基于高精度定位技術的新型車站信號控制系統(tǒng)研究

丁鑫

摘 要：全球經(jīng)濟的快速提高促使科學技術水平的提升速度正在飛速加快，其中的衛(wèi)星導航定位技術為人們出行帶來了很多便利，但是很多車載導航和手機導航等給人留下了定位系統(tǒng)精度并不高的印象，常常出現(xiàn)定位偏差因此耽誤行程的問題，引發(fā)人們的不滿和諸多吐槽。對于鐵路事業(yè)來說，車站和列車是必不可少的組成部分，如果列車應用的定位技術精度較差的話，就會造成車站工作人員不能夠對列車的準確位置進行實時掌握，這對于列車的安全穩(wěn)定運行以及列車的調度工作有著非常嚴重的影響，因此，就需要對車站信號控制系統(tǒng)進行不斷的完善，充分利用高精度定位技術，使車站工作人員能夠更加精準的掌控列車位置，提高車站管理工作的整體水平。

關鍵詞：高精度定位技術；新型；車站；信號；控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.100

車站信號控制系統(tǒng)對于整個車站工作以及列車的安全運行有著非常大的作用，信號控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對列車運行速度、內部設施等的精準控制，使列車的運行一直保持在非常可靠的基礎上，定位技術是否精準能夠直接影響車站信號控制系統(tǒng)運行的質量和效果，如果定位技術不夠精準，那么就會造成列車運行實際情況不能夠及時反饋到車站信號控制系統(tǒng)之中，相關工作人員也不能夠對列車的實際狀態(tài)進行掌握和調整，一旦因此發(fā)生問題或故障，造成的后果是不可挽回的。因此，應針對高精度定位技術進行科學的運用，從而形成新型車站信號控制系統(tǒng)，提高車站工作人員對列車運行的實際情況的掌控程度，確保列車的狀態(tài)時刻保持在最佳，相關人員也能夠根據(jù)列車運行的路況對列車速度以及設備等進行實時調整，使鐵路事業(yè)更加可靠和科學。

1 鐵路信號系統(tǒng)定位技術概述

定位技術是鐵路信號系統(tǒng)的基礎。對于鐵路信號系統(tǒng)來說，定位技術是其中的關鍵核心技術，列車位置是否精準對于列車運行的安全可靠性有著巨大影響，工作人員只有明確列車的位置之后，才能夠按照鐵路軌道的實際情況，對列車速度進行調整，或者采取聯(lián)鎖的方式，保證列車運行的安全性。鐵路信號系統(tǒng)通常使用的定位技術有一下幾種：第一種，基于地面設備定位技術，其中包括鐵軌電路、感應環(huán)線、慣性導航系統(tǒng)、測速轉矩法、齒槽計數(shù)法；第二種，基于無線通信技術的定位技術，其中包括查詢應答器、多普勒雷達、無線測距發(fā)；第三種，基于衛(wèi)星技術的定位技術，其中包括全球定位系統(tǒng)、北斗導航系統(tǒng)、伽利略系統(tǒng)[1]。

2 高精度定位技術對車站信號控制系統(tǒng)的影響

列車位置的精確度非常關鍵，其能夠直接影響車站工作人員對相鄰列車間距的計算，所以，只有保證每輛列車的定位非常精準，才能夠讓工作人員準確的計算出列車之間的距離，從而確保相鄰列車之間保持安全的距離，而且，工作人員還可以對列車定位位置的軌道進行分析，再按照軌道實際情況對列車速度以及聯(lián)鎖設施進行控制，確保列車運行的安全可靠性。下面針對高精度定位技術對車站信號控制系統(tǒng)的影響進行探討。

2.1 對行車指揮調度方式的影晌

因為衛(wèi)星通信技術的大力運用，有效提升了系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息總量，這樣一來，就能夠使軌道交通ATC信號系統(tǒng)的正常運行在速度不一致的基礎上完成。該系統(tǒng)中有列車的自動操縱系統(tǒng)、自動防護系統(tǒng)、自動監(jiān)控系統(tǒng)。采用高精度定位技術的話，就需要對上述三種系統(tǒng)進行一定的改變，以適應定位精度的提高。由于大型車站的列車流量非常大，運輸作業(yè)的工作非常繁多，列車運行的線路也非常長，這種情況就促使行車指揮調度工作的難度非常大，因此，利用高精度定位技術的新型車站信號控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)行車指揮調度工作的集中化、網(wǎng)絡化、現(xiàn)代化、自動化，使調度工作更加統(tǒng)一，降低人力物力的投入，加強調度管理水平[2]。

2.2 對運行控制系統(tǒng)的影響

車站信號控制系統(tǒng)主要包括以下幾個內容：

人機會話層：相關工作人員能夠通過系統(tǒng)顯示器和主機進行指令的輸入和收回操作，同時，顯示器中就會顯示出工作人員輸入指令的結果，這個結果是非常直觀的展現(xiàn)在人們面前的。

聯(lián)鎖運算層：聯(lián)鎖運算層是整個運行控制系統(tǒng)的主要組成部分，其不僅能夠對上一層的指令、信息等進行科學的處理，還能夠對監(jiān)控信號進行接收，對其它設施設備的狀態(tài)信息進行反映，同時，其也是對工作人員輸入指令進行集中處理的部分，并得到準確的輸出結果，進而對鐵路軌道及列車等進行有效的控制。

輸入輸出層：這個部分主要是對聯(lián)鎖運算層的指令進行接收處理，對指令進行顯示；對鐵路軌道的控制指令進行接收，并在之后對鐵軌岔道進行控制；向上一層傳輸鐵路軌道、岔道、列車的實際狀態(tài)信息，保證工作人員能夠在顯示器上查看到這些狀態(tài)信息[3]。

基于高精度定位技術的新型車站信號控制系統(tǒng)除了需要完成聯(lián)鎖運算層的相關工作之外，還應該具備良好的控制能力，其中有列車自動調度系統(tǒng)控制、列車運行速度快慢控制、鐵路軌道岔道的自動控制等等。在對全部狀態(tài)信息進行收集和輸出的過程中，新型車站信號控制系統(tǒng)需要對GALILEO系統(tǒng)進行高效的應用，這樣就能夠對車站內部的所有列車的實時位置、方向、速度等狀態(tài)信息進行及時掌握，并直接傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，經(jīng)處理后將結果輸出至列車系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)自動化、智能化控制。

2.3 對聯(lián)鎖技術條件的影響

第一，聯(lián)鎖關系的變革，現(xiàn)有聯(lián)鎖定義為：信號機、進路和道岔之間的制約關系。采用高精度定位技術后，聯(lián)鎖的定義將做很大改變，并且進路的意義也將不再等同于現(xiàn)有迸路的概念。第二，迸路建立條件，聯(lián)鎖關系將主要描述進路與道岔間的關聯(lián)，而這種聯(lián)鎖關系也將不再是現(xiàn)有的含義。采用高精度定位技術使得一條進路中同時運行幾輛車成為可能，推翻了原有建立進路的根本條件，弱化了進路的概念。同時可以實現(xiàn)機車信號主體化，車載監(jiān)控列車運行，并且在列車開始運行前不需要道岔搬動到指定位置，可以隨著列車運行控制根據(jù)需要搬動道岔。第三，進路解鎖條件，進路與車綁定可以減少錯誤操作的發(fā)生，那么進路解鎖實際上就完成解除這種綁定關系。利用高精度定位技術之后，車站信號控制系統(tǒng)的主要工作就會變得非常容易，而且還有效解決了過去人為操作過程中經(jīng)常出現(xiàn)的誤操作現(xiàn)象，提高了列車運行的安全性以及工作效率。第四，組合電路，采用高精度定位技術后，可以很方便實現(xiàn)改變運行方向、場間聯(lián)系、站問聯(lián)系、半自動閉塞等功能，不再需要繁瑣的繼電組合，大大降低了建設投資和后期維護費用[4]。endprint

2.4 對系統(tǒng)效率及系統(tǒng)安全性的影響

第一，對系統(tǒng)的效率的影響，首先，新型車站信號控制系統(tǒng)可以使鐵路軌道上相鄰列車之間的距離更小，通過高精度定位技術能夠精準獲取每輛列車的實際狀態(tài)，這樣就不需要對列車運行狀態(tài)進行提前設置，在實際運行的過程中進行不斷調整就可以，這樣一來，使得鐵路軌道上的列車密度有所增大，提高了鐵路系統(tǒng)的整體效率。其次，工作人員能夠更好的對列車進行管理和控制。

第二，對系統(tǒng)安全性的影響，通過連續(xù)的安全運行距離保證和超速防護，提高系統(tǒng)的安全性。由于列車的準確位置、速度以及運行方向已知，這樣可以根據(jù)前后兩車之間的位置、速度、運行方向信息實時計算出運行速度曲線和安全運行距離，并且可以進行實時運行控制和超速防護，使得系統(tǒng)更加安全[5]。

3 結語

在車站的日常工作中，保證列車運行的安全穩(wěn)定性是最為重要的內容，而車站信號控制系統(tǒng)就是對列車速度以及內部設施、設備進行控制的重要系統(tǒng)。過去的車站信號系統(tǒng)都是采用軌道電路對列車的實時位置進行反饋的，使用的是一種閉環(huán)系統(tǒng)，在內部保證列車運行的安全穩(wěn)定性。而隨著科學技術水平的不斷發(fā)展進步，相關科研人員發(fā)現(xiàn)也能夠利用其它手段實現(xiàn)車站信號控制系統(tǒng)的主要功能。高精度定位技術就是一種非常好的應用技術，其良好的應用在車站信號控制系統(tǒng)中能夠提高列車控制的效率和效果，促使新型信號控制系統(tǒng)的形成，另外，基于高精度定位技術的新型車站信號控制系統(tǒng)也能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)系統(tǒng)不能夠完成的工作，促使車站信號控制系統(tǒng)朝著更加現(xiàn)代化、智能化、網(wǎng)絡化、自動化的方向飛速前進。

參考文獻：

[1]李強.上海磁浮示范運營線列車速度曲線監(jiān)控功能分析[J].城市軌道交通研究，2006，06（02）：146-147.

[2]李德堂，李克.基于通信的移動閉塞ATC信號系統(tǒng)技術分析[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2005，08（03）：248-249.

[3]王解先，劉紅新.Galileo、GPS和Galileo/GPS組合系統(tǒng)實用性的比較[J].大地測量與地球動力學，2005，15（01）：215-216.

[4]陳鋒華，劉嶺，徐松.基于通信的列車控制（CBTC）系統(tǒng)[J].鐵路通信信號工程技術，2005，14（01）：169-171.

[5]王卓，賈利民，王艷輝，李平.中國鐵路智能運輸系統(tǒng)關鍵技術體系及戰(zhàn)略研究[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2005，05（01）：111-112.endprint