北斗衛星導航在無線調車機車信號和監控系統中的應用

牛小飛+王文英+李恩源

摘 要：近年來，隨著無線調車機車信號和監控系統的大量推廣運用，有效地解決了調車作業中的安全問題，同時，也暴露了一些由于技術條件的局限性帶來的問題，通過北斗衛星導航技術的輔助判定，可有效地彌補由于技術條件原因帶來的局限性。

關鍵詞：無線調車機車信號；監控系統；北斗衛星導航技術；精度；修正

中圖分類號：U29 文獻標志碼：A 文章編號：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

無線調車機車信號和監控系統是新一代CTC的配套項目之一，實現了無線調車機車信號顯示、調車作業單及工作情況實時顯示等功能，解決了專用調車機固定調車場調車作業和本務機車中間站調車作業的安全防護問題。

1 北斗衛星導航系統概述

北斗衛星導航系統是中國自行研制的全球衛星定位與通信系統，目前已覆蓋亞太大部分地區。2011年12月27日起，開始向中國及周邊地區提供連續的導航定位和授時服務，定位精度為10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。目前，北斗芯片、終端及上下游軟硬件等產業鏈環節研發和產業化取得積極進展，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，所以必須通過設置標準差分基站，對BD2定位數據進行差分處理，精度可以達到1米以內。

2 北斗衛星導航在無線調車機車信號和監控系統中的應用

北斗衛星導航在無線調車機車信號和監控系統中主要是利用其定位信息，結合系統當前的跟蹤信息進行輔助判斷和修正，因此需要在系統的基礎配置文件中添加對應點的坐標信息，這些坐標信息可以在站場測距的時候利用北斗衛星導航設備進行測量。當系統接收到北斗衛星導航的定位坐標后，通過和基礎配置文件中的坐標點或者當前機車的跟蹤坐標進行對比分析，實現機車的定位和誤差修正。

2.1 機車初始定位

如圖所示，把站場作為一個二維平面，7G兩端的信號機位置的坐標已經測量過并寫入基礎數據中，當機車初始入網接收到北斗衛星導航的坐標后，通過對比基礎數據的水平和垂直坐標，再根據股道與水平的夾角判斷機車是否在此股道上。

如圖假設坐標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）。由此可以計算出接收到的機車位置坐標點是否在7G和在7G的具體位置。

2.2 空轉、輪滑造成的距離誤差修正

當動輪對的牽引力大于粘著力時，輪對就會發生空轉，輪對轉速迅速上升，但機車的實際速度并沒有快速變化，當LKJ的空轉抑制結束，就會造成LKJ送的機車位移比機車實際位移要大，造成機車位置跟蹤超前。而輪滑則相反。這種現象在有坡度和雨雪天拉重車時經常出現，當機車出現空轉和輪滑，就會使跟蹤防護的誤差加大，影響跟蹤精度。當機車出現空轉或輪滑報警時，機車通過北斗衛星導航獲取機車目前的坐標，利用2.1中的公式計算出目前機車的實際位置并對機車產生的跟蹤誤差進行校正。如圖2所示：

2.3 軌道電路分路不良的輔助判斷

無線調車機車信號和監控系統是利用軌道電路的特性對機車進行跟蹤和車長計算，當機車前方軌道電路占用時，系統判斷車列前方所在位置，當機車后方軌道電路出清時，系統判斷車列后方的位置，而當軌道電路出現分路不良，在聯鎖系統上不能正常反映正常占用或出清造成系統跟蹤誤差。利用北斗衛星導航能夠對機車牽引狀態下的機車前方軌道電路出現分路不良時進行輔助判斷，從而修正誤差。當機車推進時，可以利用便攜北斗導航模塊，由車列最前方的調車員攜帶，對車列跟蹤時可能的分路不良進行輔助判斷。如圖3所示。

2.4 非集中區機車位置跟蹤

車站范圍內道岔、信號和進路無聯鎖關系的區域叫非集中區，該區域內的道岔大多由人工就地操縱，無接發車作業僅用于調車作業。在非集中區內無線調車機車信號和監控系統無法對調車機進行有效的跟蹤和防護。利用北斗衛星導航，可以實現對調車機位置的實時跟蹤。在非集中區的跟蹤原理和2.1的定位原理類似，當系統判斷進入非集中區后，系統就實時獲取北斗衛星導航的定位坐標，把坐標轉換成機車的具體位置實現機車的位置跟蹤。

3 結束語

目前無線調車機車信號和監控系統已經在各個鐵路局進行了廣泛的推廣和應用，有效了提高了調車作業的安全和效率。系統結合北斗衛星導航能夠提高系統的跟蹤精度和準確性，能夠解決某些特殊情況下系統無法有效跟蹤和防護的問題。

參考文獻：

[1]鐵總運[2014]182號.無線調車機車信號和監控系統暫行技術規范[S].中國鐵路總公司，2014：7-8.

[2]郭晉.北斗與GPS導航定位系統對比分析研究[J].科技資訊，2011，28.

[3]張慧.論導航衛星在海洋測繪中的應用[J].科技創新與應用，2016（11）：298.

[4]范晶華.STP-yh無線調車機車信號和監控系統在哈局的推廣應用[J].科技創新與應用，2016（32）：298.

[5]茍彪.基于DSP技術的機車信號交流計數信息譯碼原理[J].科技創新與應用，2016（12）：63.endprint