北斗卫星导航在无线调车机车信号和监控系统中的应用

牛小飞+王文英+李恩源

摘 要：近年来，随着无线调车机车信号和监控系统的大量推广运用，有效地解决了调车作业中的安全问题，同时，也暴露了一些由于技术条件的局限性带来的问题，通过北斗卫星导航技术的辅助判定，可有效地弥补由于技术条件原因带来的局限性。

关键词：无线调车机车信号；监控系统；北斗卫星导航技术；精度；修正

中图分类号：U29 文献标志码：A 文章编号：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

無线调车机车信号和监控系统是新一代CTC的配套项目之一，实现了无线调车机车信号显示、调车作业单及工作情况实时显示等功能，解决了专用调车机固定调车场调车作业和本务机车中间站调车作业的安全防护问题。

1 北斗卫星导航系统概述

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，目前已覆盖亚太大部分地区。2011年12月27日起，开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，定位精度为10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。目前，北斗芯片、终端及上下游软硬件等产业链环节研发和产业化取得积极进展，市面上基于BD2的模块较多，但是水平定位精度一般在10至30米，所以必须通过设置标准差分基站，对BD2定位数据进行差分处理，精度可以达到1米以内。

2 北斗卫星导航在无线调车机车信号和监控系统中的应用

北斗卫星导航在无线调车机车信号和监控系统中主要是利用其定位信息，结合系统当前的跟踪信息进行辅助判断和修正，因此需要在系统的基础配置文件中添加对应点的坐标信息，这些坐标信息可以在站场测距的时候利用北斗卫星导航设备进行测量。当系统接收到北斗卫星导航的定位坐标后，通过和基础配置文件中的坐标点或者当前机车的跟踪坐标进行对比分析，实现机车的定位和误差修正。

2.1 机车初始定位

如图所示，把站场作为一个二维平面，7G两端的信号机位置的坐标已经测量过并写入基础数据中，当机车初始入网接收到北斗卫星导航的坐标后，通过对比基础数据的水平和垂直坐标，再根据股道与水平的夹角判断机车是否在此股道上。

如图假设坐标A（AX，AY），B（Bx，By），C（Cx，Cy），股道与水平夹角α，则tanα=（By-AY）/（Bx-AX）=（Cy-AY）/（Cx-AX）。由此可以计算出接收到的机车位置坐标点是否在7G和在7G的具体位置。

2.2 空转、轮滑造成的距离误差修正

当动轮对的牵引力大于粘着力时，轮对就会发生空转，轮对转速迅速上升，但机车的实际速度并没有快速变化，当LKJ的空转抑制结束，就会造成LKJ送的机车位移比机车实际位移要大，造成机车位置跟踪超前。而轮滑则相反。这种现象在有坡度和雨雪天拉重车时经常出现，当机车出现空转和轮滑，就会使跟踪防护的误差加大，影响跟踪精度。当机车出现空转或轮滑报警时，机车通过北斗卫星导航获取机车目前的坐标，利用2.1中的公式计算出目前机车的实际位置并对机车产生的跟踪误差进行校正。如图2所示：

2.3 轨道电路分路不良的辅助判断

无线调车机车信号和监控系统是利用轨道电路的特性对机车进行跟踪和车长计算，当机车前方轨道电路占用时，系统判断车列前方所在位置，当机车后方轨道电路出清时，系统判断车列后方的位置，而当轨道电路出现分路不良，在联锁系统上不能正常反映正常占用或出清造成系统跟踪误差。利用北斗卫星导航能够对机车牵引状态下的机车前方轨道电路出现分路不良时进行辅助判断，从而修正误差。当机车推进时，可以利用便携北斗导航模块，由车列最前方的调车员携带，对车列跟踪时可能的分路不良进行辅助判断。如图3所示。

2.4 非集中区机车位置跟踪

车站范围内道岔、信号和进路无联锁关系的区域叫非集中区，该区域内的道岔大多由人工就地操纵，无接发车作业仅用于调车作业。在非集中区内无线调车机车信号和监控系统无法对调车机进行有效的跟踪和防护。利用北斗卫星导航，可以实现对调车机位置的实时跟踪。在非集中区的跟踪原理和2.1的定位原理类似，当系统判断进入非集中区后，系统就实时获取北斗卫星导航的定位坐标，把坐标转换成机车的具体位置实现机车的位置跟踪。

3 结束语

目前无线调车机车信号和监控系统已经在各个铁路局进行了广泛的推广和应用，有效了提高了调车作业的安全和效率。系统结合北斗卫星导航能够提高系统的跟踪精度和准确性，能够解决某些特殊情况下系统无法有效跟踪和防护的问题。

参考文献：

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