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低成本列控系统的列车组合定位理论与方法

蔡伯根  
【摘要】: 列车运行控制系统对铁路运输的安全和效率起着决定性的作用,采用卫星定位(GNSS)技术的低成本列车运行控制系统可以减少轨旁设备、降低建设与运营成本、提高运营管理水平。 论文系统研究了列车组合定位的理论与方法,包括轨道地图数据处理、列车组合定位算法、轨道占用自动识别、列车定位安全完整性监测等关键技术。主要研究内容和创新性工作包括: 1、提出了局部优化启发式算法和基于变分曲线模型的数据约简算法,解决了大规模冗余轨道地图数据的数据约简问题,并采用三次样条拟合实现了带关键点约束条件下的轨道地图生成。 2、对新型非线性滤波算法CKF (Cubature Kalman Filter,容积卡尔曼滤波)在列车组合定位这一特定环境下的适用性进行了探索,并以实际现场采集数据验证了基于CKF的列车组合定位系统性能。 3、提出了基于Hausdorff距离匹配和D-S证据理论的列车轨道占用自动识别算法,对算法过程中的参考模板搜索阈值、列车速度等相关参数的选取策略进行了研究,能够快速、有效地实现轨道占用自动识别。 4、构建了适用于低成本列车控制系统的列车定位平台,采用Markov链对该平台的安全完整性进行了评估,提出了一种基于加权奇偶矢量法的安全完整性监测算法,改善了列车组合定位系统的安全完整性。 论文采用青藏铁路现场以及北京三家店车站的实际测试数据,验证了本文研究的理论与方法,可实现站内复杂线路的轨道占用识别和区间内的列车准确、可靠定位。


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