歷時345天，北京交通大學(xué)蔡伯根教授帶領(lǐng)的項目團隊，為GPS技術(shù)用于青藏線列車定位做了大量的數(shù)據(jù)處理、驗證和測試工作, 完成了與青藏線GPS試驗相關(guān)的數(shù)據(jù)處理、測試和現(xiàn)場驗證工作，這也是國內(nèi)首次將此技術(shù)用于列車定位。
??基于GPS定位的列車控制系統(tǒng)
??蔡伯根介紹，即將開通的青藏鐵路列車控制系統(tǒng)，將采用GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))結(jié)合鐵路無線數(shù)字移動通信技術(shù)（GSM-R），實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)度指揮與管理。
??2005年3月，青藏線建設(shè)初見成效，列車控制工程正式啟動。經(jīng)過國內(nèi)外廣泛咨詢、方案評選，最終美國GE公司研發(fā)的增強型列車控制系統(tǒng)（ITCS）入選。該系統(tǒng)需基于精確的線路GPS測繪數(shù)據(jù)。
??鑒于青藏線GPS相關(guān)數(shù)據(jù)不能帶出國門的有關(guān)安全保密規(guī)定，鐵道部要求，青藏線列車控制系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)處理工作，須在中國國內(nèi)進行?？紤]到北京交通大學(xué)對GPS的鐵路應(yīng)用方面做過大量工作，實驗室就建在北京交通大學(xué)。
??2005年5月中旬，蔡伯根接到鐵道部、交通大學(xué)的函件，要求其負責(zé)盡快建立起GPS實驗室，以配合正在建設(shè)中的青藏鐵路ITCS系統(tǒng)。此前，他在“智能車輛定位系統(tǒng)”領(lǐng)域已經(jīng)作出了不少成果。
??實驗室很快就建立起來，GE公司的合作員工也已經(jīng)到位，各種數(shù)據(jù)處理很快提上日程。在實驗室，記者看到，共有7臺模擬器，分別是兩個機車模擬單元、網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器、發(fā)車服務(wù)器、車站控制模擬單元以及調(diào)度與控制中心模擬器。
??在這里，每天要錄入、整理、修改、處理大量數(shù)據(jù)。同時，對全線45個車站90根天線的數(shù)據(jù)采集以及全線其他數(shù)據(jù)處理超過780萬（忽略重復(fù)工作）。此外，每天的日志數(shù)據(jù)處理數(shù)量龐大，難以統(tǒng)計。
??2005年6月初，蘭州軍區(qū)實地測繪數(shù)據(jù)拿到實驗室。蔡伯根的工作小組將其進行各種數(shù)據(jù)處理后，轉(zhuǎn)化為電子地圖，通過實驗室進行模擬駕駛控制。
??從2005年8月，蔡伯根帶著團隊將這些數(shù)據(jù)和參數(shù)拿到實地去驗證，今年5月，全線所有站點的數(shù)據(jù)驗證基本完成。這意味著，7月1日青藏鐵路試運行時，基于GPS定位的列車控制系統(tǒng)將正式投入使用。
??與傳統(tǒng)列車定位系統(tǒng)的區(qū)別
??蔡伯根介紹，傳統(tǒng)的列車控制中，更多依賴于地面的軌道電路設(shè)施來提供信號。當列車到達相應(yīng)閉塞區(qū)段時，通過軌道回路來為車載設(shè)備提供顯示信號，列車司機需據(jù)此作出判斷。
??而青藏線與其他路線不同。青藏線960公里的線路在海拔4000米以上，最高的唐古拉站達5027米，550公里路線建設(shè)在多年凍土區(qū)。45個車站中，有38個屬于無人值守站。
??因而，在列車控制方面，地面設(shè)備越少越好，以防止在高海拔區(qū)的不穩(wěn)定帶來控制誤差，同時，也盡可能減少地面硬件設(shè)施的人力維護工作。憑借傳統(tǒng)方式，采納GPS的信號系統(tǒng)和無線通信技術(shù)，實現(xiàn)對列車的控制和管理就是基于此考慮。
??在將GPS引用到青藏線建設(shè)的具體操作過程中，蔡伯根團隊和GE中國公司的工作人員根據(jù)設(shè)計部門提供的設(shè)計圖紙，先由軍隊進行實地測繪，將測繪數(shù)據(jù)處理后，然后再到現(xiàn)場的實際關(guān)鍵點（POI，Point of Interest）進行驗證，以確認測繪數(shù)據(jù)能滿足列車控制的需要。
??出于保密與合作的考慮，實驗室內(nèi)，交通大學(xué)與GE中國公司的工作人員分別擁有一個保險柜，各自保存相關(guān)資料，所有這些資料并不能帶出實驗室。實驗室內(nèi)，電腦不能連外網(wǎng)，手機不能帶進來。所有的數(shù)據(jù)與資料，都在筆記本電腦里，每天工作后，筆記本電腦鎖進各自的保險柜。
??蔡伯根介紹，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)，設(shè)在西寧的調(diào)度指揮中心可以隨時監(jiān)視并追蹤列車所在位置、了解列車的運行狀況，同時，列車司機也可以隨時知道列車行駛的具體位置。二者之間的通信通過鐵路專用無線通信系統(tǒng)GSM-R實現(xiàn)。
??不僅僅為腦力勞動
??整個工作過程中，最難的部分是實地驗證。在實驗室做完初步的電子地圖后，蔡伯根與他的團隊一起，前后七次全線“跑點”。
??全線45個站內(nèi)，每個進出站信號機、調(diào)車信號機、道岔、安全線絕緣節(jié)等共計1017個點，均需人工去驗證。軌道車在全線每個公里標、區(qū)間通過信號機點前均停車測試，共計約1400個點。每個點，都需要實地驗證，電子地圖數(shù)據(jù)必須與測繪結(jié)果完全一致。
??由于地處高原，實地驗證遭遇不少困難。蔡伯根描述說，高原風(fēng)大，“真的覺得人會被吹走”，冰天雪地伴上狂風(fēng)肆虐，風(fēng)起的時候連避風(fēng)沙的土坡都找不到，一天下來就像冰窖里出來的“土人”但是，每個站點都得下車去測試。
??到了山上，團隊有人看守寒風(fēng)中的基站，有人在冰涼得摸上去有刺痛感的車頂上爬，冷得直哆嗦，下面看的人都害怕；有人在轟隆隆的機車頭發(fā)動機間端著筆記本采數(shù)據(jù)，出來老幻覺耳鳴。由于戴著手套不方便操作筆記本，只好在寒風(fēng)中露著手指進行操作。
??由于高原紫外線強烈，得用大衣遮住，才能看到筆記本電腦的屏幕顯示。為了保障實驗的連續(xù)性，用餐時間由實驗狀況決定，有時候拖得太遲了，就把飯送到工作點，站在寒風(fēng)中，嘴里的飯還沒下咽，盤里的菜已經(jīng)像從冰箱里端出來的了。
??空氣含氧量僅為內(nèi)地的50%，紫外線強烈照射，晚上氣溫到零下20多攝氏度。每天工作10小時以上，居無定所，食無定時。
??在蔡伯根提供的日程表上，記者看到，連續(xù)8個工作日，從格爾木到拉薩，蔡伯根團隊每天工作10小時以上，有時只休息2～3小時就又開始下一站的工作。
??2005年10月中旬一次，他們下午4點就完成了工作，沒想到車壞在半路，不一會，天上下起了冰雹，繼而下起了大雪，路上許多路段又沒有通訊手段，幾經(jīng)周折，晚上兩點才回到格爾木，耽擱了4個小時。蔡伯根說，高原上的風(fēng)實在太大，他那是平生第一次看到雪是“橫著”下。
??在工作的線路中，有的地區(qū)空氣含氧量僅為海平面的52％，是險惡的生命禁區(qū)，在那里行走，面臨缺氧、低溫、低壓、強曬、狂風(fēng)、暴雪和野狼。有時，由于調(diào)度給的時間有限，他們就只能借宿在當?shù)乇?，放氧成為他們期待的時間。
??談及這段經(jīng)歷，蔡伯根說，“我和學(xué)生也是這樣說，盡管我們的工作只是整個工程中很小的一部分，但在青藏鐵路這條線上，每個點都有我們的腳印和汗水，不管將來到什么年齡，回想起來都是一件很值得自豪的事情”。
??目前，他們已經(jīng)完成了青藏線格拉段從格爾木到拉薩全線45個站點和區(qū)間的所有信號點、道岔等關(guān)鍵點GPS數(shù)據(jù)的處理以及現(xiàn)場實地驗證工作；試驗段GPS差分基站的測試工作；試驗段與GPS定位精度、時間等相關(guān)項目的測試工作；ITCS系統(tǒng)的全線GPS定位精度因子數(shù)據(jù)采集和分析工作。
??列車開通后，該實驗室還可為青藏鐵路開通后的GPS數(shù)據(jù)處理工作提供技術(shù)支持。(責(zé)編:Jason)
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