RU2789432C2 - Method for determination of location of locomotive on technological scheme of railway tracks - Google Patents
Method for determination of location of locomotive on technological scheme of railway tracks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789432C2 RU2789432C2 RU2021115862A RU2021115862A RU2789432C2 RU 2789432 C2 RU2789432 C2 RU 2789432C2 RU 2021115862 A RU2021115862 A RU 2021115862A RU 2021115862 A RU2021115862 A RU 2021115862A RU 2789432 C2 RU2789432 C2 RU 2789432C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- locomotive
- location
- polyline
- technological scheme
- railway tracks
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области навигации, а именно к способу определения положения локомотива на технологической схеме железнодорожных путей.The invention relates to the field of navigation, and in particular to a method for determining the position of the locomotive on the technological scheme of railway tracks.
Под технологической схемой железнодорожных путей в контексте настоящего изобретения понимается схема расположения железнодорожного транспорта на железнодорожных путях в контролируемой местности, выполненная в прямоугольной системе координат.Under the technological scheme of railway tracks in the context of the present invention refers to the layout of railway transport on the railway tracks in the controlled area, made in a rectangular coordinate system.
Под блок-участком железнодорожных путей понимается секция одного железнодорожного пути, не имеющая ответвлений.A block section of railway tracks is understood as a section of one railway track that does not have branches.
Известные способы определения положения подвижных объектов основаны на анализе занятости блок-участков железнодорожных путей. Такой анализ производится с использованием рельсовых цепей посредством контроля замкнутости рельсовой цепи колесными парами подвижного состава или с использованием систем подсчета количества входящих и выходящих осей для конкретного блок-участка.Known methods for determining the position of moving objects are based on the analysis of the employment of block sections of railway tracks. Such an analysis is carried out using track circuits by monitoring the closedness of the track circuit by rolling stock wheelsets or using systems for counting the number of incoming and outgoing axles for a particular block section.
Недостатками таких способов является отсутствие автоматической идентификации локомотива на том или ином блок-участке железнодорожного пути и отсутствие возможности определения местоположения локомотива в конкретной точке конкретного блок-участка. При этом требуется приобретение значительного количества оборудования и его установка вдоль железнодорожных путей, что экономически затратно.The disadvantages of such methods are the lack of automatic identification of the locomotive on a particular block of the railway track and the lack of the possibility of determining the location of the locomotive at a particular point of a particular block-membrane. This requires the purchase of a significant amount of equipment and its installation along the railway tracks, which is economically expensive.
Параллельно с рассмотренными способами, построенными с использованием принципов контроля занятости блок-участков, используются способы определения положения локомотива на картах местности, основанные на спутниковых технологиях навигации.In parallel with the considered methods, built using the principles of block-section occupancy control, methods for determining the position of the locomotive on terrain maps based on satellite navigation technologies are used.
Ключевой проблемой использования спутниковой навигации в системах, критичных в вопросах обеспечения безопасности, является вероятностный характер определения координат и возможность приема ошибочной информации. Возможность ошибок обусловлена физическими процессами (интерференцией, экранированием радиосигнала препятствиями) и не может быть исключена.The key problem of using satellite navigation in safety-critical systems is the probabilistic nature of determining coordinates and the possibility of receiving erroneous information. The possibility of errors is due to physical processes (interference, screening of the radio signal by obstacles) and cannot be ruled out.
Например, известны способы определения согласно патенту Китая №102155950 (дата публикации 17.08.2011 г.), патенту Китая №104462384 (дата публикации 25.03.2015 г.), согласно которым производят сопоставление текущих координат подвижного объекта и карты местности в ГИС.For example, there are known methods for determining according to the Chinese patent No. 102155950 (publication date 08/17/2011), Chinese patent No. 104462384 (publication date 03/25/2015), according to which the current coordinates of the moving object and the terrain map in the GIS are compared.
Указанные способы не обеспечивают точность определения транспортного средства (локомотива) на полилинии или блок-участке, а также не позволяют отобразить данные на технологической схеме в визуально удобном формате.These methods do not ensure the accuracy of determining the vehicle (locomotive) on a polyline or block section, and also do not allow displaying data on a flow diagram in a visually convenient format.
Известен способ определения местоположения локомотива (Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). С.И. Долганюк. Повышение точности навигационного решения при позиционировании маневровых локомотивов за счет использования цифровых моделей путевого развития, с. 46-50, 2010 год), принятый за наиболее близкий аналог, который заключается в том, что получают первичные данные для определения местоположения локомотива с использованием средств спутниковой навигации, изображают железнодорожные пути на карте местности в векторном формате в виде полилиний, передают текущую координату локомотива на сервер посредством канала связи, определяют полилинии, расположенные на заданном расстоянии от точки расположения локомотива с текущей координатой, определяют минимальные расстояния от точки расположения локомотива с текущей координатой до точек сформированного набора полилиний и выбирают ближайшую точку, которую принимают за истинное местоположение локомотива.There is a known method for determining the location of the locomotive (mountain information and analytical ballot (scientific and technical journal). S.I. Dolganyuk. Improving the accuracy of navigation solutions when positioning shunting locomotives through the use of digital models of waybound, p. 46-50, 2010),), taken as the closest analogue, which consists in obtaining primary data for determining the location of the locomotive using satellite navigation tools, depicting railway tracks on a map of the area in vector format in the form of polylines, transmitting the current coordinate of the locomotive to the server via a communication channel, determining polylines , located at a given distance from the location of the locomotive with the current coordinate, determine the minimum distances from the location of the locomotive with the current coordinate to the points of the formed set of polylines and choose the nearest point, which is taken as the true location of the locomotive.
Данный способ позволяет точно определить положение локомотива на карте ГИС и отобразить его. Однако полилинии на карте местности могут достаточно близко располагаться друг другу, иметь ответвления и искривленные участки, что приводит к визуальному смешиванию и искажению отображаемой картинки, которую видит оператор, что может в итоге привести к неверно принятому управленческому решению и аварии.This method allows you to accurately determine the position of the locomotive on the GIS map and display it. However, the polylines on the terrain map can be quite close to each other, have branches and curved sections, which leads to visual mixing and distortion of the displayed image that the operator sees, which can eventually lead to an incorrect management decision and an accident.
Технической проблемой настоящего изобретения является создание способа определения местоположения локомотива на технологической схеме железнодорожных путей, позволяющего повысить качество отображения обстановки на железнодорожных путях в удобочитаемом формате на технологической схеме, выполненной в прямоугольной системе координат.The technical problem of the present invention is the creation of a method for determining the location of the locomotive on the technological scheme of railway tracks, which makes it possible to improve the quality of displaying the situation on the railway tracks in a human-readable format on the technological scheme made in a rectangular coordinate system.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения местоположения локомотива на технологической схеме железнодорожного пути за счет повышения точности определения местоположения локомотива на полилинии железнодорожного пути на карте местности, пропорционального переноса соотношения пройденного локомотивом пути от общей протяженности полилинии на технологическую схему железнодорожных путей, выполненную в прямоугольной системе координат.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the location of the locomotive on the technological scheme of the railway track by improving the accuracy of determining the location of the locomotive on the polyline of the railway track on the map of the area, proportionally transferring the ratio of the path traveled by the locomotive from the total length of the polyline to the technological scheme of railway tracks, made in a rectangular coordinate system .
Технический результат достигается при использовании способа определения местоположения локомотива на технологической схеме железнодорожных путей, заключающегося в том, что получают первичные данные для определения местоположения локомотива с использованием средств спутниковой навигации, представляют железнодорожные пути на карте местности в векторном формате в виде полилиний, передают текущую координату локомотива на сервер посредством канала связи, определяют полилинии, расположенные на заданном расстоянии от точки расположения локомотива с текущей координатой, определяют минимальные расстояния от точки расположения локомотива с текущей координатой до точек сформированного набора полилиний и выбирают ближайшую точку, которую принимают за истинное местоположение локомотива, далее определяют пройденный локомотивом путь от начала полилинии и соотношение пройденного локомотивом пути от общей протяженности полилинии. Каждой полилинии на карте местности в соответствие ставят линию на технологической схеме железнодорожных путей, выполненной в прямоугольной системе координат, с использованием соотношения пройденного локомотивом пути от общей протяженности полилинии определяют точку расположения локомотива на соответствующей линии технологической схемы железнодорожных путей.The technical result is achieved by using a method for determining the location of a locomotive on a technological scheme of railway tracks, which consists in obtaining primary data for determining the location of a locomotive using satellite navigation tools, presenting railway tracks on a map of the area in vector format in the form of polylines, transmitting the current coordinate of the locomotive The server by means of the communication channel determines the polylines located at a given distance from the location of the locomotive with the current coordinate, determine the minimum distances from the location of the locomotive with the current coordinate to the points of the formed set of polylines and choose the nearest point, which is taken as the true location of the locomotive, then determine it, then determine The path traveled by the locomotive from the beginning of the waterlin and the ratio of the path traveled by the locomotive from the total length of the waterlin. Each waterlin on the map of the terrain is put in line with a line on the technological scheme of the railway tracks made in a rectangular coordinate system, using the ratio of the locomotive path from the total length of the waterlin, the location of the locomotive is determined on the corresponding line of the technological scheme of the railway tracks.
Определение минимального расстояния от точки размещения локомотива до точек, принадлежащих полилиниям, образующим графическое изображение железнодорожных путей на карте местности, а также определение ближайшей точки из совокупности точек сформированного набора полилиний позволяют нивелировать ошибку определения координат глобальной навигационной спутниковой системой ГНСС и однозначно определить точку местоположения локомотива как точку, принадлежащую конкретной полилинии.Determination of the minimum distance from the location of the locomotive to the points belonging to the polylines that form a graphic image of the railway tracks on the map of the terrain, as well as the determination of the nearest point from the totality of the points of the formed pouring set, allow us to level the error of determining the coordinates of the global navigation system of the GNSS and unequivocally determine the location of the locomotive location as a locomotive. a point belonging to a specific polyline.
Определение пропорции пройденного локомотивом пути на конкретной полилинии и определение с помощью этого пройденного пути на соответствующей линии технологической схемы железнодорожного пути позволяют максимально точно отобразить местоположение локомотива на технологической схеме, выполненной в прямоугольной системе координат, что позволяет визуально разнести линии между собой с получением качественного отображения обстановки на всех железнодорожных путях на контролируемой местности.Determining the proportion of the path traveled by the locomotive on a specific polyline and determining with the help of this path traveled on the corresponding line of the technological scheme of the railway track allow the most accurate display of the location of the locomotive on the technological scheme, made in a rectangular coordinate system, which allows you to visually separate the lines from each other with obtaining a high-quality display of the situation on all railway tracks in the controlled area.
Дополнительным этапом в заявляемом способе может являться получение первичных данных для определения местоположения локомотива с использованием меток радиочастотной идентификации - RFID-меток, которые позволяют определить железнодорожный путь и блок-участок, на котором находится локомотив. В таком случае начало и конец каждого блок-участка маркируют пассивными метками радиочастотной идентификации RFID, а на локомотиве устанавливают считыватель меток.An additional step in the proposed method may be to obtain primary data for determining the location of the locomotive using RFID tags - RFID tags that allow you to determine the railway track and the block section on which the locomotive is located. In this case, the beginning and end of each block section is marked with passive RFID tags, and a tag reader is installed on the locomotive.
При этом первичные данные сначала получают за счет считывания RFID-меток, а затем переходят к этапу получения данных от средств спутниковой навигации.In this case, the primary data is first obtained by reading RFID tags, and then proceed to the stage of obtaining data from satellite navigation aids.
Такое дополнение снижает требования к точности навигационного приемника и минимизирует ошибку в привязке к конкретному железнодорожному пути.This addition reduces the requirements for the accuracy of the navigation receiver and minimizes the error in binding to a particular railway track.
В качестве средств спутниковой навигации используют ГЛОНАСС, GPS.GLONASS and GPS are used as means of satellite navigation.
Для изображения железнодорожных путей на контролируемой территории в векторном формате используют средства геоинформационной системы (ГИС). Также могут быть использованы различные известные векторные форматы.Geographic information system (GIS) tools are used to depict railway tracks in a controlled area in vector format. Various known vector formats can also be used.
В качестве каналов связи могут быть использованы различные каналы связи: GSM 2G, 3G; GSM R; LTE, TETRA, DMR.Various communication channels can be used as communication channels: GSM 2G, 3G; GSM R; LTE, TETRA, DMR.
На фиг. 1 показана разметка сети железнодорожных путей на карте местности в ГИС.In FIG. 1 shows the marking of the network of railway tracks on the map of the area in the GIS.
На фиг. 2 показана разметка сети железнодорожных путей на технологической схеме, соответствующая разметке сети железнодорожных путей на карте местности в ГИС.In FIG. 2 shows the layout of the railroad network on the technological scheme, corresponding to the layout of the railroad network on the terrain map in the GIS.
На фиг. 3 показано определение минимального расстояния от точки с координатами расположения локомотива до полилиний на карте местности.In FIG. 3 shows the definition of the minimum distance from the point with the coordinates of the location of the locomotive to the polylines on the map.
На фиг. 4 показано формирование точки определения локомотива на линии технологической схемы на основании данных по местоположению локомотива, полученных при работе с полилинией на карте местности.In FIG. 4 shows the formation of a locomotive definition point on the line of the technological scheme based on the data on the location of the locomotive obtained when working with a polyline on a local map.
Согласно заявляемому способу, в ГИС в векторном формате производится разметка сети железнодорожных путей, которая представляет собой совокупность полилиний на карте местности. Каждой полилинии в ГИС присваивается уникальный идентификатор П1, П2…П7. При этом начало движения локомотива отмечается знаком «|», а окончание - «→» (фиг. 1).According to the claimed method, in a GIS in vector format, a network of railway tracks is marked, which is a set of polylines on a map of the area. Each polyline in the GIS is assigned a unique identifier P1, P2…P7. In this case, the beginning of the movement of the locomotive is marked with the sign "|", and the end - "→" (Fig. 1).
На технологической схеме, представленной в прямоугольной системе координат, также отображается сеть железнодорожных путей, причем каждой линии, отображающей путь, присваивается аналогичный идентификатор П1, П2…П7, что обеспечивает однозначное соответствие между полилиниями на карте местности и линиями на технологической схеме. При этом направление пути локомотива на технологической схеме также приводится в соответствие с направлением пути локомотива в ГИС (фиг. 2).The technological scheme, presented in a rectangular coordinate system, also displays a network of railway tracks, and each line that displays the path is assigned a similar identifier P1, P2 ... P7, which provides a one-to-one correspondence between the polylines on the terrain map and the lines on the technological scheme. In this case, the direction of the locomotive path on the technological scheme is also brought into line with the direction of the locomotive path in the GIS (Fig. 2).
При получении новых координат местоположения локомотива (точка А на фиг. 3) производится поиск путей в заданной окрестности, например, в радиусе 50 метров от этой точки.When new locomotive location coordinates are obtained (point A in Fig. 3), paths are searched in a given neighborhood, for example, within a radius of 50 meters from this point.
На сервере, для ускорения поиска используется пространственный индекс на основании дерева квадрантов. При программной реализации, используется готовый класс Quadtree<T> из библиотеки NetTopologySuite. В индекс добавляется прямоугольник, ограничивающий железнодорожный путь.On the server, a spatial index based on a quadtree is used to speed up searches. When implemented programmatically, the ready-made Quadtree<T> class from the NetTopologySuite library is used. A rectangle is added to the index that bounds the railroad track.
Вместо дерева квадрантов можно использовать другие типы пространственных индексов, например, на основе R-дерева или использовать полный перебор.Instead of a quadrant tree, you can use other types of spatial indices, for example, based on R-derer, or use full overkill.
Для каждой найденной в радиусе 50 метров полилинии П1, П2 и П3 (фиг. 3) определяют расстояние до местоположения объекта. Расстоянием является длина перпендикуляра, опущенного из точки А до точки, расположенной на полилинии. Полилинию, для которой это расстояние минимально, считают полинией, соответствующей тому пути, на котором располагается локомотив в данный момент времени. Таким образом, посредством полилинии П2 на фиг. 3 отображают путь, на котором располагается локомотив.For each found within a radius of 50 meters polyline P1, P2 and P3 (Fig. 3) determine the distance to the location of the object. The distance is the length of the perpendicular drawn from point A to a point located on the polyline. The polyline for which this distance is minimal is considered the line corresponding to the path on which the locomotive is located at a given time. Thus, by means of the polyline P2 in FIG. 3 show the track on which the locomotive is located.
На сервере минимальное расстояние от точки до полилинии определяют с помощью программной функции IGeometry.Distance из NetTopologySuite.On the server, the minimum distance from the point to the waterlin is determined using the Igeometry.Distance software from Nettopologysuite.
Далее определяют длину полилинии П2 от ее начала до проекции координат объекта на эту полилинию - точки Б. Полученную длину делят на общую длину полилинии П2 с определением соотношения пройденного локомотивом пути.Next, the length of the polyline P2 is determined from its beginning to the projection of the coordinates of the object onto this polyline - point B. The resulting length is divided by the total length of the polyline P2 with the determination of the ratio of the path traveled by the locomotive.
На технологической схеме выбирают линию с тем же идентификатором П2, что и у найденной полилинии на карте местности. Точку В на фиг. 4, делящую линию П2 на технологической схеме в том же долевом соотношении, что точка Б на фиг. 3., принимают за положение локомотива на технологической схеме.On the technological scheme, a line is selected with the same identifier P2 as that of the found polyline on the map. Point B in Fig. 4, dividing line P2 on the flow diagram in the same proportion as point B in FIG. 3., taken as the position of the locomotive on the flow diagram.
Для снижения требований к точности системы спутникового позиционирования дополнительно используют этап разметки путей RFID-метками. При этом начало и конец каждого блок-участка маркируют пассивными метками радиочастотной идентификации RFID, а на локомотиве устанавливают считыватель меток.To reduce the accuracy requirements of the satellite positioning system, the stage of marking paths with RFID tags is additionally used. In this case, the beginning and end of each block section are marked with passive RFID tags, and a tag reader is installed on the locomotive.
В данном случае местоположение локомотива на полилинии определяют по последней считанной RFTD-метке.In this case, the location of the locomotive on the polyline is determined by the last read RFTD tag.
После определения железнодорожного пути и блок-участка, на котором находится локомотив с помощью RFID-меток, считывают данные от средств спутниковой навигации и далее определяют длину полилинии от начала пути до точки расположения локомотива на ней и соотношение пройденного локомотивом пути. После этого на технологической карте железнодорожного пути на линии с аналогичным идентификатром отмечают точку, делящую линию с тем же долевым соотношением пройденного пути, которую и принимают за положение локомотива на блок-участке железнодорожного пути.After determining the railway track and the block, on which the locomotive is located using RFID meters, the data from satellite navigation products is read and then determine the length of the waterlin from the beginning of the path to the location of the locomotive on it and the ratio of the path traveled by the locomotive. After that, on the technological map of the railway track on the line with a similar identifier, a point is noted that divides the line with the same shared ratio of the path passed, which is taken as the position of the locomotive on the railway block.
При использовании RFID-меток достигаются следующие преимущества:When using RFID tags, the following advantages are achieved:
- не требуется использования высокоточных систем позиционирования и, соответственно, раздачи дифференциальных поправок;- no need to use high-precision positioning systems and, accordingly, the distribution of differential corrections;
- не предъявляются высокие требования к точности отрисовки картографического материала;- there are no high requirements for the accuracy of rendering cartographic material;
- разметка путей средствами RFID может быть использована одновременно для позиционирования и для других целей, например, разметки секций электропитания, постановки состава под погрузку/разгрузку, въезд на запретную территорию и др.- way marking by means of RFID can be used simultaneously for positioning and for other purposes, for example, marking power supply sections, setting up a train for loading / unloading, entering a restricted area, etc.
Заявляемый способ определения местоположения локомотива на технологической схеме железнодорожных путей позволяет обеспечить необходимую детализацию процесса движения локомотива по железнодорожному пути, повысить точность определения положения локомотива и наглядного отображения обстановки его движения, что повышает качество принятия управленческих решений с целью обеспечения безопасности движения.The declared method for determining the location of the locomotive on the technological scheme of the railway tracks allows us to ensure the necessary details of the locomotive movement along the railway track, increase the accuracy of determining the position of the locomotive and visual display of the situation of its movement, which improves the quality of management decisions in order to ensure traffic safety.
Claims (2)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021115862A RU2021115862A (en) | 2022-12-02 |
RU2789432C2 true RU2789432C2 (en) | 2023-02-02 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2380261C2 (en) * | 2004-02-24 | 2010-01-27 | Дженерал Электрик Компани | System of railway car tracking |
UA61636U (en) * | 2010-12-27 | 2011-07-25 | Вячеслав Владимирович Бондаренко | Method for tracking for carrage location |
CN102155950A (en) * | 2011-02-23 | 2011-08-17 | 泉州市视通光电网络有限公司 | Road matching method based on GIS (Geographic Information System) |
CN104462384A (en) * | 2014-12-10 | 2015-03-25 | 上海新干通通信设备有限公司 | GPS database establishing method and locomotive wireless communication system based on database |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2380261C2 (en) * | 2004-02-24 | 2010-01-27 | Дженерал Электрик Компани | System of railway car tracking |
UA61636U (en) * | 2010-12-27 | 2011-07-25 | Вячеслав Владимирович Бондаренко | Method for tracking for carrage location |
CN102155950A (en) * | 2011-02-23 | 2011-08-17 | 泉州市视通光电网络有限公司 | Road matching method based on GIS (Geographic Information System) |
CN104462384A (en) * | 2014-12-10 | 2015-03-25 | 上海新干通通信设备有限公司 | GPS database establishing method and locomotive wireless communication system based on database |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
С.И. Долганюк, Повышение точности навигационного решения при позиционировании маневровых локомотивов за счет использования цифровых моделей путевого развития, Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2010, с. 46-50. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1966026B1 (en) | Apparatus and method for locating assets within a rail yard | |
CN109484435B (en) | Train positioning method and device suitable for intelligent rail transit detection system | |
US8452467B2 (en) | System and method for verifying track database information | |
US5129605A (en) | Rail vehicle positioning system | |
CN103869351B (en) | Locomotive positioning method suitable for wireless switching locomotive signal and monitoring system | |
US6195023B1 (en) | Communication based vehicle positioning reference system | |
CN110837539B (en) | Railway electronic map construction method and electronic map position matching method | |
CN109664919A (en) | A kind of train locating method and positioning system | |
EP0791518A1 (en) | Rail navigation system | |
CN106530794A (en) | Automatic identification and calibration method of driving road and system thereof | |
CN102099656A (en) | Method for updating a geographic database for a vehicle navigation system | |
CN110325425A (en) | For in railway traffic lane identification, method for distinguishing, equipment and rolling stock, especially rail vehicle are known particularly for the rail in rail traffic | |
WO2019094785A1 (en) | Railway asset tracking and mapping system | |
CN110008486B (en) | Data extraction method for track traffic blocking equipment | |
CN113970769A (en) | Train operation positioning method and device based on Beidou navigation satellite system | |
CN111830546A (en) | Outdoor railcar landmark deployment method | |
CN112863202A (en) | Station monitoring method and device, electronic equipment and storage medium | |
AU2019279942A1 (en) | Systems and methods for displaying virtual railroad signs | |
KR20060119862A (en) | Digital map position information communication method, program for executing the same, program product therefor, system therefor, and apparatus therefor | |
RU2789432C2 (en) | Method for determination of location of locomotive on technological scheme of railway tracks | |
TW201116805A (en) | System and method for vehicle navigation using lateral offsets | |
US9086279B2 (en) | Method for determining the length of a path traveled by a vehicle | |
KR20100091085A (en) | A method of collecting traffic information by the segment unit of roads and the vehicle terminal thereof | |
Gerlach et al. | A precise digital map for GALILEO-based train positioning systems | |
RU160564U1 (en) | COMPLEX OF AUTOMATED CONTROL OF VIOLATIONS OF THE SPEED MODE OF VEHICLES |