GPS调车是什么

GPS调车是什么(2010/07/21 10:31)

简要介绍了差分GPS原理和调车监控过程;阐述了利用GPS进行调车监控系统设计的基本思想和GPS调车监控系统的基本结构;详细论述了GPS调车监控车载系统的软件设计,其中特别强调了设计过程中如何利用线路元素将调车系统的监控功能,电子地图的实时显示功能有效地结合起来,以提高系统的通用性,可移植性和节省系统的存储空间;同时,对调车过程中的勾计划实现,十五三模式控制等作了简要介绍.

关键词:GPS; 调车监控; 电子地图; USB接口

中图分类号:U292.2; P228.4 文献标识码:A 文章编号:1000-128X(2004)04-0020-03

Shunting system based on GPS positioning

LIN Li-xin1, YANG Hong-wei2

(1.School of Information Science & Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China;

2. Department of Industry, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China)

Abstract: The differential GPS principles and the monitoring procedures of shunting are briefed. The basic design ideas to use GPS

for shunting monitor system are explained as well as the fundamental structure of the system. Software design is elaborated and it is

emphasized how to use the line element to combine the system monitor function with the real-time display function of the electronic map,

so as to improve the system universality, transplantability and to save the storage space. Also introduced is the realization of the shunting

plan and the control mode.

Key words: GPS; shunt monitoring; electric map; USB interface

调车作业是铁路运输编组的一个重要环节,调车作业的安全问题也一直困扰着铁路部门.虽然目前设备方面已采用了无线平面调车监控系统LKJ-93或LKJ-2000,调车机也安装了"黑匣子",管理方面也采取了联控手段,但由于设备的相对落后和现场作业人员的违章作业,调车作业事故连续不断地发生,造成了重大财产损失和人员伤亡.

从每年的铁路行车事故分析,调车作业事故约占事故总数的60%~70%,加强调车作业安全控制,对稳定运输安全生产局面,具有十分重要的意义.为此,广州铁路集团公司于2001年设立了"调车作业监控系统"项目,以解决目前存在的问题.项目的研制工作是基于长沙黑石铺调车场进行的.

铁路系统中调车是指在货运列车进入某调车场后,对列车编组进行解编,根据各节车皮的目的地重新进行编组,为向下一个中转地或目的地牵引做好准备的一个过程.基于全球定位系统GPS定位的调车系统利用GPS定位技术对这一解编和重新编组过程进行监控.

GPS是由美国Rockwell公司的24颗卫星组成.在地球表面任何地点,任何时间均可以接收到4颗以上GPS卫星发射的伪距信号.用户使用GPS接收机收到伪距信号可以确定接收机天线与该卫星之间的空间距离.利用该距离和卫星在轨道上的位置可以推算出接收机天线所处位置的空间坐标值.

一种用于提高GPS定位性能的技术是使用差分GPS处理技术.一台本地GPS基准接收机能够计算出它与其附近一定范围内的其他GPS接收机所共有的某些误差,并将这些误差的修正信号播发出去,从而能从用户的位置测量信息中消除这些共有误差.差分全球定位系统

(DGPS)定位精度可达到米级.

—21—

第4期林立新,杨宏伟:GPS定位的调车系统

1GPS定位的调车系统

近年来,随着计算机技术和通信技术的飞速发展以及相关硬件设备价格的逐步降低,GPS在铁路交通中得到广泛应用.利用差分技术提高GPS定位精度,同时结合地面平调信号,对机车处于道岔等特殊情况进行特殊处理,使基于GPS调车监控系统成为现实.

1.1基本结构

基于GPS定位的调车系统可以分为车载系统和地面系统2个部分.车载系统包括GPS 接收机,PC-104,无线电台,监控器,执行机构,车载微机(包含USB接口,液晶显示屏和F1~F5薄膜按键);地面部分包括无线电台,GPS差分站,PC-104,微机系统以及地面平调信号输入模块.根据调车监控系统的基本特点和差分GPS的基本设置,设计基于GPS定位的调车系统基本结构框图,

如图1 所示.

1.2基本原理

从图1 进行分析,GPS差分站与PC104计算机一起获得定位误差纠正数据.该数据通过无线电台发送到车载部分PC104计算机,对GPS接收机的定位数据进行纠正,通过RS232送给监控器,再随监控器的其他数据一起,通过RS485端口送往车载微机;地面平调信号以及调车勾计划信息送入信号楼微机系统,通过与差分GPS共用的无线电台发送到监控器,进入车载微机.车载微机监测这2类信号,并通过监控器对机车进行控制和向司机发出语音提示,同时将勾计划内容,提示信息等在液晶屏上显示;监控器同时也将监控信息,车载微机信

息,GPS定位数据等通过无线电台发送到信号楼微机系统,在信号楼微机上显示机车轨迹,便于调度人员监控和管理.

车载部分的USB接口是提供数据转存使用的.数据转存到U盘后,可以在地面进行事件查询和机车运行轨迹回放.

2软件设计

2.1软件设计思想

基于调车监控车载系统的控制和显示功能,在设计中采用线路元素的思想,以线路元素为基本单元,将调车监控车载系统的各种功能有机地结合起来.线路元素贯穿于系统的始终,调车勾计划的实现,过程控以及电子地图的显示等都是建立在线路元素的基础之上的.

线路元素的设计是调车监控系统的关键点.所谓线路元素就是一段直线,它用以拟合一段线路钢轨,将调车场的所有线路分成线路元素,就象铁路由一节一节的钢轨组成.如果实际线路是一条直线线路,则从一个道岔(或警冲标或土挡)到前面一个道岔(或警冲标或土挡)

认为是一个线路元素;如果是曲线线路,则根据实际情况,拟合为多个线路元素.本系统中有80多条线路元素,调车场可以看成是由这些线路元素组成的.基于线路元素的设计,减少了电子