工业铁路车辆位置跟踪方法_程磊

智能调度系统的逻辑功能结构如图２所示。
图 ２ 系 统 的 逻 辑 功 能 结 构
图 １ 系 统 的 物 理 拓 扑 结 构
智能调度计算机与信号系统计算机之间通过 通讯线连接，采用 ＲＳ２３２ 通 讯；智 能 调 度 计 算 机、 物 流 管 理 计 算 机 、物 流 管 理 服 务 器 、物 流 管 理 数 据 库、ＥＲＰ 接口 数 据 库、车 号 识 别 系 统 等 各 计 算 机 与服务器之间通 过 以 太 网 通 讯 线 连 接；智 能 调 度 计算机与 铁 路 机 车 安 全 监 控 系 统 通 过 无 线 方 式 通 讯［８］。
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒａｉｌｗａｙ
ＣＨＥＮＧ Ｌｅｉ １， ＣＨＥＮ Ｆｅｎｇ１， ＸＵ Ｊｉｎ－ｓｏｎｇ２， ＤＯＮＧ Ｗｅｉ ３
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｍａ’ａｎｓｈａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ（Ｈｅｆｅｉ） Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ ２３００００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｒａｉｌｗａｙ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ ２４３０２１，Ｃｈｉ－ ｎａ）
物流管理 计 算 机 负 责 对 车 流 和 物 流 进 行 跟 踪 ，维 护 现 车 与 物 流 信 息 ；智 能 调 度 计 算 机 结 合 物 流管理数据库的现车与 物 流 信 息、ＥＲＰ 接 口 数 据 库的各装卸进度 信 息、库 房 料 场 的 信 息 以 及 信 号
由智能调度计算机生成的铁路运输行车作业 计划的执行方式 如 下：将 生 成 的 铁 路 运 输 行 车 作 业计划发送到信 号 系 统 计 算 机，由 信 号 系 统 计 算 机根据接收到的铁路运输行车作业计划自动选排 进路、开 放 进 路，并 根 据 车 辆 的 行 驶、到 达 情 况 自 动实现清勾确认，并 将 确 认 信 息 反 馈 到 清 勾 处 理 模块中。清勾处理模块接收铁路信号系统的车辆 到达清勾信息，同 时 读 取 智 能 调 度 计 算 机 生 成 的 相应的行车调度 作 业 计 划，由 车 辆 位 置 计 算 模 块 根据以上信息并结合实时的现车信息进行车辆位 置的重新计算，生 成 最 新 的 现 车 信 息 并 更 新 物 流 管 理 数 据 库 中 的 数 据 ，显 示 到 相 关 系 统 中 ，从 而 实 现车辆位置的跟踪定位。
第３９卷 第２期 ２０１６ 年 ２ 月
合 肥 工 业 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１６．０２．００９
工业铁路车辆位置跟踪方法
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．２０１６
工业铁路运输物流智能调度系统由智能调度 计算 机、物 流 管 理 计 算 机、信 号 系 统 计 算 机、物 流 管理服务器、物流管理 数 据 库、ＥＲＰ 接 口 数 据 库、 铁路机车安 控 系 统、车 号 识 别 系 统 等 组 成 。 ［７］ 系 统的拓扑结构如图１所示。
系统计算机的作业计划完成信息自动生成调度作 业计划，并传送给 信 号 系 统 计 算 机 和 铁 路 机 车 安 全 监 控 系 统 ；物 流 管 理 计 算 机 负 责 进 出 厂 作 业 、装 卸车 作 业、基 础 数 据 维 护、运 输 生 产 计 划 维 护、统 计 、查 询 等 ；信 号 系 统 计 算 机 负 责 按 照 智 能 调 度 计 算机生成的调度 作 业 计 划 开 放 进 路，执 行 调 度 作 业 计 划 ，并 将 执 行 结 果 反 馈 给 物 流 管 理 计 算 机 ；铁 路机车安全监控系统接收智能调度计算机生成的 调 度 作 业 计 划 ，并 将 其 传 送 给 机 车 司 机 与 调 度 员 ， 指导其进行作业，同 时 将 机 车 安 全 监 控 系 统 计 算 机的车列长度信息传送给智能调度计算机和物流 管理计算机，用于 复 核 实 际 作 业 情 况 是 否 与 调 车 作业计划相符；车 号 识 别 系 统 负 责 监 测 进 出 厂 车 辆的车号与时间。 １．２ 系 统 的 逻 辑 功 能 结 构
收 稿 日 期 ：２０１５－０１－１７；修 回 日 期 ：２０１５－１２－１５ 基 金 项 目 ：国 家 国 际 科 技 合 作 专 项 资 助 项 目 （２０１４ＤＦＢ１００６０） 作 者 简 介 ：程 磊 （１９７１－ ），男 ，安 徽 颍 上 人 ，合 肥 工 业 大 学 副 研 究 员 ，硕 士 生 导 师 ．
０ 引 言
当前，我国冶金、石 化、煤 矿、港 口、码 头 等 重 点行业领域物品 的 运 输 量 非 常 大，铁 路 运 输 是 这 些大型企业内部 运 输 的 重 要 形 式，而 车 辆 位 置 信 息是企业内部铁路运输组织调度的基础。目前对 工业铁路运输车辆的位置跟踪采用的方法主要有 以下几种：① 原始的人工 管 理 方 式，每 天 ２４ｈ 不 停 地 跟 踪 记 录 庞 大 的 、动 态 变 化 的 物 流 信 息 ；但 由 于 人 为 疏 忽 和 误 操 作 ，经 常 不 能 实 时 、准 确 地 掌 握 站 场 的 物 流 信 息 ，从 而 给 下 一 步 作 业 带 来 了 困 难 ， 甚至使整个 作 业 不 能 顺 利 继 续 进 行［１－２］；② 采 用
１ 定 位 跟 踪 的 系 统 设 计
工业铁路运输物流智能调度系统提供了一种 新的工业铁路运 输 车 辆 位 置 跟 踪 方 法，该 方 法 采 用计 算 机、网 络 与 通 信、数 据 库 等 多 种 理 论 与 技 术 ，通 过 软 件 算 法 ，以 工 业 铁 路 运 输 物 流 智 能 调 度 系统生成的铁路 运 输 行 车 作 业 计 划 为 依 据，实 现 对工业铁路车辆位置的跟踪定位。 １．１ 系 统 的 物 理 拓 扑 结 构
铁路信号系统将车辆到达股道的清勾信息写 入物流管理数据 库 中，跟 踪 的 实 时 现 车 信 息 也 保 存在物流管理数 据 库 中。 物 流 管 理 服 务 器 以 ２ｓ 为周期对行车作业计划清勾确认信息进行检测， 当发现有未处理 的 信 息 时，通 过 定 位 算 法 对 车 辆 位置跟踪，其中清 勾 处 理 模 块 接 收 铁 路 信 号 系 统 的车辆到达清勾 信 息，同 时 读 取 智 能 调 度 计 算 机 生成的相应的行 车 调 度 作 业 计 划，由 车 辆 位 置 计 算模块根据以上信息并结合实时的现车信息进行 车 辆 位 置 的 重 新 计 算 ，实 现 车 辆 的 位 置 跟 踪 ，并 生 成最新的 现 车 信 息 更 新 物 流 管 理 数 据 库 中 的 数 据 ，显 示 到 相 关 系 统 中 。 其 中 ，定 位 算 法 是 车 辆 位 置计算模块的核心。 ２．１ 定 位 模 型 和 数 据 结 构
２ 定 位 跟 踪 算 法
本文方法是根据行车作业计划及信号系统等 进行车辆定位与 跟 踪，车 辆 位 置 跟 踪 需 对 每 辆 车
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合 肥 工 业 大 学 学 报 （自 然 科 一个车号，智 能 调 度 系 统 在 系 统 启 动 时 需 要进行站场初始 化 工 作，将 当 时 站 场 中 每 个 车 辆 在股道上的顺序 位 置 录 入 到 系 统，这 些 车 号 信 息 供后续对车辆定位跟踪使用。在系统运行过程中 还 有 进 、出 站 的 车 辆 ，这 些 车 辆 的 车 号 由 安 装 在 站 场进出口的车号识别系统自动检测并上报给调度 系统。
第２期
程 磊 ，等 ：工 业 铁 路 车 辆 位 置 跟 踪 方 法
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巨 大 ，一 般 企 业 很 难 承 受 。 因此，迫切需 要 一 种 技 术 以 较 低 成 本 实 现 对
工业铁路运输车辆及时准确的位置跟踪 。 ［６］ 本 文 以工业铁路运输物流智能调度系统生成的铁路运 输行车作业计划 为 依 据，提 出 了 一 种 软 件 形 式 的 车辆位置跟踪算 法，实 现 了 对 工 业 铁 路 车 辆 位 置 的及 时、准 确 跟 踪，而 且 实 现 方 式 简 单，降 低 了 生 产成本。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｃｈｅｄｕ－ ｌｉｎｇ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｒａｉｌｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｔｅｒｐｒｉ－ ｓｅｓ’ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｔｒａｃｅ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒａｉｌｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｌａｎ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒａｉｌｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒａｉｌｗａｙ ｃａｎ ｂｅ ｔｒａｃｋｅｄ ｂｙ ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ；ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｔｒａｃｋｉｎｇ
轨道电路的方式，依 靠 检 测 车 轮 造 成 轨 道 之 间 的 短路来检测轨道 上 是 否 有 车 占 用，但 这 种 方 式 只 能够检测轨道是 否 被 车 辆 占 用，无 法 检 测 出 车 辆 的数量和 具 体 是 哪 一 辆 或 几 辆 车；③ 采 用 ＧＰＳ 全球定位系统［３］，对 于 内 部 有 数 千 辆 车 的 较 大 型 企 业 ，这 种 方 式 投 资 较 大 ，而 且 车 载 设 备 的 供 电 问 题较难维护，而 ＧＰＳ 的 民 用 定 位 精 度 不 够 精 确， 容易误判到其他 股 道，另 外 这 种 方 式 对 于 由 路 局 进入企业的非本企业车辆无法定位；④ 安装采用 射频识别技术 开 发 的 车 号 自 动 识 别 系 统［４］，在 每 辆车上加装 ＲＦＩＤ 电 子 标 签，在 所 有 停 放 线 股 道 两端安装车号 自 动 识 别 系 统［５］，但 这 种 方 式 投 资