【正文】 ? iii ABSTRACT.......................................................................................................?? v 1 緒論 .........??， .......................................................................................?? l 研 究 背 景 和 意義 ............................................................................?? 1 列 車 定 位 方 法 研 究 現(xiàn)狀 ................................................................?? 4 位方法 .........................................?? 4 基 于 衛(wèi) 星 導(dǎo) 航 的 列 車 定 位 方法 .............................................?? 6 基 于 地 圖 匹 配 的 列 車 定 位 方法 .............................................?? 7 .............................?? 7 論 文 的 主 要 研 究 工作 ....................................................................?? 8 2基于多傳感器信息融合列車定位方法的研究 ..................................?? 11 多 傳 感 器 信 息 融 合 方 法 研究 .......................................................?? 11 .......??， ................?? 15 度傳感器為核心傳感器的多傳感器信息融合列車定位方法 20 小結(jié) ..................??， .....................................................................?? 22 3基于加速度計增強(qiáng)的速度傳感器定位方法研究 .............................?? 23 ......................................?? 23 速度傳感器的定位方法的空滑檢測研究 ..?? 30 試驗 ..............................................................................................?? 33 結(jié)論 ..............................................................................................?? 38 4 基 于 線 路 曲 率 匹 配 定 位 方 法 研究 .....................................................?? 39 線 路 曲 線 特 征 的 分析 ......................................??， .....................?? 39 基 于 相 關(guān) 匹 配 的 列 車 定 位 方法 ..................................................?? 41 ...............?? 42 匹 配 啟 動 點 的 判斷 ...............................................................?? 49 線 路 曲 線 特 征 的 相 關(guān) 匹配 ...................................................?? 57 線 路 曲 率 信 息 數(shù) 據(jù) 庫 的 建立 ......................................................?? 59 試驗 ..............................................................................................?? 63 小結(jié) ..............................................................................................?? 65 5基于線路曲率信息的匹配定位方法的可信度研究 .........................?? 67 .............................??， .? 67 方 基 于 線 路 曲 率 信 息 的 匹 配 定 位 方法 ...........................................?? 68 線 路 曲 率 信 息嫡 ...................................?? 70 ...............?? 71 小結(jié) ...............................................................................................?? 74 6 結(jié)束語 ..................................................................................................?? 75 參 考 文獻(xiàn) ...........................................................................................................?? 77 附錄 AShannon 信 息 量 的 概 念 及 性質(zhì) ..........................................................?? 82 作 者 簡歷 ...........................................................................................................?? 86 獨 創(chuàng) 性 聲明 .......................................................................................................?? 87 學(xué) 位 論 文 數(shù) 據(jù)集 ............................................................................... ? ? 881緒論 列車定位方法在列車運行控制系統(tǒng)中起著非常重要的作用 :列車定位方法的 精度和可靠性是影響列車安全防護(hù)距離的 重要因素之一，會關(guān)系到列車的運行間 隔，會影響到軌道交通系統(tǒng)的效率 。列車定位方法的機(jī)理和采用的傳感器是影響 列車運行控制系統(tǒng)制式的重要因素之一，會關(guān)系到可采用的閉塞制式，會影響到 列車運行控制系統(tǒng)的兼容性和生命周期費用。因此對列車定位方法的深入研究對 于推動列車運行控制系統(tǒng)的研究和軌道交通系統(tǒng)的發(fā)展具有重大和深遠(yuǎn)的意義。 軌道交通系統(tǒng)包括干線鐵路、城市地鐵和輕軌系統(tǒng)等。在城市的交通系統(tǒng)、 區(qū)域的綜合交通系統(tǒng)和國家的綜合交通運輸體系中，軌道交通系統(tǒng)都發(fā)揮著重要 的骨干作用【‘ ]。無論是高 速輪軌與常規(guī)輪軌，無論是城市地鐵輕軌鐵路與干線鐵路， 軌道交通作為一種社會可持續(xù)發(fā)展的陸上交通工具，已經(jīng)得到普遍的公認(rèn)。特別 是隨著二十世紀(jì)六十年代高速鐵路的出現(xiàn)以及人類對即將要面臨的能源危機(jī)的覺 醒，使人們對軌道交通的認(rèn)識不斷深入。由于軌道交通系統(tǒng)具有運量大，占地少， 單位運量能耗小等諸多優(yōu)點，所以目前世界各國均將軌道交通的建設(shè)作為其綜合 交通系統(tǒng)建設(shè)中的重點，特別是高速鐵路的建設(shè)和城市軌道交通的建設(shè)。 目前，我國正處在特殊發(fā)展的時期，人口眾多，幅員遼闊，因此干線鐵路在 國家的綜合運輸系統(tǒng)中的骨干作用是任 何其它交通系統(tǒng)都無法代替的。 2021年初， 國務(wù)院批準(zhǔn)了鐵道部主持制定的中國《鐵路中長期規(guī)劃》，其中明確提出到 2020 年，將要建成具有 10萬公里運營線的中國干線鐵路網(wǎng)。這是中國鐵路史上從來沒 有過的快速發(fā)展期。在未來的幾年里，中國鐵路將要建成 9條時速在 200公里 /小 時以上的客運專線。從而在既有線六次大提速的基礎(chǔ)上，構(gòu)成一個連接國內(nèi)主要 城市的高速鐵路客運網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)中國干線鐵路的跨越式發(fā)展。 隨著國家城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，我國城市綜合交通系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)也十分 巨大。城市地鐵和輕軌系統(tǒng)的建設(shè)是城市綜合交通系 統(tǒng)建設(shè)的重中之重。北京、 上海、廣州和深圳幾個大城市，在未來十年的地鐵和輕軌系統(tǒng)的建設(shè)里程就超過 了一千多公里，這在世界城市地鐵和輕軌建設(shè)歷史 _L也是史無前例的 [2]。同時，我 國目前經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的三大經(jīng)濟(jì)圈，珠江三角洲，長江三角洲和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈， 軌道交通的規(guī)劃也己經(jīng)完成。每個經(jīng)濟(jì)圈的城市和城際軌道交通規(guī)劃里程都在上 千公里。未來二十年，是我國城市軌道交通快速發(fā)展的時期。北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文緒論 因此，軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)，是未來國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要領(lǐng)域之一。從當(dāng)前 新技術(shù)的發(fā)展、我國軌道交通建設(shè)面臨的特 殊形勢和我們國家要走新興工業(yè)化道 路的國情來看，必須加強(qiáng)對軌道交通領(lǐng)域相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)問題和技術(shù)的系統(tǒng)研究和 應(yīng)用開發(fā)研究，才能確保我國軌道交通建設(shè)的健康有序發(fā)展，滿足國家對軌道交 通系統(tǒng)建設(shè)和運營的要求。 作為軌道交通系統(tǒng)，安全和高效是其追求的兩大目標(biāo)。軌道交通系統(tǒng)能否安 全高效運行，首先取決于它的運行控制系統(tǒng)的性能。在軌道交通系統(tǒng)中，列車的 運行控制系統(tǒng)是確保列車運行安全和提高列車運行效率的核心子系統(tǒng)。列車運行 控制系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)的大腦和中樞。 從宏觀來分析，列車運行控制系統(tǒng)實際上包含下列幾個部分 : ，它一般以車站聯(lián)鎖來表達(dá)，即在一個車站內(nèi)，將 車站內(nèi)的道岔，進(jìn)站 /出站 /調(diào)車信號機(jī)，車站主干線 /車站股道等三大部分之間按一 定聯(lián)鎖關(guān)系構(gòu)成系統(tǒng)，為列車創(chuàng)造行車進(jìn)路或調(diào)車進(jìn)路，它既要保證行車安全， 又要保證行車效率。 ，它指的是列車在車站與車站之間運行的控制系 統(tǒng)，其目的是保證列車的安全運行、提高行車效率。 ，它是指對列車在駝峰編組站進(jìn)行解編并將同一方 向的貨物列車車輛編在一個列車?yán)铩? 從微觀而言，列車運行控制系統(tǒng)指的是區(qū)間列車運行控 制系統(tǒng)，簡稱為列控 系統(tǒng)。本文中所指的列控系統(tǒng)均指區(qū)間列車運行控制系統(tǒng)。列車運行控制系統(tǒng)最 基本的問題有下列兩方面 [5]: ，即它要與前行列車保持足夠的安全 距離，不撞前行列車，同時也要防護(hù)本列車，使后隨列車也與本列車保持一個安 全距離，為此，就必須決定本列車應(yīng)該按什么速度行車，其中安全是行車的基本 要求。 ，還要使行車有效率，這也是表征一個國家經(jīng)濟(jì)是 否發(fā)達(dá)的標(biāo)志之一。 下面對列車運行控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程，系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理進(jìn)行簡要分析， 并在 此基礎(chǔ)上對列車運行控制系統(tǒng)中的列車定位子系統(tǒng)進(jìn)行研究，包括系統(tǒng)采用 的傳感器和定位方法的原理。 列車運行控制系統(tǒng)是伴隨著軌道交通的出現(xiàn)而誕生的。在過去的近 200年歷 史中，列車運行控制系統(tǒng)經(jīng)歷了人工控制、機(jī)械控制、電氣控制和電子控制的發(fā) 展歷程 [3]。它大體上可以劃分為三個發(fā)展階段，第一階段稱為機(jī)械裝置控制階段， 是以機(jī)械鎖閉器和臂板信號機(jī)為代表的時代。從上個世紀(jì) 30年代開始，列車運行控制系統(tǒng)進(jìn)入第二階段，稱為電氣控制階段，以繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)和色燈信號機(jī)為 代表。第三階段為電子控制階段，從上個世紀(jì)六十年代開始 ，電子器件和計算機(jī) 開始應(yīng)用于列車運行控制系統(tǒng)之中，列車運行控制系統(tǒng)迎來了快速發(fā)展的階段， 智能化的車載控制系統(tǒng) (自動停車系統(tǒng)一 AntomatioTrainst叩， ATs。超速防護(hù)系統(tǒng) 一 AutomaticTrainProtection， ATP。列車自動控制系統(tǒng)一 AutomaticTrainControl， ATC。列車自動駕駛系統(tǒng)一 Automati。介 ainoperation， ATo)等均是這個階段的代 表性系統(tǒng)。 從上述發(fā)展簡述可以看出，列車運行控制系統(tǒng)自從