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铁路调车作业是一项技术性强,复杂性高,需要大量人力和精力的作业。当前调车作业信号状态主要还是依靠司机或者调车员进行人工确认,经常出现“冲,挤,脱”等调车事故。当前调车监控设备存在同其他设备接口众多,智能化程度不高,操作流程繁琐等缺点。GPS定位技术拥有全天候,精度高,使用方便等优点。将GPS定位技术应用到铁路调车安全防护系统中,有利于减少系统接口,提高机车定位精度,使系统更加智能化。本文主要工作包括以下几点:(1)提出了一种基于GPS的新型的机车地图匹配算法——位置跳跃匹配算法。通过贝叶斯估计方法进行机车轨道占用识别,通过卡尔曼滤波数据融合算法实现站内机车位置的确定与更新。设计了运行场景,进行了算法仿真实验,验证了算法可行性。(2)通过对调车安全防护系统数据需求和功能需求分析;设计了系统车地通信方案和调车安全防护方案;完成了系统总体结构设计和系统硬件结构设计;详细设计了系统软件模块的实现方案,包括GPS数据解析处理模块,数据库模块,机车速度防护模块以及界面显示模块,为调车安全防护系统的软件实现做准备。(3)利用C#语言完成了调车安全防护系统各个模块的编程开发。通过GPS数据解析模块完成对GPS数据的解析处理功能;车站数据库完成对车站线路数字化处理;机车速度防护模块完成速度防护曲线的计算;历史数据库模块完成对机车速度,位置等信息的存储功能。(4)利用C#和SQLServers数据库完成了对车载界面的编程开发。该车载界面能够实现调车作业单,机车工况,信号设备位置以及状态的显示,并动态更新机车位置。利用C#和ArcGIS Engine二次开发库完成了列车宏观地图显示界面的开发,该界面实现了地图的相关操作,列车实时监控的功能。本文设计了调车安全防护系统,使用GPS定位技术,并完成对调车机车的防护功能;系统增加了调车作业单的显示功能,简化了调车作业流程,减少了外部设备接口,对新型调车机车信号和防护系统的设计具有一定的借鉴意义。