列车完整性检测方法

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1、摘要当前国内铁路快速发展，但近期出现了多次安全事故，对人民的生命财产都造成了重大影响。铁路安全关系到国家的长期稳定发展。列车完整性检测是保障列车安全运行的重要一部分。为了防止列车在行驶过程中发生抛车，可以采用有效的列车完整性检查设备。目前低成本技术要求下，所采用的技术可以不依赖轨道电路。主要介绍列车完整性检测技术，主要包括基于GPS技术的列车完整性检测、基于加速度传感器的列车完整性检测。关键词：完整性；GPS；加速度传感器；引言列车的完整性监测是指列车运行过程中利用设备检测列车的完整性，即检测列车有无脱钩抛车现象，目前国内大多采用

2、列车尾部安全防护装置（列尾装置）来完成。列尾装置由安装在列车尾部的主机和司机室内的控制盒两部分组成，它能实时检测列车尾部风管风压并将风压信息不停的反馈给机车司机控制盒，实现欠压报警，提示司机采取紧急制动等应急措施。主机对主管风压进行检测，当列车发生抛车，风管断开漏风，泄露量超过规定值时，通过无线调度系统机车电台及时向机车乘务员发出警示。但是，但列尾装置在使用过程中还存在一些问题，如：既有或新增的无线列调，没有列尾装置司机控制盒的预留接口，给安装和使用带来困难；无线列调的使用频率不当，造成枢纽内列尾装置主机与无线列调间相互干扰，影响

3、列车的出发；列尾装置对风压的查询频率不够，有些一分钟甚至几分钟查询一次，这样不能保证完整性检查的实时性；另外无线通信存在盲区，设备受环境影响较大。1.基于GPS技术的列车完整性检测1.1GPS技术简介GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资30

4、0亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成增强系统的性能，增加系统实现的灵活性，并降低运营成本。1.2GPS技术的原理GPS导航仪GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常

5、工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各1

6、0个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。图1.1GPS分布和定位指示可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还

7、要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。1.1GPS技术在列车完整性检测中的应用火车在正常行使过程中车头和车尾的距离固定不变。如果发生抛车事故，车头和车尾的距离增大。GPS检测列车抛车的原理就是在火车的行进过程中检测列车头尾的GPS位置信息，并计算列车头尾两点的直线距离。当发现计算的直线距离Lt大于火车的原始长度Lo时，即可以判定抛车。欧洲相关部门于目前采用的列车完整性检查系统即TIMS(TrainIntegrityMon

8、itoringSystem)是欧洲列车控制系统(ETCS)中的重要组成。TIMS是ETCS三级必需的子系统，能够应用在高密度、移动闭塞的线路上。不仅减少路旁设备外，而且缩短平均列车间隔，提高行车效率。在TIMS的实现方法中，GPS的应用是通过对车头