調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)車列定位技術(shù)的研究

1、調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)車列定位技術(shù)的研究徐慶標吳登陽“摘 要：從無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)中采用的$種不同的車列初始定位方法出發(fā).對調(diào)車車 列位置的瑯琮算法進行研究，并通過對地面設(shè)務(wù)和車載設(shè)備所能提供的車列位直信息的分析.在 保證故障喪全的前提下完善車列位置跟琮算法.以進一步提離系統(tǒng)的可用 關(guān)鍵詞：調(diào)車監(jiān)控；防護：定位；故障余全abstract: based on a arirly of initial l(xaalization mrlhcmls of shunting locomotives in the wireless shunting locomotive monitoring systemv

2、 the tracking algorithm of shunting train set position has been studied. i tidrr the premise of rnsuring tlir safely in tlir <-ase of failure« llir tracking algorithm has ix-rn improved to rnhaiicr thr availability of llir system ihrougli analyzing locomolivr l(meat ion data fnxn way side an

3、d train-l><>riir r<|ui|)inrnt.key words: shunting monitoring; pnilrclion; l<maalization; fail-safr1調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)概述無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)由地面設(shè)備和車 栽設(shè)備二部分構(gòu)成.地面設(shè)備包括地面主機、灣車 車務(wù)終瑞、電務(wù)維護終瑞、數(shù)傳電臺和地面車列定 位設(shè)備等:車栽設(shè)備由車裁主機、數(shù)傳電臺和車蘆 乍列定位設(shè)備毎組成.乍馳之間通過數(shù)傳電臺實 現(xiàn)數(shù)據(jù)交換.地而主機接收汁算機聯(lián)鎖系統(tǒng)或 tdcs/ctc仃息采集設(shè)備的站場碼位仃息.發(fā)送給 車載主機、測車車務(wù)終瑙和電務(wù)維護終竭以

4、站場 圖形方式在終靖顯示器和iaj彩屏上實時顯示道 岔、軌逍區(qū)段、信號機和進路狀態(tài)：跟蹤并在站場 平面圖i顯示作業(yè)車列的位w於示機車的i：況、 運行速度及限制速度等乍栽匸機接收地面左機的 站場碼位借息、調(diào)車作業(yè)單、車列跟蹤計算結(jié)果和 i m vl控裝s的機4運行信息.根據(jù)機乍的運行信 息和乍列跟蹤計算結(jié)果.實時計算停乍距離、限制 速度.防止乍列超速行駛、超速連掛.防止車列胃 進關(guān)閉的信號機、越過站場規(guī)定的停車點等.無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于冇調(diào)車作 業(yè)的鐵路車站.有效防止了調(diào)車作業(yè)中車列越過臥 樣信號機所適成的擠岔亭故、超速行駛適成的沖突卡斯公詢 高級祥轉(zhuǎn)10(x45北京 卅新內(nèi)蘭雅汶程

5、學(xué)院.研究生收他h 期：2011-0140事故和脫軌事故.保證站內(nèi)調(diào)車作業(yè)安全但系統(tǒng) 控乍所依悴的乍列切始定位方法及跟蹤定位算法將 血接決定系統(tǒng)對調(diào)乍作業(yè)的監(jiān)控范用、控制桔度 尊.甚于鐵路車站的技術(shù)現(xiàn)狀.并根據(jù)調(diào)乍作業(yè)的 特點.對各種車列定位技術(shù)進行分析研究就星側(cè)r 分必要.2車列初始定位方法測牟作業(yè)機乍耍進人河車監(jiān)控狀態(tài)右一個初始 定位人網(wǎng)注冊過程.要求車機車將機車號、機車 所在的位置仿息傳送到地面上機.機車位置倍息可 以通過安裝定位設(shè)備n動獲取.也町以人i輸入2. 1接收無線車次號系統(tǒng)的車次號信患tdcs系統(tǒng)全路全般蓋的悄況卜'乞鐵路乍 站均安裝r無線車次號系統(tǒng)'峙安裝冇調(diào)

6、車監(jiān)控系 統(tǒng)車載設(shè)備的機車經(jīng)過車站出人口進站時.無線車 次號系統(tǒng)將機車的車次號尊信息發(fā)送給tdcs系 統(tǒng).調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)地面設(shè)備通過與無線車次號系統(tǒng) 的連接.同樣町獲取無線車次號信息并通過車- 地間的無線通信信逍將車次號信息發(fā)送給車緘設(shè) 備.由車假設(shè)備再次將機車號、獲取車次號時的初 始位置信息發(fā)送給地面主機.向地面左機申請人網(wǎng) 注冊.機乍人網(wǎng)注冊后.地面主機根據(jù)機乍的當(dāng)詢 位證信息及接乍進路.跟蹤作業(yè)機乍進站.并將跟 蹤結(jié)果實時地發(fā)送給車載設(shè)備.對于沒有配備調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)車載設(shè)備的本務(wù)機_ 25 車進站停車后.町以將便攜式的車載設(shè)備擺放到 位、上電匸作.任本務(wù)機乍由列乍i作模式切換到 調(diào)車匸作模式

7、時.地面主機將車列初始位逬發(fā)送給 車載設(shè)備.完成作業(yè)機車的人網(wǎng)注冊。2.2接收地面無源應(yīng)答器預(yù)存的位置信息通過在車站的出入口安裝無源應(yīng)答器、任作業(yè) 機乍上安裝相應(yīng)的&詢主機利應(yīng)答器任詢夭線.使 作業(yè)機車以列車模式壓過無源應(yīng)答器進站時.車載 設(shè)備接收到無源應(yīng)答器預(yù)存的位置信息.向地面主 機申請注冊；地面主機收到入網(wǎng)注冊申請信息后. 跟蹤作業(yè)機乍進站.并實時地將作業(yè)機乍所在的當(dāng) 前區(qū)段號送給車載設(shè)備.由車載設(shè)備計算作業(yè)機車 所在區(qū)段的具體位置.但對于匸作在調(diào)車模式的機 牢由非集中區(qū)進人集中區(qū)、圧過無探應(yīng)答器時.91 乍監(jiān)控系統(tǒng)無法購認作業(yè)任列址冷引、還是推送進 入集中區(qū)的.町根據(jù)集中區(qū)和非

8、集中區(qū)間的走行線 長度、防護3號機外方軌道電路長度和狀態(tài).設(shè)計 相應(yīng)的防護方法2.3解算定位點的gps定位信息通過預(yù)先測就乞出入口定位點的gps定位信 息、并預(yù)存與定位點相對應(yīng)的位進信息.當(dāng)安裝 cps按收機的瀏車機經(jīng)過這些定位點時.如果cps 接收機獲紂的坐標數(shù)據(jù)經(jīng)過校準解算后的定位信息 與領(lǐng)先測定的數(shù)據(jù)一致.調(diào)車機車就可以將對應(yīng)于 該定位點的位魁信息發(fā)送給地血主機.向地面主機 巾詭人網(wǎng)注冊.朕干衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)實現(xiàn)的作業(yè)機車 初治人網(wǎng)注冊方式.無需安裝地面無源應(yīng)答器設(shè) 備、無需改造站場、無空外設(shè)備維護匚作。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)除握供定位點的（；ps定位信息 外.還町以提供連續(xù)的定位信息可結(jié)合軌道區(qū)段

9、絕緣節(jié)、設(shè)定的防護點等處的（；巧定位信息.修 正并消除由于站場碼位信息傳輸時延、輪滑、空轉(zhuǎn) 等造成的i吳基以提高系統(tǒng)的控制粘度.當(dāng)軌道電 路故障影響進路跟蹤定位時.町借助乍載設(shè)備提供 的故障處gps定位信息.及時修正車列詢?nèi)鸬奈?置以提高系統(tǒng)的可用性。2.4人工輸入車列初始位置信息當(dāng)調(diào)乍監(jiān)控系統(tǒng)無法通過白動獲取乍列切始位 置信息申請人網(wǎng)注冊時.系統(tǒng)提供任車載設(shè)備由 司機輸入車列初始位置信息、地面操作人員進行人 工確認的人網(wǎng)注冊方式。根據(jù)以1.4種獲取作業(yè)車列初始位置信息申諸 人網(wǎng)注冊方式的分析.在作業(yè)站場內(nèi).衛(wèi)星町見度 滿足定位要求的前提卜凋乍監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用 通過無線乍次號系統(tǒng)和（；ps定

10、位信息2種人網(wǎng)注 冊方式.并保邸人工輸人人網(wǎng)注冊方式。一方面充 分利用了 tdcs系統(tǒng)現(xiàn)有的信息衣源.并由gps定 位信息人網(wǎng)注冊方式做冗余備份.確?？趧尤司W(wǎng)注 冊成功；另一方面.采用（；ps定位信息人網(wǎng)注冊 方式.除j"能提高系統(tǒng)控制帚度和可用性.還可以 使系統(tǒng)在作業(yè)站場內(nèi)的任何地方兵備“人i輸人” 人網(wǎng)注冊功能：另外.采用gps定位人網(wǎng)注冊方 式優(yōu)化了系鋭的結(jié)構(gòu)可降低匸程施工的復(fù)雜度. 減少了系統(tǒng)的后期維護費用.隨著ii星導(dǎo)航技術(shù)的 快速發(fā)展.衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)資源ii益乍富.衛(wèi)星 導(dǎo)航定位的町用性、定位的輔度也將會得到進步 的握高.3進路跟蹤列伍從站外進站或乍列住咽唯區(qū)進行調(diào)乍作

11、業(yè) 時.在站場平面圖上表現(xiàn)為進路的債閉、防護侑號 機的開放、從接近區(qū)段到信號機內(nèi)方區(qū)段先后占 用、岀清、信號關(guān)閉和區(qū)段解鑲的過程。進路跟蹤 基于實時的站場信號設(shè)備狀態(tài)變化.根據(jù)進路上軌 道區(qū)段的占用先后.將作業(yè)車列的機車號從接近區(qū) 段傳遞到進路末瑞的區(qū)段上.保證在作業(yè)過程中機 車號不丟失車列跟蹤算法流段圖如圖1所示 進路跟蹤算法說明如下.1. 機車號有實際（監(jiān)控、非監(jiān)控）和臨時機 車號2種.2. 軌逍區(qū)段狀態(tài)冇鎖閉、占用和出消.毎次 循環(huán)迥新軌道區(qū)段狀態(tài)將記錄狀態(tài)的保持時間以 便判斷進路上軌道區(qū)段狀態(tài)變化的先后噸序3. 進路跟蹤程序初次運行時.所有占用的無 岔區(qū)段都賦丁非監(jiān)控機車號：機車人網(wǎng)注

12、冊后.非 監(jiān)控機車號更改為監(jiān)控機車號.4. 半消除與無岔區(qū)段相鄰區(qū)段上的機乍號時， 需根據(jù)進路方向決定是舎清除仍然處r占用狀態(tài)的 無岔區(qū)段上的機車號（下次循環(huán)時該無岔區(qū)段會 賦產(chǎn)新的非監(jiān)控機車號）。5. 通過搜索開放的防護信號機及進路上的所 有軌道區(qū)段、并賦予臨時機車號.防止區(qū)段狀態(tài)變 化不連續(xù)而造成機乍號跟蹤失?。C乍號丟失）6. 垠蹤結(jié)果隊列僅保存監(jiān)控機車的位置信息。jee號良."t于豪取譏過【4駁復(fù)為味帆,0i分mh入出機于號柯 對 tetnkkttltkk 列tt/hiiicrh wrftftdixh從 «s«u91ki9k0mk圖i車列用蹤算法滾釋圖4跟

13、蹤定位進路跟蹤僅給出了作業(yè)車列所住的軌逍區(qū)段. 至于車列詢部距軌道區(qū)段絕緣標的茨離.將由車載 設(shè)備根據(jù)乍列移動的速度和位移進行跟蹤定位影 響車列詢部跟蹤定位的因素有如下幾點。1. 站場碼位信息傳輸時延不固定。不同的計 算機聯(lián)鎖系統(tǒng)生產(chǎn)廠家有不同的信息傳輸協(xié)議.站 場規(guī)模的大小對借息傳輸?shù)臅r延也會令影響.2. 軌道電路故障。車列詢部的下一區(qū)段占用、 而乍載設(shè)備沒冇走完當(dāng)前區(qū)段,或若車載設(shè)備起完/當(dāng)詢區(qū)段、而車列詢部沒有占用下一區(qū)段。3. 輪滑造成車載設(shè)備跟蹤的位置落后于車列 前部實際位置4. 車輪空轉(zhuǎn)造成車載i殳備跟蹤的位既超滸于 車列前部實際位置.5. 車地間仃息傳輸時延4必并車列越靠近 無線

14、劃站作業(yè)時無線傳輸時延會越小當(dāng)選用gps定位信息人網(wǎng)注冊時.任整個作 業(yè)過程中.車載設(shè)備可實時解算岀機車的具體位 世.利用機車的位置信息來修正跟蹤定位算法.通 過對地曲設(shè)備和乍載設(shè)備所能捉供的乍列位n信息 進行綜合分析.在不増加系統(tǒng)復(fù)雜度的詢提下.最 大限度地解決了乍列位置跟蹤誤差偏大、以至錯誤 而彩響系統(tǒng)的可用性問題，在判斷軌道電路故障 時.豪結(jié)合整個進路上所右區(qū)段的狀態(tài)變化（占 用、出淸的先后順序）悄況.獲取2種或以上的 車列位置信總對故障進行分析、確認.當(dāng)車列越過 防護信號機、壓人信號機后方的孰道區(qū)段后出現(xiàn) 軌邀區(qū)段占用不正常時.住進路跟蹤算法中通過預(yù) 先保存恢時機車號的方法.保證了機車號的正常傳 遞。5 后期展里調(diào)乍監(jiān)控系統(tǒng)已逐步在鐵路有調(diào)乍作業(yè)的乍站 推廣使用.乞生產(chǎn)廠家普遍選用地面應(yīng)答器入網(wǎng)注 冊方式.監(jiān)控的范麗僅限定在作業(yè)站場的集中區(qū). 而對于調(diào)車作業(yè)頻繁、裝備條件簡陋的非集中區(qū)更 需要對調(diào)車作業(yè)過程逬行安全1%護.衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)為解決非集中區(qū)調(diào)車作業(yè)的 安全防護問題帶來了希g采用gpss位技術(shù)可 以實現(xiàn)對作業(yè)機車位置