摘 要：北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(BDS)，是繼美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具短報文通信能力。

　　關鍵詞：機械傳動,鐵路運輸,北斗系統(tǒng),應用,優(yōu)勢

　　一、北斗導航系統(tǒng)的優(yōu)勢

　　北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)相比我國目前廣泛使用的全球定位系統(tǒng)(GPS)具有以下幾點優(yōu)勢。

　　1 它同時具備定位與通訊功能，對于我國中西部地區(qū)的鐵路系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有更廣泛的應用前景。

　　2 它具有全天候快速定位，沒有信號盲區(qū)，定位精度目前已能達到1米，未來能達到20厘米的定位精度，并且向全世界提供的服務都是免費的，在提供無源定位導航和授時等服務時，用戶數(shù)量沒有限制，且與GPS兼容。

　　3 北斗系統(tǒng)是我國自主開發(fā)的，不受任何外力控制和支配，因此是絕對安全的，大力推進北斗系統(tǒng)在鐵路等關乎國家經濟命脈的行業(yè)中的應用，具有倡議上的重要意義。

　　二、GPS在鐵路當中的應用實例

　　衛(wèi)星定位作為一種先進的定位手段，目前已經在大秦鐵路公司的一些系統(tǒng)進行了部分的應用，其具體的應用實例包括以下5點。

　　1 列車運行狀態(tài)信息系統(tǒng)(LAIS)，該系統(tǒng)通過GPS對運行中的機車進行定位，依托電信GSM/GPRS移動公網(wǎng)和Internet將機車位置信息傳輸至鐵路內部各級查詢終端，使各級各部門能夠實時掌握機車所在位置。

　　2 無線調車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)(STP)，該系統(tǒng)通過GPS獲取調車機車的位置、速度等信息，然后經過相關處理后通過無線通信系統(tǒng)傳到監(jiān)控中心，將調車機車的當前位置顯示在電子地圖上，監(jiān)控中心的調度人員可以利用接收的數(shù)據(jù)和電子地圖上的位置進行分析，實時地完成對調車機車調度指揮。

　　3 授時功能，利用GPS系統(tǒng)的授時功能可以為鐵路的各個系統(tǒng)提供時間同步服務，目前利用GPS授時功能的系統(tǒng)有：CTC/TDCS系統(tǒng)和LKJ系統(tǒng)等。

　　4 設備定位，通過GPS系統(tǒng)可以對鐵路系統(tǒng)各類設備進行定位測量，從而保證設備基礎數(shù)據(jù)的準確可靠。目前通信系統(tǒng)的GSM-R鐵路移動專網(wǎng)的通信鐵塔位置坐標，供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)桿位置坐標等已經開始利用GPS進行坐標數(shù)據(jù)測量。

　　5 車輛和人員定位，目前電務、工務、供電、通信等單位已經開始利用GPS系統(tǒng)對所屬車輛和人員進行定位，從而有效掌握各種動態(tài)信息，進而制定出合理的車輛、人員調配方案，特別是在事故救援時，實時掌握動態(tài)信息可以有效利用事故現(xiàn)場周邊車輛迅速調派人員趕往事故現(xiàn)場參加救援，縮短救援時間。

　　三、GPS存在的問題

　　衛(wèi)星定位系統(tǒng)目前已在鐵路的一些領域進行了應用，特別是在機車、車輛和人員的定位以及授時功能方面取得不錯的效果，但目前使用的GPS存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下三個方面。

　　1 鐵路系統(tǒng)沒有制定統(tǒng)一的衛(wèi)星定位產品應用規(guī)范和標準，導致各個系統(tǒng)制造商開發(fā)的GPS應用產品各自為政，互不兼容。不同GPS設備提供相同的功能首先是對資源造成了浪費，其次每套設備都要安裝接收天線和數(shù)據(jù)處理設備不利于合理利用機車的有效空間和檢修作業(yè)。

　　2 GPS只具有單向的定位功能，要實現(xiàn)通信功能，比如將機車位置信息傳送到監(jiān)控終端需要借助其他通信系統(tǒng)平臺。當遇到通信盲區(qū)，信息將無法傳輸。另外信息通過Internet傳輸，安全性無法得到充分保證，特別是遇到特運任務時，機車的運行信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸如果被不法分子截獲，那后果將是不堪設想的。

　　3 目前鐵路系統(tǒng)沒有建立專門的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)存儲平臺，導致各種通過GPS獲得的數(shù)據(jù)，或存儲在設備供應商設立的數(shù)據(jù)服務器上，或存儲在使用單位安裝的服務器中，這樣做存在著很大的安全隱患，比如：數(shù)據(jù)易被盜取、易丟失，另外目前的存儲方式不能實現(xiàn)資源共享，不利于數(shù)據(jù)的有效利用。

　　四、北斗系統(tǒng)可應用領域

　　北斗系統(tǒng)在鐵路應用的前景非常廣闊，目前鐵路運輸生產可以在以下領域可以充分利用衛(wèi)星定位技術來保證行車安全提高運行效率。

　　1 利用北斗系統(tǒng)進行授時，目前雖然有CTCTDCS、LKJ在內的部分系統(tǒng)已經利用衛(wèi)星授時技術進行時間校對，但鐵路沿線各站的各個部門以及各部門的設備，特別是一些未聯(lián)網(wǎng)的設備，比如微機聯(lián)鎖設備、智能電源屏等還需要人工進行時間調整。因此可以利用北斗衛(wèi)星的授時功能以站區(qū)為單位建立北斗衛(wèi)星授時中心，然后通過無線廣播的方式向區(qū)域內帶有時鐘的設備傳輸授時信息，使各類設備的時間保持一致。

　　2 利用北斗系統(tǒng)繪制數(shù)字站場圖，過去鐵路車站的站場圖，以及站場內工務、電務、供電等部門的設備位置都是以工務部門的公里標作為參照用傳統(tǒng)測繪技術進行測量。使得各種位置信息都是相對坐標，沒有絕對的地理坐標且誤差較大。通過計算機系統(tǒng)對測量得到的各類數(shù)據(jù)進行處理，進而得到數(shù)字化得的站場圖。

　　3 利用北斗系統(tǒng)鐵路地質災害預防，大秦鐵路管內很多鐵路修建在山區(qū)，這些地區(qū)容易發(fā)生滑坡等地質災害，嚴重威脅鐵路行車的安全。目前對于鐵路沿線的地質災害只能采取人工巡線的方式予以解決。現(xiàn)在可以利用北斗系統(tǒng)建立鐵路地質災害預防系統(tǒng)，對鐵路沿線容易發(fā)生滑坡的地點安裝衛(wèi)星定位裝置，這些裝置能實現(xiàn)對5毫米以上地面變動的監(jiān)測和預警，讓相關部門提前做好防災準備，保證行車安全。

　　4 利用北斗系統(tǒng)建立鐵路應急救援系統(tǒng)，鐵路應急救援系統(tǒng)要求在事故發(fā)生時能夠在最短的時間內派遣救援人員和設備趕往事故現(xiàn)場，以最快的速度對事故現(xiàn)場進行救援。

　　5 利用北斗系統(tǒng)輔助行車調度指揮工作，目前大秦鐵路管內已全部裝有CTCTDCS等行車調度指揮系統(tǒng)，使得調度指揮人員能夠全面的掌握列車在車站以及區(qū)間內的運行情況，但在一些特殊情況之下并不能真實反映列車的運行狀況。

　　綜上所述，未來北斗系統(tǒng)還可以在鐵路的物聯(lián)網(wǎng)建設、區(qū)間行車方式轉變、高速鐵路安全保證等方面有所應用，北斗系統(tǒng)作為我國自主開發(fā)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)必將為中國鐵路的快速發(fā)展發(fā)揮十分重要的作用。

　　參考文獻

　　[1]張飛舟，黃繼勛，王常榮，范躍祖，孫先仿，等.GPS/GLONASS組合導航定位技術在ITS中的應用[J].系統(tǒng)工程理論與實踐;2001(01).