GNSS定位技術在高速鐵路中應用的意義和優(yōu)勢

左美蓉 張教權

(1.湖南工程職業(yè)技術學院 湖南省長沙市 410151 2.長沙市天心區(qū)市政工程管理局 湖南省長沙市 410007)

GNSS定位技術在高速鐵路中應用的意義和優(yōu)勢

左美蓉 張教權

(1.湖南工程職業(yè)技術學院 湖南省長沙市 410151 2.長沙市天心區(qū)市政工程管理局 湖南省長沙市 410007)

高速鐵路是運行速度不能低于210km/h的鐵路，人們對高速鐵路運輸問題的關注程度逐漸提高。高速鐵路運營企業(yè)希望在保證運輸效率的基礎上，降低維護和運營成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。隨著社會的快速發(fā)展，高速鐵路的數(shù)量正在不斷增多，國家也加大了高速鐵路建設的資金投入，希望高速鐵路可以成為國家主要的運輸方式。高速鐵路具有安全性高、運輸速度快、運輸能力強的特點。GNSS定位技術應用在高速鐵路中，可以更好的保證鐵路測量數(shù)值的準確性，以保證高速鐵路的修建質量。

GNSS定位技術 高速鐵路 優(yōu)勢

應用GNSS定位技術有利于降低企業(yè)的運營成本，減少高速鐵路周圍固定設備的數(shù)量，這也是定位技術應用和發(fā)展的必然趨勢。但是，GNSS定位技術在使用中還存在一些問題，需要相關部門采取對策完善該技術，提高該技術應用的安全性。目前，GNSS定位技術已經(jīng)在全球范圍內(nèi)應用，可靠性較高。

一、GNSS定位技術在高速鐵路中應用的優(yōu)勢分析

（一）觀測時間短

GNSS定位技術以空間衛(wèi)星和用戶接受天線之間的距離作為觀測量，參照已知衛(wèi)星瞬時坐標，根據(jù)空間距離后方交會原理確定用戶接收機對應觀測站的位置。相對于傳統(tǒng)的定位技術來說，GNSS定位技術具有觀測時間短的優(yōu)點。傳統(tǒng)的定位技術完成觀測任務需要使用2-4個小時，而GNSS定位技術完成觀測任務僅需要幾分鐘。

（二）受外界因素影響小

目前，GNSS定位技術是一種應用十分廣泛的高精度定位技術，有著其他常規(guī)定位方案所不具備的優(yōu)勢。高速鐵路在修建過程中可能會穿過居民區(qū)、農(nóng)田以及其他復雜地形，這給高速鐵路的定位檢測工作帶來了很大困難，常規(guī)定位技術無法在這些地區(qū)應用或者應用效果不理想，定位環(huán)境比較惡劣，而應用GNSS定位技術就無需考慮環(huán)境帶來的影響，只要GNSS定位設備上方無遮蓋物，該設備就可以準確確定高速鐵路的位置。

（三）定位準確度高

調(diào)查結果顯示，GNSS定位數(shù)據(jù)的準確性受外界因素影響非常小，在高程狀態(tài)下，該技術定位測量數(shù)值的誤差不大于4cm，平面狀態(tài)下，該技術定位測量數(shù)值的誤差不大于3cm。隨著GNSS定位技術的不斷改進和完善，測量的誤差將會逐漸縮小。

（四）操作簡單

傳統(tǒng)的定位設備屬于手動設備，需要人為的輸入數(shù)據(jù)，工作效率低，而且數(shù)據(jù)的準確性不高。GNSS定位設備屬于全自動設備，無需人為輸入數(shù)據(jù)，不僅工作效率高，測量的精準度也有保障。在GNSS定位技術應用過程中，工作人員只需要保證設備的正常運行，定期采集測量數(shù)據(jù)即可，設備會對高速鐵路自動跟蹤定位。

（五）應用時間不受限制

傳統(tǒng)的定位設備無法在夜間工作，而高速鐵路需要時時定位和檢測，GNSS定位技術不分時段，可以在任何時間工作，而且GNSS定位技術具有一定的持續(xù)性，這也是GNSS定位技術被廣泛應用于高速鐵路定位中的原因之一。

二、GNSS定位設備的選址原則

在確定GNSS定位設備安裝位置之前，工作人員需要對高速鐵路的實際修建情況和當?shù)氐牡匦芜M行調(diào)查分析，并結合高速鐵路的實際修建情況和當?shù)氐牡匦魏侠淼拇_定GNSS定位設備安裝位置，并保證GNSS定位設備上方無遮蓋物體，進而保證定位檢測數(shù)據(jù)的準確性。GNSS定位設備中不會安裝自由基線，如果設備中的網(wǎng)線不能形成閉合線路，就很難找到測量中存在的問題，也就無法縮小測量的誤差。GNSS定位設備在測量高速鐵路時，會勻速測量兩次，這樣可以更好的保證測量的精準度。除此之外，GNSS定位設備一定要放置在相對穩(wěn)定的地方，這樣也有利于其保存，避免設備受損。

三、GNSS定位技術在高速鐵路中的應用意義分析

（一）可以準確確定列車的位置

在高速鐵路運行系統(tǒng)中，GNSS定位技術有著不可替代的作用。GNSS定位技術會根據(jù)高速鐵路上列車的實際運行狀態(tài)進行定位和監(jiān)測。GNSS定位系統(tǒng)分為兩個部分：一個是地面定位系統(tǒng)，另一個是車載的定位系統(tǒng)。地面定位系統(tǒng)可以提供列車的相關數(shù)據(jù)，車載定位系統(tǒng)會接收地面定位系統(tǒng)傳輸進來的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行整合，以此來監(jiān)督列車的運行狀態(tài)，保證列車的運行安全。要想對列車的狀態(tài)進行監(jiān)督和控制，就必須先確定列車的準確位置，了解當前列車和前后方列車之間的距離，以此來確定列車的運行速度。為了保證列車的運輸效率，GNSS定位系統(tǒng)可以準確的計算出當前列車和其他列車之間的距離，在保證當前列車和其他列車最小距離的基礎上，防止列車出現(xiàn)刮碰現(xiàn)象，避免安全事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的定位技術有：一是慣性定位技術，二是里程定位技術，三是雷達定位技術。但是，隨著列車數(shù)量的增多，傳統(tǒng)的定位技術已經(jīng)無法滿足列車定位的需求。里程定位設備的購買和維護成本較高，而且定位數(shù)據(jù)的準確性得不到保障。GNSS定位技術不僅可以滿足列車的定位需求，而且可以降低列車的定位成本。

（二）降低列車的定位成本

GNSS定位技術應用在高速鐵路上，可以使用的衛(wèi)星資源十分豐富。GNSS定位技術的定位精準度非常高，而且設備的價格相對較低，這樣可以降低定位的成本。GNSS定位技術是傳統(tǒng)定位技術的補充，可以替代原有的定位設備。GNSS定位設備可以代替以下設備：一是信號機，二是計軸設備，三是應答器，四是聯(lián)鎖設備，五是比賽設備，六是道口設備，七是電纜。采用GNSS定位技術，可以實現(xiàn)列車無人看守，降低了列車定位和維護的成本。傳統(tǒng)的定位設備會出現(xiàn)打滑等問題，嚴重影響定位數(shù)據(jù)的準確性。GNSS定位技術不僅可以避免打滑等現(xiàn)象，還可以對定位數(shù)據(jù)的誤差進行更正。

四、GNSS定位技術的發(fā)展趨勢

隨著GNSS定位技術的不斷發(fā)展，GNSS覆蓋的定位范圍將不斷擴大。為了保證GNSS定位的準確性，GNSS需要和其他傳感設備相結合，比如：里程定位傳感器等等，組成定位導航系統(tǒng)，讓其他傳感技術和GNSS定位技術相互補充，形成多重保障，保證高速鐵路定位數(shù)據(jù)的準確性。隨著社會的快速發(fā)展，高速鐵路對定位技術的要求會不斷提高。從GNSS定位技術發(fā)展趨勢上來看，高速鐵路要求的不斷提高決定了GNSS定位技術必須不斷完善，這樣才能保證列車運行的安全性，避免安全事故的發(fā)生。GNSS定位數(shù)據(jù)的精準度可以通過兩種測量方式來估計：一種是靜態(tài)測量，另一種是動態(tài)測量。靜態(tài)測量是指在固定的時間內(nèi)，測量同一地點列車的坐標，然后采用統(tǒng)計學方法來確定定位數(shù)據(jù)的精準度。通常情況下，設定24h為一個測量周期。動態(tài)測量就是在列車運行的過程中對列車的位置進行定位和測量，然后采用投影的方法估算出定位數(shù)值的誤差。在高速鐵路定位過程中，單純依靠GNSS定位技術無法保證定位數(shù)據(jù)的準確性，未來GNSS定位技術必須和其他傳感技術相補充，共同發(fā)揮作用。

結語

GNSS定位技術應用在高速鐵路中，可以更好的保證鐵路測量數(shù)值的準確。GNSS定位技術在高速鐵路中應用的優(yōu)勢有以下幾點：一是觀測時間短。傳統(tǒng)的定位技術完成觀測任務需要使用2-4個小時，而GNSS定位技術完成觀測任務僅需要幾分鐘。二是受外界因素影響小。三是定位準確度高。四是GNSS定位設備屬于全自動設備，無需人為輸入數(shù)據(jù)，工作效率比較高。五是應用時間不受限制。但是，隨著列車定位需求的不斷提高，GNSS定位技術還需要不斷完善，才能更好的保證定位數(shù)據(jù)的準確性，保證列車的運行安全，避免安全事故的發(fā)生。

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[6]蘇昱.高速列車追蹤接近預警系統(tǒng)研究[D].北京交通大學,2013.

K928

B

1007-6344（2015）12-0198-01

左美蓉 1974.12 女 漢族 大學本科 高級工程師 研究方向：GNSS定位測量、建筑工程測量、數(shù)字圖測繪