坐標且誤差較大。通過計算機系統對測量得到的各類數據進行處理，進而得到數字化得的站場圖。

3 利用北斗系統鐵路地質災害預防，大秦鐵路管內很多鐵路修建在山區，這些地區容易發生滑坡等地質災害，嚴重威脅鐵路行車的安全。目前對于鐵路沿線的地質災害只能采取人工巡線的方式予以解決。現在可以利用北斗系統建立鐵路地質災害預防系統，對鐵路沿線容易發生滑坡的地點安裝衛星定位裝置，這些裝置能實現對5毫米以上地面變動的監測和預警，讓相關部門提前做好防災準備，保證行車安全。

4 利用北斗系統建立鐵路應急救援系統，鐵路應急救援系統要求在事故發生時能夠在最短的時間內派遣救援人員和設備趕往事故現場，以最快的速度對事故現場進行救援。

5 利用北斗系統輔助行車調度指揮工作，目前大秦鐵路管內已全部裝有CTC＼TDCS等行車調度指揮系統，使得調度指揮人員能夠全面的掌握列車在車站以及區間內的運行情況，但在一些特殊情況之下并不能真實反映列車的運行狀況。

綜上所述，未來北斗系統還可以在鐵路的物聯網建設、區間行車方式轉變、高速鐵路安全保證等方面有所應用，北斗系統作為我國自主開發的衛星定位系統必將為中國鐵路的快速發展發揮十分重要的作用。

參考文獻

[1]張飛舟，黃繼勛，王常榮，范躍祖，孫先仿，等.GPS/GLONASS組合導航定位技術在ITS中的應用[J].系統工程理論與實踐；2001（01）.endprint