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北斗应用终端产品高速铁路应用

信息编辑:智汇通物联科技 更新时间:2018-07-01 20:30:04 点击数:
  北斗应用终端产品应用领域十分广泛,高铁列车监控调度就是其中之一。
    高铁列车运行速度快,行车密度高,前后追踪列车空间间隔距离短,因此列车控制系统需要对列车在任何时刻、任何地方的运行位置进行精确测定,包括与列车行车安全相关的间隔、速度及加速度等,以便给该列车和其他列车提供正确的控制信息。与过去普通的轨道列车相比,高速铁路作为现代化的陆地交通设备,列车速度更快,要求有极高的精确度、稳定性、安全可靠性,因此它对定位有着更为苛刻的要求。


(1) 连续性。高铁列车高速运行时,其空间位移变化很快,因此列车位置的检测应具有连续性,在列车运行的全过程中应能随时掌握列车的具体位置,包括在隧道或山谷等无线电波盲区也能进行连续定位。


(2) 精确性。高铁列车位置是该列车与其他列车行车许可的必要条件,检测结果的精确度直接影响列车控制系统能否正确控制列车运行。在保证安全的前提下,定位设备测得的列车位置误差越小越好。


(3) 低成本。高铁造价高昂,设备成本要占其大半。因此,运用于高铁的定位设备应考虑其投资和维护成本,以降低总体造价。


(4) 受干扰小。对高速列车进行连续定位的过程中,受恶劣天气和外界电磁波的影响,测量结果往往会产生误差,葚至失去作用。因此,选用的定位设备需具有抗干扰、适应环境变化的能力。

传统列车控制系统采用固定闭塞方式控制列车的运行,但随着高铁速度的提高和行车间隔的缩小,轨道电路提供的离散位置信息无法有效保证行车安全。目前,越来越多全球卫星导航系统的服务对列车定位产生重要影响,借助卫星定位技术进行列车定位,可以减少轨旁设备,以较低成本实现互操作性和安全性,且能够对现有定位手段进行补充,甚至替代现有设备。以我国自主研制的北斗卫星导航系统为核心并结合其他传感器技术实现信息融合将是我国高铁定位技术进一步发展的新趋势
基于北斗的高铁列车组合定位导航系统以北斗卫星导航系统定位信息输出为主,综合利用测速传感器、应答器、惯性传感器、里程计等构成一个全方位立体多信息冗余的定位导航系统。当卫星信息受遮挡时,利用测速传感器和应答器来确定列车位置当测速传感器故障时,利用卫星定位与电子地图相结合,给列车控制系统提供精确的列车位置信息。基于北斗的高铁列车组合定位导航系统由数据采集层、逻辑控制层、数据融合层和数据检查层构成。
1.数据采集层
各种传感器及通信终端都连接到车载定位计算机上,完成北斗接收机、里程计、多普勒测速雷达、点式应答器及线路电子地图等多路数据的采集和信息预处理工作。
2.逻辑控制层
生成两个相对独立的定位模式,用故障传感器对输入的数据进行判断,当任意一路发生故障时,进行逻辑控制,保证系统定位的有效性和数据的可靠性。
3.数据融合层
采用Sage-Husa自适应滤波算法与衰减记忆滤波的融合算法,对经过逻辑层处理后的数据进行融合处理,消除测量误差,向数据检查层输出最优融合估计值。
4.数据检查层
根据规定的校正原则,选择参考信息对融合信息进行校正。同时利用完整性算法检查数据的完整性,向列车控制系统的车载控制单元和无线闭塞中心输出高精确、高可靠的列车位置信息。
上述这种基于北斗卫星与其他传感器的列车组合定位系统结合当代多种测量技术、不同传感器可提供冗余的位置测量信息(包括列车位置、速度、航向等),配合可靠的数据融合智能算法,综合利用多源信息获得列车位置的最优或次优估计。该系统有如下优点。
(1) 充分考虑对我国高铁既有测速定位设备的利用,并将其融入新的组合系统中,减少了测量误差,提高了定位系统可靠性和定位精度。
(2) 当卫星信号缺失时,利用多传感器信息融合,再用应答器和电子地图进行校正,有效保证了定位精度,提升了系统的可靠性和容错性。
北斗定位
(3) 针对北斗卫星定位过程中信息处理延时引起的测量误差,利用电子地图进行校正,有效提高了测量精度。
(4) 铁路线路上只需安装少量应答器作为辅助定位措施,站内只需在车站或特殊地段敷设少量轨道电路,即可实现列车定位和完整性检测,大大减少了线路设备。
该组合定位导航系统能够连续、可靠、稳定地进行列车定位,跟踪监视列车运行,进一步缩短列车运行间隔,实现真正意义上的移动闭塞,为我国高铁列车控制系统进一步发展提供了良好的技术支撑。
北斗应用终端产品在高铁上的应用至关重要,否则高铁运输方面将面临多重困境,而无法得到有效的解决。
 
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