歷時(shí)345天，北京交通大學(xué)蔡伯根教授帶領(lǐng)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，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(yàn)證和測(cè)試工作, 完成了與青藏線GPS試驗(yàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理、測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證工作，這也是國(guó)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(dòng)通信技術(shù)（GSM-R），實(shí)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(dòng)。經(jīng)過國(guó)內(nèi)外廣泛咨詢、方案評(píng)選，最終美國(guó)GE公司研發(fā)的增強(qiáng)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(cè)繪數(shù)據(jù)。
??鑒于青藏線GPS相關(guān)數(shù)據(jù)不能帶出國(guó)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(guó)國(guó)內(nèi)進(jìn)行。考慮到北京交通大學(xué)對(duì)GPS的鐵路應(yīng)用方面做過大量工作，實(shí)驗(yàn)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(fù)責(zé)盡快建立起GPS實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室，記者看到，共有7臺(tái)模擬器，分別是兩個(gè)機(jī)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(shí)，對(duì)全線45個(gè)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(jì)。
??2005年6月初，蘭州軍區(qū)實(shí)地測(cè)繪數(shù)據(jù)拿到實(shí)驗(yàn)室。蔡伯根的工作小組將其進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理后，轉(zhuǎn)化為電子地圖，通過實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬駕駛控制。
??從2005年8月，蔡伯根帶著團(tuán)隊(duì)將這些數(shù)據(jù)和參數(shù)拿到實(shí)地去驗(yàn)證，今年5月，全線所有站點(diǎn)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證基本完成。這意味著，7月1日青藏鐵路試運(yùn)行時(shí)，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(hào)。當(dāng)列車到達(dá)相應(yīng)閉塞區(qū)段時(shí)，通過軌道回路來為車載設(shè)備提供顯示信號(hào)，列車司機(jī)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(dá)5027米，550公里路線建設(shè)在多年凍土區(qū)。45個(gè)車站中，有38個(gè)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(shí)，也盡可能減少地面硬件設(shè)施的人力維護(hù)工作。憑借傳統(tǒng)方式，采納GPS的信號(hào)系統(tǒng)和無線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(tuán)隊(duì)和GE中國(guó)公司的工作人員根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的設(shè)計(jì)圖紙，先由軍隊(duì)進(jìn)行實(shí)地測(cè)繪，將測(cè)繪數(shù)據(jù)處理后，然后再到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際關(guān)鍵點(diǎn)（POI，Point of Interest）進(jìn)行驗(yàn)證，以確認(rèn)測(cè)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)，交通大學(xué)與GE中國(guó)公司的工作人員分別擁有一個(gè)保險(xiǎn)柜，各自保存相關(guān)資料，所有這些資料并不能帶出實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，電腦不能連外網(wǎng)，手機(jī)不能帶進(jìn)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(jìn)各自的保險(xiǎn)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(shí)監(jiān)視并追蹤列車所在位置、了解列車的運(yùn)行狀況，同時(shí)，列車司機(jī)也可以隨時(shí)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(shí)現(xiàn)。
??不僅僅為腦力勞動(dòng)
??整個(gè)工作過程中，最難的部分是實(shí)地驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室做完初步的電子地圖后，蔡伯根與他的團(tuán)隊(duì)一起，前后七次全線“跑點(diǎn)”。
??全線45個(gè)站內(nèi)，每個(gè)進(jìn)出站信號(hào)機(jī)、調(diào)車信號(hào)機(jī)、道岔、安全線絕緣節(jié)等共計(jì)1017個(gè)點(diǎn)，均需人工去驗(yàn)證。軌道車在全線每個(gè)公里標(biāo)、區(qū)間通過信號(hào)機(jī)點(diǎn)前均停車測(cè)試，共計(jì)約1400個(gè)點(diǎn)。每個(gè)點(diǎn)，都需要實(shí)地驗(yàn)證，電子地圖數(shù)據(jù)必須與測(cè)繪結(jié)果完全一致。
??由于地處高原，實(shí)地驗(yàn)證遭遇不少困難。蔡伯根描述說，高原風(fēng)大，“真的覺得人會(huì)被吹走”，冰天雪地伴上狂風(fēng)肆虐，風(fēng)起的時(shí)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(gè)站點(diǎn)都得下車去測(cè)試。
??到了山上，團(tuán)隊(duì)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(jī)車頭發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行操作。
??由于高原紫外線強(qiáng)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(shí)驗(yàn)的連續(xù)性，用餐時(shí)間由實(shí)驗(yàn)狀況決定，有時(shí)候拖得太遲了，就把飯送到工作點(diǎn)，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?jī)H為內(nèi)地的50%，紫外線強(qiáng)烈照射，晚上氣溫到零下20多攝氏度。每天工作10小時(shí)以上，居無定所，食無定時(shí)。
??在蔡伯根提供的日程表上，記者看到，連續(xù)8個(gè)工作日，從格爾木到拉薩，蔡伯根團(tuán)隊(duì)每天工作10小時(shí)以上，有時(shí)只休息2～3小時(shí)就又開始下一站的工作。
??2005年10月中旬一次，他們下午4點(diǎn)就完成了工作，沒想到車壞在半路，不一會(huì)，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(diǎn)才回到格爾木，耽擱了4個(gè)小時(shí)。蔡伯根說，高原上的風(fēng)實(shí)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?jī)H為海平面的52％，是險(xiǎn)惡的生命禁區(qū)，在那里行走，面臨缺氧、低溫、低壓、強(qiáng)曬、狂風(fēng)、暴雪和野狼。有時(shí)，由于調(diào)度給的時(shí)間有限，他們就只能借宿在當(dāng)?shù)乇荆叛醭蔀樗麄兤诖臅r(shí)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(gè)工程中很小的一部分，但在青藏鐵路這條線上，每個(gè)點(diǎn)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(gè)站點(diǎn)和區(qū)間的所有信號(hào)點(diǎn)、道岔等關(guān)鍵點(diǎn)GPS數(shù)據(jù)的處理以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地驗(yàn)證工作；試驗(yàn)段GPS差分基站的測(cè)試工作；試驗(yàn)段與GPS定位精度、時(shí)間等相關(guān)項(xiàng)目的測(cè)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(shí)驗(yàn)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)
{{item.content}}