[發明專利]一種虛擬應答器的實現方法

無效

• 申請號: 201010152938.7
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN101817354A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 上官偉;蔡伯根;王劍;陳德旺
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B61L25/02
• 分類號: B61L25/02;G01S19/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鐵路系統中使用虛擬應答器的實現方法，特別是一種利用衛星定位技術，實現虛擬應答器，最終以較低成本實現列車定位的方法。

背景技術

應答器是重要的信號基礎設施，在國外的鐵路、地鐵、以及城市輕軌交通中得到廣泛應用，近年來歐共體正在試驗并推廣使用基于無線閉塞的新型信號系統，其中原有信號系統中的應答器得以保留、并發揮了十分重要的作用，僅法國國內的列車控制系統中使用了數萬余套的地面應答器。在中國，地面與機車的信息傳遞主要依靠連續式軌道電路，可以用來連續傳遞列車控制信息，但是信息量嚴重不足，低頻信息種類僅為18種，對于坡道、彎道、道岔、橋梁等限速點不能給出限速信息，不能滿足高速運行的需要。

采用應答器定位時，定位精度與應答器的布設密度有關。為了準確的定位就必須大量的設置地面應答器。這樣就帶來了高額的成本，比如在一條2500km長的鐵路上布設歐洲應答器的話，費用高達一千萬歐元。因此，應答器的高昂成本，給ETCS的推廣帶來了阻力。

國內的高速鐵路以及客運專線已經大量使用應答器。在第六次大提速中，鐵路在京哈、京滬、京廣、隴海、滬昆、膠濟、廣深、京九、蘭新等18條主要干線上開行了時速達200公里、部分區段達到250公里的動車組列車。地面采用軌道電路+點式應答器的方式，提供運行許可和線路數據，實現列車連續式速度目標-距離控制模式。

在地鐵、輕軌列車控制系統中，使用了和鐵路相類似的方法。北京地鐵的10號線采用TrainGuard?MT移動閉塞列車控制系統(含試車線)并以電子裝備(LEU?S21)和應答器(Balises)為基礎，實現了列車運行自動控制。

由此可見，應答器定位技術已經廣泛用于鐵路和城鐵的控制系統當中。

隨著衛星定位技術不斷發展，衛星定位服務已經開始逐漸進入到鐵路領域，這對列車定位的方式產生了重要的影響。全球導航衛星系統(GNSS-GlobeNavigation?Satellites?System)是一種以衛星為基礎的無線電導航系統。系統發送高精度、全天時、全天候的導航、定位和授時信息，是一種可供海陸空領域的軍民用戶共享的信息資源。目前GNSS主要包含美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲Galileo以及相關增強系統。基于GNSS的定位技術可以有效地節約列車定位的成本，并具有較高的定位精度。國際鐵路聯盟(UIC)提出了基于GNSS技術的虛擬應答器(Virtual?Balise)的概念，采用GNSS組合定位來代替固定應答器。

將GNSS技術引入列車控制系統，可以降低列車定位的成本。采用GNSS支持的定位技術可以減少對應答器的需求，甚至取代應答器，從而減低建設和維修費用。近年來，GPS去除SA政策，EGNOS開始運行，特別是伽利略(GALILEO)系統開始建設，歐洲鐵路開始考慮將GNSS引入列車控制系統。GNSS目前以GPS為主，定位精度可達米一級。雖然衛星定位信號會被隧道、建筑物、山等等遮擋，造成GPS局部無法定位，但通過GNSS與其它傳感器和數字地圖組合可以提高定位的可用性和完善性。不遠的將來，新的伽利略系統將投入運行，不僅會削弱對GPS的依賴，而且能提供民用服務保證。

在采用GNSS定位的基礎上，輔以組合定位技術，可以實現虛擬應答器。通過軟件處理GNSS組合定位單元的導航信息，實現應答器的功能。虛擬應答器可以實現列車定位而無需軌旁設備，它與ETCS標準定義的車載設備規范兼容。虛擬應答器在列車定位上的功能可以完全替代歐洲應答器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種虛擬應答器的實現方法，該方法將GNSS支持的定位技術應用到列車控制系統中，輔以地圖匹配技術，實現虛擬應答器，從而減少對真實應答器的需求，甚至取代真實應答器，從而減低建設和維護費用。

本發明采用的技術方案如下，一種虛擬應答器的實現方法包括以下步驟，

步驟1，確定虛擬應答器的捕獲區域，定義捕獲區域為以虛擬應答器點為圓心，以r₂為半徑作的圓，當前時刻虛擬應答器的捕獲半徑r₂的計算公式為：

r₂＝(v₀/2H+a/4H²+ξ)q

式中：v₀——列車當前速度，單位為m/s；

H——頻率，單位為Hz；

a——加速度，單位為m/s²；

ξ——捕獲半徑的修正值，ξ＜L，L是兩次定位點之間的距離；