GNSS定位技術在高速鐵路中應用的意義和優勢

左美蓉 張教權

(1.湖南工程職業技術學院 湖南省長沙市 410151 2.長沙市天心區市政工程管理局 湖南省長沙市 410007)

GNSS定位技術在高速鐵路中應用的意義和優勢

左美蓉 張教權

(1.湖南工程職業技術學院 湖南省長沙市 410151 2.長沙市天心區市政工程管理局 湖南省長沙市 410007)

高速鐵路是運行速度不能低于210km/h的鐵路，人們對高速鐵路運輸問題的關注程度逐漸提高。高速鐵路運營企業希望在保證運輸效率的基礎上，降低維護和運營成本，提高企業的經濟效益。隨著社會的快速發展，高速鐵路的數量正在不斷增多，國家也加大了高速鐵路建設的資金投入，希望高速鐵路可以成為國家主要的運輸方式。高速鐵路具有安全性高、運輸速度快、運輸能力強的特點。GNSS定位技術應用在高速鐵路中，可以更好的保證鐵路測量數值的準確性，以保證高速鐵路的修建質量。

GNSS定位技術 高速鐵路 優勢

應用GNSS定位技術有利于降低企業的運營成本，減少高速鐵路周圍固定設備的數量，這也是定位技術應用和發展的必然趨勢。但是，GNSS定位技術在使用中還存在一些問題，需要相關部門采取對策完善該技術，提高該技術應用的安全性。目前，GNSS定位技術已經在全球范圍內應用，可靠性較高。

一、GNSS定位技術在高速鐵路中應用的優勢分析

（一）觀測時間短

GNSS定位技術以空間衛星和用戶接受天線之間的距離作為觀測量，參照已知衛星瞬時坐標，根據空間距離后方交會原理確定用戶接收機對應觀測站的位置。相對于傳統的定位技術來說，GNSS定位技術具有觀測時間短的優點。傳統的定位技術完成觀測任務需要使用2-4個小時，而GNSS定位技術完成觀測任務僅需要幾分鐘。

（二）受外界因素影響小

目前，GNSS定位技術是一種應用十分廣泛的高精度定位技術，有著其他常規定位方案所不具備的優勢。高速鐵路在修建過程中可能會穿過居民區、農田以及其他復雜地形，這給高速鐵路的定位檢測工作帶來了很大困難，常規定位技術無法在這些地區應用或者應用效果不理想，定位環境比較惡劣，而應用GNSS定位技術就無需考慮環境帶來的影響，只要GNSS定位設備上方無遮蓋物，該設備就可以準確確定高速鐵路的位置。

（三）定位準確度高

調查結果顯示，GNSS定位數據的準確性受外界因素影響非常小，在高程狀態下，該技術定位測量數值的誤差不大于4cm，平面狀態下，該技術定位測量數值的誤差不大于3cm。隨著GNSS定位技術的不斷改進和完善，測量的誤差將會逐漸縮小。

（四）操作簡單

傳統的定位設備屬于手動設備，需要人為的輸入數據，工作效率低，而且數據的準確性不高。GNSS定位設備屬于全自動設備，無需人為輸入數據，不僅工作效率高，測量的精準度也有保障。在GNSS定位技術應用過程中，工作人員只需要保證設備的正常運行，定期采集測量數據即可，設備會對高速鐵路自動跟蹤定位。

（五）應用時間不受限制

傳統的定位設備無法在夜間工作，而高速鐵路需要時時定位和檢測，GNSS定位技術不分時段，可以在任何時間工作，而且GNSS定位技術具有一定的持續性，這也是GNSS定位技術被廣泛應用于高速鐵路定位中的原因之一。

二、GNSS定位設備的選址原則

在確定GNSS定位設備安裝位置之前，工作人員需要對高速鐵路的實際修建情況和當地的地形進行調查分析，并結合高速鐵路的實際修建情況和當地的地形合理的確定GNSS定位設備安裝位置，并保證GNSS定位設備上方無遮蓋物體，進而保證定位檢測數據的準確性。GNSS定位設備中不會安裝自由基線，如果設備中的網線不能形成閉合線路，就很難找到測量中存在的問題，也就無法縮小測量的誤差。GNSS定位設備在測量高速鐵路時，會勻速測量兩次，這樣可以更好的保證測量的精準度。除此之外，GNSS定位設備一定要放置在相對穩定的地方，這樣也有利于其保存，避免設備受損。

三、GNSS定位技術在高速鐵路中的應用意義分析

（一）可以準確確定列車的位置

在高速鐵路運行系統中，GNSS定位技術有著不可替代的作用。GNSS定位技術會根據高速鐵路上列車的實際運行狀態進行定位和監測。GNSS定位系統分為兩個部分：一個是地面定位系統，另一個是車載的定位系統。地面定位系統可以提供列車的相關數據，車載定位系統會接收地面定位系統傳輸進來的數據，并對這些數據進行整合，以此來監督列車的運行狀態，保證列車的運行安全。要想對列車的狀態進行監督和控制，就必須先確定列車的準確位置，了解當前列車和前后方列車之間的距離，以此來確定列車的運行速度。為了保證列車的運輸效率，GNSS定位系統可以準確的計算出當前列車和其他列車之間的距離，在保證當前列車和其他列車最小距離的基礎上，防止列車出現刮碰現象，避免安全事故的發生。傳統的定位技術有：一是慣性定位技術，二是里程定位技術，三是雷達定位技術。但是，隨著列車數量的增多，傳統的定位技術已經無法滿足列車定位的需求。里程定位設備的購買和維護成本較高，而且定位數據的準確性得不到保障。GNSS定位技術不僅可以滿足列車的定位需求，而且可以降低列車的定位成本。

（二）降低列車的定位成本

GNSS定位技術應用在高速鐵路上，可以使用的衛星資源十分豐富。GNSS定位技術的定位精準度非常高，而且設備的價格相對較低，這樣可以降低定位的成本。GNSS定位技術是傳統定位技術的補充，可以替代原有的定位設備。GNSS定位設備可以代替以下設備：一是信號機，二是計軸設備，三是應答器，四是聯鎖設備，五是比賽設備，六是道口設備，七是電纜。采用GNSS定位技術，可以實現列車無人看守，降低了列車定位和維護的成本。傳統的定位設備會出現打滑等問題，嚴重影響定位數據的準確性。GNSS定位技術不僅可以避免打滑等現象，還可以對定位數據的誤差進行更正。

四、GNSS定位技術的發展趨勢

隨著GNSS定位技術的不斷發展，GNSS覆蓋的定位范圍將不斷擴大。為了保證GNSS定位的準確性，GNSS需要和其他傳感設備相結合，比如：里程定位傳感器等等，組成定位導航系統，讓其他傳感技術和GNSS定位技術相互補充，形成多重保障，保證高速鐵路定位數據的準確性。隨著社會的快速發展，高速鐵路對定位技術的要求會不斷提高。從GNSS定位技術發展趨勢上來看，高速鐵路要求的不斷提高決定了GNSS定位技術必須不斷完善，這樣才能保證列車運行的安全性，避免安全事故的發生。GNSS定位數據的精準度可以通過兩種測量方式來估計：一種是靜態測量，另一種是動態測量。靜態測量是指在固定的時間內，測量同一地點列車的坐標，然后采用統計學方法來確定定位數據的精準度。通常情況下，設定24h為一個測量周期。動態測量就是在列車運行的過程中對列車的位置進行定位和測量，然后采用投影的方法估算出定位數值的誤差。在高速鐵路定位過程中，單純依靠GNSS定位技術無法保證定位數據的準確性，未來GNSS定位技術必須和其他傳感技術相補充，共同發揮作用。

結語

GNSS定位技術應用在高速鐵路中，可以更好的保證鐵路測量數值的準確。GNSS定位技術在高速鐵路中應用的優勢有以下幾點：一是觀測時間短。傳統的定位技術完成觀測任務需要使用2-4個小時，而GNSS定位技術完成觀測任務僅需要幾分鐘。二是受外界因素影響小。三是定位準確度高。四是GNSS定位設備屬于全自動設備，無需人為輸入數據，工作效率比較高。五是應用時間不受限制。但是，隨著列車定位需求的不斷提高，GNSS定位技術還需要不斷完善，才能更好的保證定位數據的準確性，保證列車的運行安全，避免安全事故的發生。

[1]包晗.GNSS定位技術在高速鐵路中應用的意義和優勢[J].網友世界,2014(12).

[2]靳洪都.高速鐵路列車追蹤接近預警系統車載設備研究[D].北京交通大學,2013.

[3]樊玉明.基于北斗-INS組合的鐵路站場列車定位方法研究[D].北京交通大學,2014.

[4]張俊.基于GNSS高速列車多源信息融合定位模型及其算法研究[D].華東交通大學,2013.

[5]劉祎.列車實時追蹤及預警系統的定位方法及研究與設計[D].北京交通大學,2013.

[6]蘇昱.高速列車追蹤接近預警系統研究[D].北京交通大學,2013.

K928

B

1007-6344（2015）12-0198-01

左美蓉 1974.12 女 漢族 大學本科 高級工程師 研究方向：GNSS定位測量、建筑工程測量、數字圖測繪