GPS列车实时追踪及防撞车安全保障系统在兖州矿区的应用

杨 兴 张禄秀 楼向东

GPS列车实时追踪及防撞车安全保障系统在兖州矿区的应用

杨 兴 张禄秀 楼向东

摘 要：GPS列车实时追踪及防撞车安全保障系统采用多种高科技手段，实现防撞预警，确保调车作业及运输生产的安全。介绍兖州矿区GPS列车实时追踪及防撞车安全保障系统的结构、组成和功能，并结合实际分析了具体应用。

关键词：全球卫星定位系统 (GPS);追踪;安全保障;系统;应用

GPS列车实时追踪及防撞车安全保障系统，采用多种高科技手段实现防撞预警，确保调车作业及运输生产的安全，随时提供所有机车当前精确地理位置，并以GIS(地理信息系统)地图及各种表格的形式在监控中心及PC机终端上实时显示，从而为铁路运输指挥人员提供及时、准确、完整的动态信息和决策方案。兖州矿区铁路运输处共有14个车站及多个站间运行区间，承担着繁重的运煤任务。为提高运营管理效率，确保调车作业及运输生产的安全，2011年安装了GPS列车实时追踪及防撞车安全保障系统。该系统投入运用后，使兖州矿区铁路的运营管理全面实现信息化、网络化和智能化，大大提高了兖州矿区铁路的运营管理效率和铁路运行安全水平。

1 系统结构

系统运用了差分GPS精确定位技术、多种有线和无线通信集成技术、调频连续波多普勒雷达测距技术、大型数据库应用管理技术、DSP应用技术、RAM应用技术、高速信号处理技术和大容量数字逻辑电路设计技术，实现系统各个功能。系统的拓扑结构图见图1。

2 系统组成

系统由机车终端、PC机终端、雷达测距防撞系统、监控管理中心和通信网络等组成。

2.1 机车终端

机车终端是嵌入式单片机系统，安装于机车司机室内，每台机车安装1台，实现运动机车的实时精确定位，并将机车定位信息通过GPRS无线网络实时传送给监控管理中心服务器。

2.2 PC机终端

PC机终端设置于运输科 (调度室)、机务段运转车间和大东章车站，通过局域网接口和监控中心服器交换数据，运行客户端软件及电子地图，并将接收到的由监控中心传来的各机车差分GPS地理位置信息显示在电子地图上，实现对机车的实时追踪。

2.3 雷达测距防撞系统

雷达测距防撞系统由雷达测距仪和HT数控无线调车系统组成。

2.3.1 雷达测距仪

雷达测距仪为便携式设备，内置有可充电电池，设有4个强力磁铁，可以吸在车辆上。每个调车组配备1台，共需配备18台雷达测距仪。雷达测距仪包括以下几个部分。

图1 列车实时追踪及防撞车安全保障系统拓扑结构

1．雷达测距单元。它包括雷达信号发射单元、雷达信号接收单元和天线单元。采用调频连续波多普勒雷达，可以准确地测量本机和被测物体间的距离，测距范围5～70 m。

2．语音单元。存储录制好语音信息，如“XX米”。可根据测量的距离产生相应的语音信息。

3．无线对讲通信单元。内置在雷达测距仪内，将测量的距离由语音单元调制后，通过无线调车信道发送出去。

2.3.2 HT数控无线调车系统

HT数控无线调车系统包括调车区长控制器、机车控制器和手持机。雷达测距仪将测量的距离，通过无线调车系统实时发送给机车控制器、调车组手持机和调车区长控制器，并可以在无线调车系统各设备上以语言形式同时播放。调车司机可以根据播报的距离控制车速，保证调车作业安全，实现调车作业的防撞预警。无线对讲通信单元和无线调车系统一样，有多个通信频段可以选择。调车作业时，每个调车组通信频率固定。

2.4 监控管理中心

监控管理中心是一台服务器，位于机房内，是整个系统的数据中心，运行服务器软件和数据库管理软件。所有终端 (包括机车终端、PC机终端)和服务器进行实时通信，动态交换数据，保证服务器内数据库实时更新。服务器响应各个终端的请求，向其传送最新的数据，并通过局域网和系统进行通信。监控中心服务器需接入互联网，为了保证监控管理中心安全，必须安装防火墙，并应有可靠的电力供应。

2.5 通信网络

通信网络是数据传输的通道。根据兖州矿区的特点，采用无线对讲、GPRS、互联网和局域网4种通信方式。监控中心服务器与PC机终端之间通信采用局域网方式。局域网是企业内部网络，速率快，可靠性高，目前已经连通。

3 系统应用

3.1 提供精确地理信息

机车终端设备实时接收GPS卫星信号及差分站GPS改正信息，计算出机车当前定位信息，并通过GPRS方式将其传送到监测中心。监测中心再将各机车实时位置信息传送到各PC机终端，实现机车的实时追踪。系统自动统计每台机车运行的公里数，并生成统计报表。管理人员只要输入机车号、开始时间和结束时间，系统就可以计算出机车在该时间段内运行的公里数。

GPS定位系统可以随时提供所有机车当前精确地理位置，并以GIS(地理信息系统)地图及各种表格形式在监控中心及各PC机终端上实时显示，为铁路系统运输指挥提供及时、准确、完整的动态信息。

3.2 平面调车作业

平面调车作业中，在推送车辆时，一般十、五、三车信号由担当前方引导的连接员用语音向调车员发出，再由调车员向司机显示十、五、三车信号。但是，在大雨、大雾的天气和夜间作业时，由于视线不良，调车员往往不能对距离做出准确判断，这样就带来了安全隐患，影响了作业效率;尤其在夜间，调车员极易瞌睡，导致错报甚至漏报。而列车防撞车安全保障系统具有精确的雷达测距功能，通过语音提示调车员和司机前方车辆的精确距离，为铁路站场调车作业提供了一道安全防护措施，保障了调车人员及调车安全，有效避免了调车事故的发生。

4 总结

自GPS列车实时追踪及防撞车安全保障系统应用以来，给管理和安全带来很大的好处，促进了兖州矿区铁路的运营管理信息化，大幅提高了兖州矿区铁路的运营管理效率，实现列车实时追踪，降低了安全事故发生概率，使矿区铁路运行的安全水平得到很大提高，为安全生产提供了有力的保障，带来显著的经济效益和社会效益。

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Abstract:The GPS-based real-time train tracking and collision prevention security system adopt a variety of high-tech means to achieve anti-collision warning，ensuring the safety of shunting operation and transport production．We introduce the structure，composition，and function of the GPS-based train tracking and collision prevention security system for Yanzhou mining area，and analyze its application in actual work．

Key words:GPS;Tracking;Safety and security;System;Application

杨 兴：山东省邹城市兖矿集团铁路运输处 助理工程师273500 山东邹城

张禄秀：山东省邹城市兖矿集团铁路运输处 高级工程师273500 山东邹城

楼向东：山东省邹城市兖矿集团铁路运输处 高级工程师273500 山东邹城

2012-04-01

(责任编辑：诸 红)