GNSS定位技术在高速铁路中应用的意义和优势

左美蓉 张教权

(1.湖南工程职业技术学院 湖南省长沙市 410151 2.长沙市天心区市政工程管理局 湖南省长沙市 410007)

GNSS定位技术在高速铁路中应用的意义和优势

左美蓉 张教权

(1.湖南工程职业技术学院 湖南省长沙市 410151 2.长沙市天心区市政工程管理局 湖南省长沙市 410007)

高速铁路是运行速度不能低于210km/h的铁路，人们对高速铁路运输问题的关注程度逐渐提高。高速铁路运营企业希望在保证运输效率的基础上，降低维护和运营成本，提高企业的经济效益。随着社会的快速发展，高速铁路的数量正在不断增多，国家也加大了高速铁路建设的资金投入，希望高速铁路可以成为国家主要的运输方式。高速铁路具有安全性高、运输速度快、运输能力强的特点。GNSS定位技术应用在高速铁路中，可以更好的保证铁路测量数值的准确性，以保证高速铁路的修建质量。

GNSS定位技术 高速铁路 优势

应用GNSS定位技术有利于降低企业的运营成本，减少高速铁路周围固定设备的数量，这也是定位技术应用和发展的必然趋势。但是，GNSS定位技术在使用中还存在一些问题，需要相关部门采取对策完善该技术，提高该技术应用的安全性。目前，GNSS定位技术已经在全球范围内应用，可靠性较高。

一、GNSS定位技术在高速铁路中应用的优势分析

（一）观测时间短

GNSS定位技术以空间卫星和用户接受天线之间的距离作为观测量，参照已知卫星瞬时坐标，根据空间距离后方交会原理确定用户接收机对应观测站的位置。相对于传统的定位技术来说，GNSS定位技术具有观测时间短的优点。传统的定位技术完成观测任务需要使用2-4个小时，而GNSS定位技术完成观测任务仅需要几分钟。

（二）受外界因素影响小

目前，GNSS定位技术是一种应用十分广泛的高精度定位技术，有着其他常规定位方案所不具备的优势。高速铁路在修建过程中可能会穿过居民区、农田以及其他复杂地形，这给高速铁路的定位检测工作带来了很大困难，常规定位技术无法在这些地区应用或者应用效果不理想，定位环境比较恶劣，而应用GNSS定位技术就无需考虑环境带来的影响，只要GNSS定位设备上方无遮盖物，该设备就可以准确确定高速铁路的位置。

（三）定位准确度高

调查结果显示，GNSS定位数据的准确性受外界因素影响非常小，在高程状态下，该技术定位测量数值的误差不大于4cm，平面状态下，该技术定位测量数值的误差不大于3cm。随着GNSS定位技术的不断改进和完善，测量的误差将会逐渐缩小。

（四）操作简单

传统的定位设备属于手动设备，需要人为的输入数据，工作效率低，而且数据的准确性不高。GNSS定位设备属于全自动设备，无需人为输入数据，不仅工作效率高，测量的精准度也有保障。在GNSS定位技术应用过程中，工作人员只需要保证设备的正常运行，定期采集测量数据即可，设备会对高速铁路自动跟踪定位。

（五）应用时间不受限制

传统的定位设备无法在夜间工作，而高速铁路需要时时定位和检测，GNSS定位技术不分时段，可以在任何时间工作，而且GNSS定位技术具有一定的持续性，这也是GNSS定位技术被广泛应用于高速铁路定位中的原因之一。

二、GNSS定位设备的选址原则

在确定GNSS定位设备安装位置之前，工作人员需要对高速铁路的实际修建情况和当地的地形进行调查分析，并结合高速铁路的实际修建情况和当地的地形合理的确定GNSS定位设备安装位置，并保证GNSS定位设备上方无遮盖物体，进而保证定位检测数据的准确性。GNSS定位设备中不会安装自由基线，如果设备中的网线不能形成闭合线路，就很难找到测量中存在的问题，也就无法缩小测量的误差。GNSS定位设备在测量高速铁路时，会匀速测量两次，这样可以更好的保证测量的精准度。除此之外，GNSS定位设备一定要放置在相对稳定的地方，这样也有利于其保存，避免设备受损。

三、GNSS定位技术在高速铁路中的应用意义分析

（一）可以准确确定列车的位置

在高速铁路运行系统中，GNSS定位技术有着不可替代的作用。GNSS定位技术会根据高速铁路上列车的实际运行状态进行定位和监测。GNSS定位系统分为两个部分：一个是地面定位系统，另一个是车载的定位系统。地面定位系统可以提供列车的相关数据，车载定位系统会接收地面定位系统传输进来的数据，并对这些数据进行整合，以此来监督列车的运行状态，保证列车的运行安全。要想对列车的状态进行监督和控制，就必须先确定列车的准确位置，了解当前列车和前后方列车之间的距离，以此来确定列车的运行速度。为了保证列车的运输效率，GNSS定位系统可以准确的计算出当前列车和其他列车之间的距离，在保证当前列车和其他列车最小距离的基础上，防止列车出现刮碰现象，避免安全事故的发生。传统的定位技术有：一是惯性定位技术，二是里程定位技术，三是雷达定位技术。但是，随着列车数量的增多，传统的定位技术已经无法满足列车定位的需求。里程定位设备的购买和维护成本较高，而且定位数据的准确性得不到保障。GNSS定位技术不仅可以满足列车的定位需求，而且可以降低列车的定位成本。

（二）降低列车的定位成本

GNSS定位技术应用在高速铁路上，可以使用的卫星资源十分丰富。GNSS定位技术的定位精准度非常高，而且设备的价格相对较低，这样可以降低定位的成本。GNSS定位技术是传统定位技术的补充，可以替代原有的定位设备。GNSS定位设备可以代替以下设备：一是信号机，二是计轴设备，三是应答器，四是联锁设备，五是比赛设备，六是道口设备，七是电缆。采用GNSS定位技术，可以实现列车无人看守，降低了列车定位和维护的成本。传统的定位设备会出现打滑等问题，严重影响定位数据的准确性。GNSS定位技术不仅可以避免打滑等现象，还可以对定位数据的误差进行更正。

四、GNSS定位技术的发展趋势

随着GNSS定位技术的不断发展，GNSS覆盖的定位范围将不断扩大。为了保证GNSS定位的准确性，GNSS需要和其他传感设备相结合，比如：里程定位传感器等等，组成定位导航系统，让其他传感技术和GNSS定位技术相互补充，形成多重保障，保证高速铁路定位数据的准确性。随着社会的快速发展，高速铁路对定位技术的要求会不断提高。从GNSS定位技术发展趋势上来看，高速铁路要求的不断提高决定了GNSS定位技术必须不断完善，这样才能保证列车运行的安全性，避免安全事故的发生。GNSS定位数据的精准度可以通过两种测量方式来估计：一种是静态测量，另一种是动态测量。静态测量是指在固定的时间内，测量同一地点列车的坐标，然后采用统计学方法来确定定位数据的精准度。通常情况下，设定24h为一个测量周期。动态测量就是在列车运行的过程中对列车的位置进行定位和测量，然后采用投影的方法估算出定位数值的误差。在高速铁路定位过程中，单纯依靠GNSS定位技术无法保证定位数据的准确性，未来GNSS定位技术必须和其他传感技术相补充，共同发挥作用。

结语

GNSS定位技术应用在高速铁路中，可以更好的保证铁路测量数值的准确。GNSS定位技术在高速铁路中应用的优势有以下几点：一是观测时间短。传统的定位技术完成观测任务需要使用2-4个小时，而GNSS定位技术完成观测任务仅需要几分钟。二是受外界因素影响小。三是定位准确度高。四是GNSS定位设备属于全自动设备，无需人为输入数据，工作效率比较高。五是应用时间不受限制。但是，随着列车定位需求的不断提高，GNSS定位技术还需要不断完善，才能更好的保证定位数据的准确性，保证列车的运行安全，避免安全事故的发生。

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K928

B

1007-6344（2015）12-0198-01

左美蓉 1974.12 女 汉族 大学本科 高级工程师 研究方向：GNSS定位测量、建筑工程测量、数字图测绘