北斗系统在铁路运输生产中的应用探索

张府山

摘 要：北斗卫星系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美国的全球定位系统（GPS）和俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。

关键词：铁路运输；北斗系统；应用；优势

中图分类号：V249 文献标识码：A

一、北斗导航系统的优势

北斗卫星导航系统相比我国目前广泛使用的全球定位系统（GPS）具有以下几点优势。

1 它同时具备定位与通讯功能，对于我国中西部地区的铁路系统北斗卫星导航系统具有更广泛的应用前景。

2 它具有全天候快速定位，没有信号盲区，定位精度目前已能达到1米，未来能达到20厘米的定位精度，并且向全世界提供的服务都是免费的，在提供无源定位导航和授时等服务时，用户数量没有限制，且与GPS兼容。

3 北斗系统是我国自主开发的，不受任何外力控制和支配，因此是绝对安全的，大力推进北斗系统在铁路等关乎国家经济命脉的行业中的应用，具有战略上的重要意义。

二、GPS在铁路当中的应用实例

卫星定位作为一种先进的定位手段，目前已经在大秦铁路公司的一些系统进行了部分的应用，其具体的应用实例包括以下5点。

1 列车运行状态信息系统（LAIS），该系统通过GPS对运行中的机车进行定位，依托电信GSM/GPRS移动公网和Internet将机车位置信息传输至铁路内部各级查询终端，使各级各部门能够实时掌握机车所在位置。

2 无线调车机车信号和监控系统（STP），该系统通过GPS获取调车机车的位置、速度等信息，然后经过相关处理后通过无线通信系统传到监控中心，将调车机车的当前位置显示在电子地图上，监控中心的调度人员可以利用接收的数据和电子地图上的位置进行分析，实时地完成对调车机车调度指挥。

3 授时功能，利用GPS系统的授时功能可以为铁路的各个系统提供时间同步服务，目前利用GPS授时功能的系统有：CTC/TDCS系统和LKJ系统等。

4 设备定位，通过GPS系统可以对铁路系统各类设备进行定位测量，从而保证设备基础数据的准确可靠。目前通信系统的GSM-R铁路移动专网的通信铁塔位置坐标，供电系统的接触网杆位置坐标等已经开始利用GPS进行坐标数据测量。

5 车辆和人员定位，目前电务、工务、供电、通信等单位已经开始利用GPS系统对所属车辆和人员进行定位，从而有效掌握各种动态信息，进而制定出合理的车辆、人员调配方案，特别是在事故救援时，实时掌握动态信息可以有效利用事故现场周边车辆迅速调派人员赶往事故现场参加救援，缩短救援时间。

三、GPS存在的问题

卫星定位系统目前已在铁路的一些领域进行了应用，特别是在机车、车辆和人员的定位以及授时功能方面取得不错的效果，但目前使用的GPS存在一些问题，主要表现在以下三个方面。

1 铁路系统没有制定统一的卫星定位产品应用规范和标准，导致各个系统制造商开发的GPS应用产品各自为政，互不兼容。不同GPS设备提供相同的功能首先是对资源造成了浪费，其次每套设备都要安装接收天线和数据处理设备不利于合理利用机车的有效空间和检修作业。

2 GPS只具有单向的定位功能，要实现通信功能，比如将机车位置信息传送到监控终端需要借助其他通信系统平台。当遇到通信盲区，信息将无法传输。另外信息通过Internet传输，安全性无法得到充分保证，特别是遇到特运任务时，机车的运行信息通过互联网传输如果被不法分子截获，那后果将是不堪设想的。

3 目前铁路系统没有建立专门的卫星定位数据存储平台，导致各种通过GPS获得的数据，或存储在设备供应商设立的数据服务器上，或存储在使用单位安装的服务器中，这样做存在着很大的安全隐患，比如：数据易被盗取、易丢失，另外目前的存储方式不能实现资源共享，不利于数据的有效利用。

四、北斗系统可应用领域

北斗系统在铁路应用的前景非常广阔，目前铁路运输生产可以在以下领域可以充分利用卫星定位技术来保证行车安全提高运行效率。

1 利用北斗系统进行授时，目前虽然有CTC＼TDCS、LKJ在内的部分系统已经利用卫星授时技术进行时间校对，但铁路沿线各站的各个部门以及各部门的设备，特别是一些未联网的设备，比如微机联锁设备、智能电源屏等还需要人工进行时间调整。因此可以利用北斗卫星的授时功能以站区为单位建立北斗卫星授时中心，然后通过无线广播的方式向区域内带有时钟的设备传输授时信息，使各类设备的时间保持一致。

2 利用北斗系统绘制数字站场图，过去铁路车站的站场图，以及站场内工务、电务、供电等部门的设备位置都是以工务部门的公里标作为参照用传统测绘技术进行测量。使得各种位置信息都是相对坐标，没有绝对的地理坐标且误差较大。通过计算机系统对测量得到的各类数据进行处理，进而得到数字化得的站场图。

3 利用北斗系统铁路地质灾害预防，大秦铁路管内很多铁路修建在山区，这些地区容易发生滑坡等地质灾害，严重威胁铁路行车的安全。目前对于铁路沿线的地质灾害只能采取人工巡线的方式予以解决。现在可以利用北斗系统建立铁路地质灾害预防系统，对铁路沿线容易发生滑坡的地点安装卫星定位装置，这些装置能实现对5毫米以上地面变动的监测和预警，让相关部门提前做好防灾准备，保证行车安全。

4 利用北斗系统建立铁路应急救援系统，铁路应急救援系统要求在事故发生时能够在最短的时间内派遣救援人员和设备赶往事故现场，以最快的速度对事故现场进行救援。

5 利用北斗系统辅助行车调度指挥工作，目前大秦铁路管内已全部装有CTC＼TDCS等行车调度指挥系统，使得调度指挥人员能够全面的掌握列车在车站以及区间内的运行情况，但在一些特殊情况之下并不能真实反映列车的运行状况。

综上所述，未来北斗系统还可以在铁路的物联网建设、区间行车方式转变、高速铁路安全保证等方面有所应用，北斗系统作为我国自主开发的卫星定位系统必将为中国铁路的快速发展发挥十分重要的作用。

参考文献

[1]张飞舟，黄继勋，王常荣，范跃祖，孙先仿，等.GPS/GLONASS组合导航定位技术在ITS中的应用[J].系统工程理论与实践；2001（01）.endprint