调车监控系统车列定位技术的研究

1、调车监控系统车列定位技术的研究徐庆标吴登阳“摘 要：从无线调车机车信号和监控系统中采用的$种不同的车列初始定位方法出发.对调车车 列位置的琅琮算法进行研究，并通过对地面设务和车载设备所能提供的车列位直信息的分析.在 保证故障喪全的前提下完善车列位置跟琮算法.以进一步提离系统的可用 关键词：调车监控；防护：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调车监控系统概述无线调车机车信号和监控系统由地面设备和车 栽设备二部分构成.地面设备包括地面主机、灣车 车务终瑞、电务维护终瑞、数传电台和地面车列定 位设备等:车栽设备由车裁主机、数传电台和车蘆 乍列定位设备毎组成.乍馳之间通过数传电台实 现数据交换.地而主机接收汁算机联锁系统或 tdcs/ctc仃息采集设备的站场码位仃息.发送给 车載主机、测车车务终瑙和电务维护终竭以

4、站场 图形方式在终靖显示器和iaj彩屏上实时显示道 岔、轨逍区段、信号机和进路状态：跟踪并在站场 平面图i显示作业车列的位w於示机车的i：况、 运行速度及限制速度等乍栽匸机接收地面左机的 站场码位借息、调车作业单、车列跟踪计算结果和 i m vl控装s的机4运行信息.根据机乍的运行信 息和乍列跟踪计算结果.实时计算停乍距离、限制 速度.防止乍列超速行驶、超速连挂.防止车列胃 进关闭的信号机、越过站场規定的停车点等.无线调车机车信号和监控系统应用于冇调车作 业的铁路车站.有效防止了调车作业中车列越过臥 样信号机所适成的挤岔亭故、超速行驶适成的冲突卡斯公询 高级祥轉10(x45北京 卅新內兰雅汶程

5、学院.研究生收他h 期：2011-0140事故和脱轨事故.保证站内调车作业安全但系统 控乍所依悴的乍列切始定位方法及跟踪定位算法将 血接决定系统对调乍作业的监控范用、控制桔度 尊.甚于铁路车站的技术现状.并根据调乍作业的 特点.对各种车列定位技术进行分析研究就星側r 分必要.2车列初始定位方法測牟作业机乍耍进人河车监控状态右一个初始 定位人网注册过程.要求车机车将机车号、机车 所在的位置仿息传送到地面上机.机车位置倍息可 以通过安装定位设备n动获取.也町以人i输入2. 1接收无线车次号系统的车次号信患tdcs系统全路全般盖的悄况卜'乞铁路乍 站均安装r无线车次号系统'峙安装冇调

6、车监控系 统车载设备的机车经过车站出人口进站时.无线车 次号系统将机车的车次号尊信息发送给tdcs系 统.调车监控系统地面设备通过与无线车次号系统 的连接.同样町获取无线车次号信息并通过车- 地间的无线通信信逍将车次号信息发送给车缄设 备.由车假设备再次将机车号、获取车次号时的初 始位置信息发送给地面主机.向地面左机申请人网 注册.机乍人网注册后.地面主机根据机乍的当询 位證信息及接乍进路.跟踪作业机乍进站.并将跟 踪结果实时地发送给车载设备.对于没有配备调车监控系统车载设备的本务机_ 25 车进站停车后.町以将便携式的车载设备摆放到 位、上电匸作.任本务机乍由列乍i作模式切换到 调车匸作模式

7、时.地面主机将车列初始位逬发送给 车载设备.完成作业机车的人网注册。2.2接收地面无源应答器预存的位置信息通过在车站的出入口安装无源应答器、任作业 机乍上安装相应的&询主机利应答器任询夭线.使 作业机车以列车模式压过无源应答器进站时.车载 设备接收到无源应答器预存的位置信息.向地面主 机申请注册；地面主机收到入网注册申请信息后. 跟踪作业机乍进站.并实时地将作业机乍所在的当 前区段号送给车載设备.由车載设备计算作业机车 所在区段的具体位置.但对于匸作在调车模式的机 牢由非集中区进人集中区、圧过无探应答器时.91 乍监控系统无法购认作业任列址冷引、还是推送进 入集中区的.町根据集中区和非

8、集中区间的走行线 长度、防护3号机外方轨道电路长度和状态.设计 相应的防护方法2.3解算定位点的gps定位信息通过预先测就乞出入口定位点的gps定位信 息、并预存与定位点相对应的位进信息.当安装 cps按收机的瀏车机经过这些定位点时.如果cps 接收机获紂的坐标数据经过校准解算后的定位信息 与領先测定的数据一致.调车机车就可以将对应于 该定位点的位魁信息发送给地血主机.向地面主机 巾诡人网注册.朕干卫星导航技术实现的作业机车 初治人网注册方式.无需安装地面无源应答器设 备、无需改造站场、无空外设备维护匚作。卫星导航技术除握供定位点的（；ps定位信息 外.还町以提供连续的定位信息可结合轨道区段

9、绝缘节、设定的防护点等处的（；巧定位信息.修 正并消除由于站场码位信息传输时延、轮滑、空转 等造成的i吴基以提高系统的控制粘度.当轨道电 路故障影响进路跟踪定位时.町借助乍载设备提供 的故障处gps定位信息.及时修正车列询瑞的位 置以提高系统的可用性。2.4人工输入车列初始位置信息当调乍监控系统无法通过白动获取乍列切始位 置信息申请人网注册时.系统提供任车载设备由 司机输入车列初始位置信息、地面操作人员进行人 工确认的人网注册方式。根据以1.4种获取作业车列初始位置信息申诸 人网注册方式的分析.在作业站场内.卫星町见度 满足定位要求的前提卜凋乍监控系统应优先选用 通过无线乍次号系统和（；ps定

10、位信息2种人网注 册方式.并保邸人工输人人网注册方式。一方面充 分利用了 tdcs系统现有的信息衣源.并由gps定 位信息人网注册方式做冗余备份.确保口动人网注 册成功；另一方面.采用（；ps定位信息人网注册 方式.除j"能提高系统控制帚度和可用性.还可以 使系统在作业站场内的任何地方兵备“人i输人” 人网注册功能：另外.采用gps定位人网注册方 式优化了系鋭的结构可降低匸程施工的复杂度. 减少了系统的后期维护费用.随着ii星导航技术的 快速发展.卫星导航定位系统资源ii益乍富.卫星 导航定位的町用性、定位的辅度也将会得到进步 的握高.3进路跟踪列伍从站外进站或乍列住咽唯区进行调乍作

11、业 时.在站场平面图上表现为进路的债闭、防护侑号 机的开放、从接近区段到信号机内方区段先后占 用、岀清、信号关闭和区段解镶的过程。进路跟踪 基于实时的站场信号设备状态变化.根据进路上轨 道区段的占用先后.将作业车列的机车号从接近区 段传递到进路末瑞的区段上.保证在作业过程中机 车号不丢失车列跟踪算法流段图如图1所示 进路跟踪算法说明如下.1. 机车号有实际（监控、非监控）和临时机 车号2种.2. 轨逍区段状态冇锁闭、占用和出消.毎次 循环迥新轨道区段状态将记录状态的保持时间以 便判断进路上轨道区段状态变化的先后噸序3. 进路跟踪程序初次运行时.所有占用的无 岔区段都賦丁非监控机车号：机车人网注

12、册后.非 监控机车号更改为监控机车号.4. 半消除与无岔区段相邻区段上的机乍号时， 需根据进路方向决定是舎清除仍然处r占用状态的 无岔区段上的机车号（下次循环时该无岔区段会 赋产新的非监控机车号）。5. 通过搜索开放的防护信号机及进路上的所 有轨道区段、并賦予临时机车号.防止区段状态变 化不连续而造成机乍号跟踪失败（机乍号丢失）6. 垠踪结果队列仅保存监控机车的位置信息。jee号良."t于豪取讥過【4駁复为味帆,0i分mh入出机于号柯 对 tetnkkttltkk 列tt/hiiicrh wrftftdixh从 «s«u91ki9k0mk图i车列用踪算法滾释图4跟

13、踪定位进路跟踪仅给出了作业车列所住的轨逍区段. 至于车列询部距轨道区段绝缘标的茨离.将由车载 设备根据乍列移动的速度和位移进行跟踪定位影 响车列询部跟踪定位的因素有如下几点。1. 站场码位信息传输时延不固定。不同的计 算机联锁系统生产厂家有不同的信息传输协议.站 场规模的大小对借息传输的时延也会令影响.2. 轨道电路故障。车列询部的下一区段占用、 而乍载设备没冇走完当前区段,或若车载设备起完/当询区段、而车列询部没有占用下一区段。3. 轮滑造成车载设备跟踪的位置落后于车列 前部实际位置4. 车轮空转造成车载i殳备跟踪的位既超浒于 车列前部实际位置.5. 车地间仃息传输时延4必并车列越靠近 无线

14、划站作业时无线传输时延会越小当选用gps定位信息人网注册时.任整个作 业过程中.车載设备可实时解算岀机车的具体位 世.利用机车的位置信息来修正跟踪定位算法.通 过对地曲设备和乍载设备所能捉供的乍列位n信息 进行综合分析.在不増加系统复杂度的询提下.最 大限度地解决了乍列位置跟踪误差偏大、以至错误 而彩响系统的可用性问題，在判断轨道电路故障 时.豪结合整个进路上所右区段的状态变化（占 用、出淸的先后顺序）悄况.获取2种或以上的 车列位置信总对故障进行分析、确认.当车列越过 防护信号机、压人信号机后方的孰道区段后出现 轨邀区段占用不正常时.住进路跟踪算法中通过预 先保存恢时机车号的方法.保证了机车号的正常传 递。5 后期展里调乍监控系统已逐步在铁路有调乍作业的乍站 推广使用.乞生产厂家普遍选用地面应答器入网注 册方式.监控的范丽仅限定在作业站场的集中区. 而对于调车作业频繁、装备条件简陋的非集中区更 需要对调车作业过程逬行安全1%护.卫星导航定位系统为解决非集中区调车作业的 安全防护问題带来了希g采用gpss位技术可 以实现对作业机车位置