北斗定位技术在专用铁路调度指挥综合管理信息系统中的运用

王文英，李恩源，牛小飞

摘 要：随着信息技术的发展，专用铁路调度指挥综合管理信息系统的建设极大的提高的调度指挥人员对现场作业情况的实时掌握，提高了作业透明度和作业效率。北斗定位技术在本系统中的运用，可有效提供动力机车的实时分布，简化沟通过程，提高作业效率。

关键词：北斗定位技术；专用铁路；调度指挥；差分

中图分类号：U268.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）06-0124-02

Abstract： In this paper， the monitoring and control problems of the laboratory are studied， and a laboratory modular monitoring system based on CAN bus technology is proposed. The data acquisition， processing and transmission are carried out by using STC89C52 single chip computer and various sensors， thus realizing the functions of temperature， smoke concentration monitoring and overstepping alarm in the laboratory. The system has the advantages of remote monitoring， centralized management， real-time， easy to operate， and has a large market application prospects.

Keywords： single chip microcomputer； fieldbus； laboratory monitoring

1 概述

专用铁路调度指挥综合管理信息系统（以下简称信息系统）是充分结合铁路业务需求，并融合了通信、信号，计算机、网络、多媒体、运输组织等多专业新科技的系统。该系统是面向铁路企业运输生产的全过程，包括铁路作业计划编排与下达、列车到发与编解、生产过程安全监督、物流信息实时跟踪等各个环节，具备高度信息化、自动化、智能化的综合管理信息系统。动力机车位置跟踪可以通过车次号和STP系统通过信息共享的方式进行共享，但对于动力机车进入无联锁区域、没有安装车次号设备和STP设备的机车位置跟踪仍存在位置跟踪盲区。可以通过北斗定位技术为信息系统提供全天候、实时的位置跟踪服务。

2 基于北斗的系统框架

2.1 北斗技术的发展

中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。2011年，我国北斗导航定位系统开始进入民用导航领域，标志着我国具有自主知识产权的卫星导航产业进入崭新的发展阶段；2012年，我国北斗卫星导航系统组网卫星将达到16颗，定位精度达到亚米级，实现对我国及周边地区信号的全覆盖并具备持续服务的能力，极大提高了北斗卫星导航系统对传统GPS定位导航系统的竞争力，为创新北斗位置服务的应用模式和商业模式创造条件。目前，北斗二代系统已从原理、定位精度、定位区域上逐渐与国际上的其它导航系统接轨，采用差分校正使测距精度得到了很大的提升，可以辅助实现对机车位置的跟踪。

2.2 业务需求

调度指挥人员迫切需要实时掌握车站内所有动力机车的位置，以便指挥后续作业计划，目前既有作业方式采用占空板、手写的方式进行记录，并辅以电话沟通确认等方式完成，该作业方式下调度指挥人员无法实时掌握现场动力情况，作业直观性差，效率低下。

2.3 系统结构

在既有信息系统的地面设备添加差分基站和北斗服务接口机，在车载设备中添加北斗定位分机和配套天线（如图1）。天线采用北斗和GPRS二合一天线，具有卫星信号接收和GPRS通信功能。差分基站的主机一般安装在微机室内，天线安装在信号楼顶若信号楼附近铁塔上，差分基站与天线间用专用馈线连接，GRPS天线可吸附于设备安装的机柜顶部。北斗服务接口机一般安装在微机室内，具备GPRS接收模块用于接收所有机车发来的坐标信息。

3 基于北斗的工作原理

机车位置坐标获取：由安装在机车上的北斗分机实时获取机车所位置的地经纬度坐标，并结合差分基站发送的伪距校正参数进行修正，将机车的精准坐标通过GPRS发送至北斗服务接口机，再由服务接口机将机车的坐标信息转发给信息系统。

数据处理：基础数据采集主要采集铁路线路两根钢轨中间位置的经纬度坐标，可由人工携带数据采集终端，或将数据采集设备安装在机车上全线路运行，然后将采到的经纬度数据坐标利用工具生成路径图形，由地理坐标生成的图形是现场真实的情况，图形线路很不规整，利用工具进行坐标关联时，需要结合信号平面图相关控件（道岔、股道、无岔区段）进行匹配对照建立映射关系，再对有较大偏差的坐标进行修改。生成地理坐标与信号平面图的关联映射（如图2）。

位置跟踪显示：机车运行过程中，机车上的北斗分机会实时将机车所在的位置的地理坐标，并根据差分基站的修正数据计算出精准坐标，再将坐标实时的发至地面北斗服务接口机上，接口机将坐标发给信息系统，信息系统根据地理坐标在对照表中找到平面坐标，在信号平面图中定位显示机车位置（如图3）。

4 技术展望

铁路信息化是铁路现代化的主要标志，其重要目的是将信息技术广泛应用于铁路生产经营的各项活动中，改造这一传统产业，提高铁路运输生产率和竞争力。随着铁路建设加速推进，铁路信息化产业的发展迫在眉睫，作为铁路系统中枢神经的铁路调度指挥系统在铁路运输中的作用越来越明显。从技术发展方向铁路调度指挥系统有望在以下几方面进行发展：（1）地理信息系统运用，随着地理信息技术的成熟运用，根据铁路运输的特殊性，与地理位置结合极为紧密。高速、高效、高集成将成为调度指挥管理系统的一个特征，数字化电子地图有望作为统一的协作指挥平台。（2）卫星定位技术深入运用，随着定位技术精度和可靠度的提升，部分技术盲点的解决方案的完善，卫星定位技术有望在安全防护方面运用獲得重大突破。

5 结束语

随着相关铁路信息化和北斗定位导航技术的不断发展和日益成熟，北斗定位导航技术必将会在铁路调度指挥系统得到更大范围的推广和运用。

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