基于北斗二代的移动自动闭塞下列车运行组织方法研究

作     者：朱咏秋 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭其渊

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：移动闭塞 北斗卫星导航 调度控制一体化 列车运行调整 预测控制 

摘      要：运能无法充分满足市场运量需求是我国铁路运输领域长期面临的问题之一。而移动闭塞基于其构建的动态、虚拟闭塞区间,可极大程度缩短列车追踪间隔,从而提升铁路运输能力。通常,移动闭塞的实现往往需要大量的实时行车信息作为数据支撑,这将涉及信息的采集与传输工作。而作为我国自主研发与控制的北斗卫星导航系统,兼备测速、导航、定位、双向短报文通信等功能,具有实现移动闭塞系统组建任务的技术条件。因此,本文围绕如何利用北斗卫星导航技术建立移动闭塞系统,以及移动闭塞下的行车调度指挥系统展开研究。首先,本文分析了移动闭塞系统的宏观结构以及每一结构层次所具备的应用功能,并对系统特性进行了总结。与此同时,概述了北斗卫星导航的系统组成,着重阐述了北斗车载型终端和北斗指挥机的功能特性,并基于此分析了北斗卫星导航系统在铁路领域的应用需求,而列车运行控制与铁路运输调度优化均在此应用需求范围之内。其次,以数据的采集、传输与应用过程为主线,对基于北斗卫星导航的移动闭塞系统中,各逻辑控制层面(列车、车站、调度控制中心)的硬件与软件结构进行了设计,提出了适应于小规模车站的基于北斗指挥机的组网方案,以及适应于大规模车站或调度控制中心的基于网络的组网方案。此外,对系统核心应用模块的数据交互内容与流程也进行了分析。接着,针对移动闭塞系统涉及的三项关键技术：列车自主定位、列车无线通信以及列车完整性检测,提出了相对应的解决方案,分别为：电子轨道地图辅助的多传感器(北斗车载终端、加速度计和陀螺仪)组合定位方法、结合GSM-R与北斗卫星通信两种通信手段的多源无线通信系统、以及基于北斗卫星导航的组合式列车完整性检测方法。最后,以所建立的基于北斗卫星导航的移动闭塞系统能够提供大量且连续的列车运行数据为前提,从增强行车调度指挥鲁棒性、实时性与强控制性的角度,提出了移动闭塞下的行车调度指挥与列车运行控制一体化概念,并对其功能辅助子系统：列车运行实时调整系统、列车运行安全监控系统与列车运行安全主动控制系统的应用需求、功能模块、工作逻辑进行了分析。