基于GPS的铁路大型养路机械自控装置和方法及相应的车辆.pdf

本发明提供一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置及其控制方法和相应的车辆，所述自控装置包括GPS定位仪，该GPS定位仪安装于司机室内，该司机室内还装有工控机，该工控机与数据存储器连接，所述工控机与所述GPS定位仪之间连接数据转换卡，所述工控机与执行元件连接，并控制执行元件的动作，所述数据存储器的容量不小于500GB，所述控制方法包括将铁路沿线所需作业参数输入数据存储器；工控机根据预存参数与实测参数的差值确定作业量；所述车辆包括其包括车辆本体，该车辆本体装有机械自控装置。本发明所述基于GPS的铁路大型养路机械自控装置能够实现智能化操作，极大地减少养路工人的体力劳动，有效节约天窗时间，对提高铁路线路运力具有积极效果。

1.  一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置，其包括GPS定位仪，该GPS定位仪安装于司机室内，该司机室内还装有工控机，该工控机与数据存储器连接，所述工控机与所述GPS定位仪之间连接数据转换卡，所述工控机与执行元件连接，并控制执行元件的动作，其特征在于：所述数据存储器的容量不小于500GB。

2.  如权利要求1所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置，其特征在于：所述数据存储器包括减振装置，该减振装置包括外壳，该外壳内嵌装内壳，所述外壳与所述内壳之间填充减振胶。

3.  如权利要求1所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置，其特征在于：所述工控机安装于司机室内的操作台中，该工控机接收GPS定位仪的信号。

4.  如权利要求1所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置，其特征在于：所述数据转换卡将GPS定位仪的数据Ⅰ转换为数据Ⅱ，并将数据Ⅱ传输到工控机，工控机识别数据Ⅱ并做出相应的指令，同时所述数据转换卡将工控机的操作指令转换为数据Ⅲ，并将数据Ⅲ传输到各传感器及作业单元。

5.  一种基于GPS的铁路大型养路机械自控方法，其包括：
a．将铁路沿线所需作业参数输入数据存储器；
b．养路机械运行至作业地点并挂低速作业档开始作业；
c．启动GPS定位仪，对养路机械定位；
d．工控机提取数据存储器中的作业参数并与路线实际测量数据比对；
e．工控机根据预存参数与实测参数的差值确定作业量；
f. 工控机将作业量传输至养路机械内部的工控机Ⅰ中；
g. 工控机Ⅰ控制养路机械的作业方式；
其特征在于：依a、b、c、d、e、f、g的顺序依次进行。

6.  如权利要求5所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控方法，其特征在于：在步骤a既定的路线内，循环执行步骤b、c、d、e、f、g。

7.  如权利要求5所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控方法，其特征在于：待步骤a既定的路线作业完毕后，运行至下一作业地点，并再次执行一次步骤a、b、c、d、e、f、g，然后在该作业地点内的步骤a的既定路线内循环执行步骤b、c、d、e、f、g。

8.  一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆，其包括车辆本体，该车辆本体装有机械自控装置，其特征在于：所述机械自控装置为权利要求1-4中任一项所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置。

9.  如权利要求9所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆，其特征在于：所述机械自控装置采用降低GPS定位误差的方法，该方法包括，
a.车辆驶入特征点时测量至少三次位置信息；
b.以测量所得数值为圆心，以卫星精度值为半径作圆；
c.取三次测量值皆位于极限位置的数据；
d.计算三次测量值的极限位置所组成的三角形的外接圆的半径；
依a、b、c、d的顺序依次进行。

10.  如权利要求9或10所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆，其特征在于：所述机械自控装置采用权利要求5-7中任一项所述的种基于GPS的铁路大型养路机械自控方法。

基于GPS的铁路大型养路机械自控装置和方法及相应的车辆
技术领域
本发明涉及一种铁路机械施工作业自动化控制装置，属于铁路机械设计与制造技术领域。
背景技术
铁路大型养路机械应用于铁路使用的后期维护期间，可实现对铁路线路捣固、稳定、配砟等自动养护作业。在一定程度上节约了人力资源，节省了铁路线路的维护时间和维护费用。同时可以实现比人工操作精度更高的维护作业。现在高速铁路发展异常迅速，高速铁路行驶速度快，对铁道线路的要求较高，因此需要使用更为简单方便作业、速度较快的养路机械。
公开号为CN101109165的中国发明专利公开了一种用于铁路大型养路机械运行安全和作业质量的监控系统，其包括作业质量监控模块，行车安全监控模块，连挂防撞模块和显示模块，所述作业质量监控模块、行车安全监控模块及连挂防撞模块分别通过CAN总线与显示模块相连，所述作业质量监控模块在作业时对作业质参数进行监视和记录，确保作业精度，也可作为线路验收的依据。该发明能解决铁路大型养路机械作业质量和行车安全的需求，但其自动化程度不高，操作相对较为复杂。
发明内容
本发明第一方面提供一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置，其包括GPS定位仪，该GPS定位仪安装于司机室内，该司机室内还装有工控机，该工控机与数据存储器连接，所述工控机与所述GPS定位仪之间连接数据转换卡，所述工控机与执行元件连接，并控制执行元件的动作。优选的是，所述GPS定位仪是指利用全球定位系统（Global Positioning System）进行定位的仪器，该全球定位系统（Global Positioning System）是指利用定位卫星，在地球的全部范围内进行实时定位、导航的系统，又称全球卫星定位系统，简称GPS定位系统。
在上述任一方案中优选的是，所述GPS定位仪的精度为10cm。
在上述任一方案中优选的是，所述数据存储器的容量不小于500GB。
在上述任一方案中优选的是，所述数据存储器包括减振装置，该减振装置包括外壳，该外壳内嵌装内壳，所述外壳与所述内壳之间填充减振胶，进一步对数据存储器进行保护。
在上述任一方案中优选的是，所述工控机安装于司机室内的操作台中，该工控机通过接收GPS定位仪的信号对机械进行行车及作业控制。
在上述任一方案中优选的是，所述数据转换卡将GPS定位仪的数据Ⅰ转换为数据Ⅱ，并将数据Ⅱ传输到工控机，工控机识别数据Ⅱ并做出相应的指令，同时所述数据转换卡将工控机的操作指令转换为数据Ⅲ，并将数据Ⅲ传输到各传感器及作业单元，所述个传感器和作业单元识别数据Ⅲ并根据数据Ⅲ对应的指令做出相应的动作。
在上述任一方案中优选的是，所述定位仪包括降低误差的方法，该方法包括，
a.测量至少三次养路机械的特征点的位置信息；
b.以测量所得数值为圆心，以卫星精度值为半径作圆；
c.取三次测量值皆位于极限位置的数据；
d.计算三次测量值的极限位置所组成的三角形的外接圆的半径；
依a、b、c、d的顺序依次进行。
本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的工作方式是：将铁路沿线所需作业量提前输入到存储器中，在机械进行作业时，挂低速作业档，启动GPS定位仪，对机械进行定位，同时工控机提取数据存储器的数据库中关于此路段的作业数据，GPS定位仪定位完毕后，工控机参照数据存储器的数据库中所存数据与实际测量仪器所测数据做对比，工控机根据比对结果操作养路机械开始作业，在作业行进过程中GPS定位仪进行实时定位，在不同特征点，工控机均比对数据存储器中存储的线路数据与车辆实测采集的线路数据，然后根据预定的作业量对机械控制，实现自动操作。
当养路机械行驶到特征点时，GPS定位仪自动给出所在作业路段的位置信号，工控机接收该位置信号并进行定位计算，养路机械挂作业档，并由工控机自动从存储器中调取相应位置的作业数据，与养路机械检测的数据进行对比，给出作业量，然后工控机将所需作业量传输到养路机械原有的工控机Ⅰ中，养路机械在其原有的工控机Ⅰ控制下，自行按照所给操作量进行作业。在高速行车及低速作业时司机可随时手动操作所述GPS定位仪，以便校正线路位置和数据。
施工作业时设定固定步进量作为作业参考，当施工机械在施工过程中遇到影响施工安全的情况时，手动调节施工步进量与施工速度，从而在确保施工安全的同时实现机械的自动化施工指导作业。
所述特征点是指：轨道线路参数改变的位置，例如：缓直点、直缓点、道岔、线路高程变化位置的特定点。
更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
本发明第一方面所述基于GPS的铁路大型养路机械自控装置能够实现智能化操作，极大地减少养路工人的体力劳动，并能提高作业效率，极大地改善作业精度，有效节约天窗时间，对提高铁路线路运力、节约通行时间具有积极效果。
本发明第二方面提供一种基于GPS的铁路大型养路机械自控方法，其包括：
a．将铁路沿线所需作业参数输入数据存储器；
b．养路机械运行至作业地点并挂低速作业档开始作业；
c．启动GPS定位仪，对养路机械定位；
d．工控机提取数据存储器中的作业参数并与路线实际测量数据比对；
e．工控机根据预存参数与实测参数的差值确定作业量；
f. 工控机将作业量传输至养路机械内部的工控机Ⅰ中；
g. 工控机Ⅰ控制养路机械的作业方式。
优选的是， 上述方案依a、b、c、d、e、f、g的顺序依次进行。
在上述任一方案中优选的是，在步骤a既定的路线内，循环执行步骤b、c、d、e、f、g。
在上述任一方案中优选的是，待步骤a既定的路线作业完毕后，运行至下一作业地点，并再次执行一次步骤a、b、c、d、e、f、g，然后在该作业地点内的步骤a的既定路线内循环执行步骤b、c、d、e、f、g。
在上述任一方案中优选的是，所述定位仪包括降低误差的方法，该方法包括：
a.养路机械进入特征点时测量至少三次位置信息；
    b.以测量所得数值为圆心，以卫星精度值为半径作圆；
c.取三次测量值皆位于极限位置的数据；
d.计算三次测量值的极限位置所组成的三角形的外接圆的半径；
依a、b、c、d的顺序依次进行。
更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
本发明第二方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控方法的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
本发明第二方面所述基于GPS的铁路大型养路机械自控方法节约人力资源，节省铁路线路的维护时间和维护费用，同时可以实现比人工操作精度更高的维护作业。
 
本发明的第三方面还提供一种降低GPS定位误差的方法。
GPS定位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量和用户钟差实现的，要获得地面的三维坐标，必须对至少四颗卫星进行测量，测量定位过程中，包括三部分误差：
第Ⅰ误差是由卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等引起的；
第Ⅱ误差是由传播延迟导致的误差；
第Ⅲ误差为各用户接收机固有的误差，由内部噪声、通道延迟、多路径效
应等原因造成。
第Ⅱ误差大部分可以消除，消除程度主要取决于基准接收机和用户接收机的
距离。
对于第Ⅰ误差，采用差分原理进行消除，差分，是采用在距定位目标10km范围内加设一组GPS定位仪，由于相处位置相对较近，大气电离层误差、对流层误差影响效果基本相同，因此可做差分，消除这部分误差。另外，由于采用同一型号GPS定位仪，因此卫星钟误差、星历误差皆相同，采用两台同一型号的GPS定位仪成功消除这一部分误差。其消除方法如下：
单GPS定位系统提供的定位精度是优于25米，为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术：
1.1将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测；
1.2根据基准站的已知坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数；
1.3基准站实时地将改正数据发送出去；
1.4用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对通过GPS观测的定位结果进行改正。
优选的是，通过步骤1.4，提高GPS接收机的定位精度。
优选的是， 差分GPS技术分为三类，即：位置差分、相位差分、伪距差分，这三类差分方式的工作原理相同，即都由基准站发送改正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果；所不同的是，发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。
A位置差分原理
安装在基准站上的GPS接收机观测四颗卫星后进行三维定位：
A1.解算基准站的坐标，由于存在轨道误差、时钟误差、SA误差（SA误差是美国军方为了限制非特许用户利用GPS进行高精度点定位而采用的降低系统精度的政策，简称SA政策，它包括降低广播星历精度的ε技术和在卫星基本频率上附加一随机抖动的δ技术。）影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的，存在误差；
A2.计算出基准站到卫星的距离改正数；
A3.基准站利用数据链将此改正数发送出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行改正，提高定位精度。
优选的是，步骤A1-A3的先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。
优选的是，位置差分法适用于用户站与基准站间距离在100km以内的情况。
B相位差分原理，亦称载波相位差分原理
载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。
B1将基准站采集的载波相位发给用户接收机；
B2用户接收机对载波相位求差解算坐标。
载波相位差分可使定位精度达到厘米级，大量应用于动态需要高精度位置的领域。
C 伪距差分原理，亦称基准站-移动站差分系统
C1 在已知坐标点的位置设置至少一台基准站GPS接收机；
C2 设置一台用户端GPS接收机；
C3 将基准站GPS接收机的定位数据与基准站GPS接收机的已知坐标点进行解算，得出差分数据；
C4通过数据链将差分数据修正参数实时播发出去；
C5 用户端GPS接收机接收通过数据链接收差分数据（RTVM）修正参数，并将差分数据修正参数与用户端GPS接收机的定位数据进行修正解算。
优选的是，步骤C1-C5中的所述已知坐标点为固定点。
优选的是，步骤C1-C5的计算方法将定位精度提高到米级、甚至厘米级。
优选的是，步骤C1-C5所述的差分数据为RTCM推广的标准差分协议和差分GPS业务计算出的差分数据。
所述RTCM为国际海运事业无线电技术委员会（Radio Technical Commission for Maritime Services）的英文缩写。
现有商用卫星在经差分处理后定位精度达10cm，无法满足指导施工车辆作业的精度要求。
本发明的第三方面提供的降低GPS定位误差的方法包括：
 a3.车辆驶入特征点时测量至少三次位置信息；
  b3.以测量所得数值为圆心，以卫星精度值为半径作圆；
c3.取三次测量值皆位于极限位置的数据；
d3.计算三次测量值的极限位置所组成的三角形的外接圆的半径。
优选的是，以上步骤依a3、b3、c3、d3的顺序依次进行。
步骤c3中，所述极限位置指三次测量值所确定的三个圆的圆心分别处于另外两个圆的圆周上。
步骤a3-c3中测量值的精度为卫星数据的精度。
步骤d3中得出的外接圆的半径即为GPS定位精度，步骤d3中外接圆的半径小于卫星精度，因此步骤a3-d3组成的方法起到降低GPS定位误差的作用。
更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
本发明第三方面提供的降低GPS定位误差的方法的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
本发明第三方面提供的降低GPS定位误差的方法有效降低GPS定位仪的定位误差，能简洁、有效地提高养路机械的作业效率。
 
本发明第四方面提供一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆，其包括车辆本体，该车辆本体装有机械自控装置。
优选的是，所述机械自控装置为本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置。
优选的是，所述机械自控装置采用本发明第二方面所述的种基于GPS的铁路大型养路机械自控方法。
优选的是，所述机械自控装置采用本发明第三方面所述的降低GPS定位误差的方法来降低GPS定位仪的定位误差。
本发明第四方面提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆的工作方式是：将铁路沿线所需作业量提前输入车辆的机械自控装置的存储器中，作业车辆高速行驶至待作业路段，在车辆进行作业时，挂低速作业档，启动GPS定位仪，对车辆进行定位，同时工控机提取数据存储器的数据库中关于此路段的作业数据，GPS定位仪定位完毕后，工控机参照数据存储器的数据库中所存数据与实际测量仪器所测数据做对比，工控机根据比对结果操作车辆中开始作业，在作业行进过程中GPS定位仪进行实时定位，在不同特征点，工控机均比对数据存储器中存储的线路数据与车辆实测采集的线路数据，然后根据预定的作业量对机械控制，实现自动操作。
在车辆行驶到特征点时，GPS定位仪自动给出所在作业路段的位置信号，工控机接收该位置信号，车辆挂作业档，并由工控机自动从存储器中调取相应位置的作业数据，与车辆检测数据进行对比，给出作业量，将所需作业量传输到车辆原有的工控机Ⅰ中，车辆在其原有的工控机Ⅰ控制下，自行按照所给操作量进行作业。
在高速行车及低速作业时司机可随时手动操作所述GPS定位仪，以便校正线路位置和数据。
施工作业时设定固定步进量作为作业参考，当车辆在施工过程中遇到影响施工安全的情况时，手动调节施工步进量与施工速度，从而在确保施工安全的同时实现机械的自动化施工指导作业。
更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
本发明第四方面提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
本发明第四方面提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆能够实现智能化操作，极大地减少养路工人的体力劳动，并能提高作业效率，极大地改善作业精度，有效节约天窗时间，对提高铁路线路运力、节约通行时间具有积极效果。
附图说明
图1为按照本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的一优选实施例的减振装置的结构示意图。
图2为按照本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的一优选实施例的GPS定位仪控制系统示意图。
图3为按照本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的一优选实施例的司机室操作台的结构示意图。
图4为图3所示实施例的数据交换流程图。
图5为按照本发明第三方面的降低GPS定位误差的方法的一优选实施例的定位方法原理图。
图6为图5所示实施例的三点定位法计算原理图。
图1-图6中的标记分别表示：
1 减震装置外壳     2 硬质减震胶
3 减震装置内壳     4 储存器安装槽
5车载卫星发射天线  6 卫星
81 差分滤波器       82 GPS定位图形显示器
83 司机室操作台     84 司机室操作台显示器。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图分别详细描述按照本发明第一方面的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置、按照本发明第二方面的种基于GPS的铁路大型养路机械自控方法、按照本发明第三方面的降低GPS定位误差的方法和第四方面的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆的优选实施例。
实施例1.1：图1为按照本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的一优选实施例的减振装置的结构示意图；图2为按照本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的一优选实施例的GPS定位仪控制系统示意图；图3为按照本发明第一方面所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的一优选实施例的司机室操作台的结构示意图；图4为图3所示实施例的数据交换流程图。本实施例中，基于GPS的铁路大型养路机械自控装置，其包括GPS定位仪，该GPS定位仪安装于司机室内，该司机室内还装有工控机，该工控机与数据存储器连接，所述工控机与所述GPS定位仪之间连接数据转换卡，所述工控机与执行元件连接，并控制执行元件的动作。优选的是，所述GPS定位仪是指利用全球定位系统（Global Positioning System）进行定位的仪器，该全球定位系统（Global Positioning System）是指利用定位卫星，在地球的全部范围内进行实时定位、导航的系统，又称全球卫星定位系统，简称GPS定位系统。
本实施例中，所述GPS定位仪的精度为10cm。
本实施例中，所述数据存储器的设计使用容量不小于500GB。
本实施例中，所述数据存储器包括减振装置，该减振装置包括外壳，该外壳内嵌装内壳，所述外壳与所述内壳之间填充减振胶，进一步对数据存储器进行保护。
本实施例中，所述工控机安装于司机室内的操作台中，该工控机通过接收GPS定位仪的信号对机械进行行车及作业控制。
本实施例中，所述数据转换卡将GPS定位仪的数据Ⅰ转换为数据Ⅱ，并将数据Ⅱ传输到工控机，工控机识别数据Ⅱ并做出相应的指令，同时所述数据转换卡将工控机的操作指令转换为数据Ⅲ，并将数据Ⅲ传输到各传感器及作业单元，所述个传感器和作业单元识别数据Ⅲ并根据数据Ⅲ对应的指令做出相应的动作。
本实施例所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的工作方式是：将铁路沿线所需作业量提前输入到存储器中，在机械进行作业时，挂低速作业档，启动GPS定位仪，对机械进行定位，同时工控机提取数据存储器的数据库中关于此路段的作业数据，GPS定位仪定位完毕后，工控机参照数据存储器的数据库中所存数据与实际测量仪器所测数据做对比，工控机根据比对结果操作养路机械开始作业，在作业行进过程中GPS定位仪进行实时定位，在不同特征点，工控机均比对数据存储器中存储的线路数据与车辆实测采集的线路数据，然后根据预定的作业量对机械控制，实现自动操作。
当养路机械行驶到特征点时，GPS定位仪自动给出所在作业路段的位置信号，工控机接收该位置信号并进行定位计算，养路机械挂作业档，并由工控机自动从存储器中调取相应位置的作业数据，与养路机械检测的数据进行对比，给出作业量，然后工控机将所需作业量传输到养路机械原有的工控机Ⅰ中，养路机械在其原有的工控机Ⅰ控制下，自行按照所给操作量进行作业。在高速行车及低速作业时司机可随时手动操作所述GPS定位仪，以便校正线路位置和数据。
施工作业时设定固定步进量作为作业参考，当施工机械在施工过程中遇到影响施工安全的情况时，手动调节施工步进量与施工速度，从而在确保施工安全的同时实现机械的自动化施工指导作业。
更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
实施例1.1提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。上述实施例所述基于GPS的铁路大型养路机械自控装置能够实现智能化操作，极大地减少养路工人的体力劳动，并能提高作业效率，极大地改善作业精度，有效节约天窗时间，对提高铁路线路运力、节约通行时间具有积极效果。
实施例2.1：一种基于GPS的铁路大型养路机械自控方法，其包括：
aa2．将铁路沿线所需作业参数输入数据存储器；
bb2．养路机械运行至作业地点并挂低速作业档开始作业；
cc2．启动GPS定位仪，对养路机械定位；
dd2．工控机提取数据存储器中的作业参数并与路线实际测量数据比对；
ee2．工控机根据预存参数与实测参数的差值确定作业量；
ff2. 工控机将作业量传输至养路机械内部的工控机Ⅰ中；
gg2. 工控机Ⅰ控制养路机械的作业方式。
本实施例中，上述方案依aa2、bb2、cc2、dd2、ee2、ff2、gg2的顺序依次进行。
实施例2.2：一种基于GPS的铁路大型养路机械自控方法，同实施例2.1，不同之处在于：在步骤aa2既定的路线内，循环执行步骤bb2、cc2、dd2、ee2、ff2、gg2。
更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
实施例2.1-2.2所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控方法的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
实施例2.1-2.2所述基于GPS的铁路大型养路机械自控方法节约人力资源，节省铁路线路的维护时间和维护费用，同时可以实现比人工操作精度更高的维护作业。
实施例3.1：图5为按照本发明第三方面的降低GPS定位误差的方法的一优选实施例的定位方法原理图，图6为图5所示实施例的三点定位法计算原理图。本实施例中，降低GPS定位误差的方法包括：
aa3.车辆驶入特征点时测量三次位置信息；
    bb3.以测量所得数值为圆心，以卫星精度值为半径作圆；
cc3.取三次测量值皆位于极限位置的数据，即：三次测量值所确定的三个圆的圆心分别处于另外两个圆的圆周上。；
dd3.计算三次测量值的极限位置所组成的三角形的外接圆的半径。
本实施例中，以上步骤依aa3、bb3、cc3、dd3的顺序依次进行。
如图4所示，由步骤aa3测量的三次数值定位精度皆为10cm，以测量所得数值为圆心，10cm为半径作圆，得到如图4所示模型，其中R=10cm，步骤aa3测量所得数值组成一边长为10cm的等边三角形，如图5所示，假设等边三角形内接于圆，则可得：等边三角形边长L=R其中，R=10cm，α=30°，由勾股定理可知，三角形所外接圆半径                                                ;其中:;则可得：；因此，采用三点定位后，定位精度可达到，即5.7735cm。
更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
实施例3.1提供的降低GPS定位误差的方法的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
实施例3.1提供的降低GPS定位误差的方法有效降低GPS定位仪的定位误差，能简洁、有效地提高养路机械的作业效率。
实施例4.1：一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的捣固车，其包括捣固车本体，该捣固车本体装有机械自控装置。
本实施例中，所述机械自控装置为实施例1.1所述的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置。
本实施例中，所述机械自控装置采用实施例2.1所述的种基于GPS的铁路大型养路机械自控方法。
本实施例中，所述机械自控装置采用实施例3.1所述的降低GPS定位误差的方法来降低GPS定位仪的定位误差。
实施例4.2：一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的稳定车，其包括稳定车本体，该稳定车本体装有机械自控装置。
本实施例中，所述机械自控装置同实施例4.1的机械自控装置。
实施例4.3：一种基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的清筛车，其包括清筛车本体，该清筛车本体装有机械自控装置。
本实施例中，所述机械自控装置同实施例4.1的机械自控装置。
实施例4.1-4.3提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆的工作方式是：将铁路沿线所需作业量提前输入车辆的机械自控装置的存储器中，作业车辆高速行驶至待作业路段，在车辆进行作业时，挂低速作业档，启动GPS定位仪，对车辆进行定位，同时工控机提取数据存储器的数据库中关于此路段的作业数据，GPS定位仪定位完毕后，工控机参照数据存储器的数据库中所存数据与实际测量仪器所测数据做对比，工控机根据比对结果操作车辆中开始作业，在作业行进过程中GPS定位仪进行实时定位，在不同特征点，工控机均比对数据存储器中存储的线路数据与车辆实测采集的线路数据，然后根据预定的作业量对机械控制，实现自动操作。
在车辆行驶到特征点时，GPS定位仪自动给出所在作业路段的位置信号，工控机接收该位置信号，车辆挂作业档，并由工控机自动从存储器中调取相应位置的作业数据，与车辆检测数据进行对比，给出作业量，将所需作业量传输到车辆原有的工控机Ⅰ中，车辆在其原有的工控机Ⅰ控制下，自行按照所给操作量进行作业。
在高速行车及低速作业时司机可随时手动操作所述GPS定位仪，以便校正线路位置和数据。
施工作业时设定固定步进量作为作业参考，当车辆在施工过程中遇到影响施工安全的情况时，手动调节施工步进量与施工速度，从而在确保施工安全的同时实现机械的自动化施工指导作业。
更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
实施例4.1-4.4提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
实施例4.1-4.4提供的基于GPS的铁路大型养路机械自控装置的车辆能够实现智能化操作，极大地减少养路工人的体力劳动，并能提高作业效率，极大地改善作业精度，有效节约天窗时间，对提高铁路线路运力、节约通行时间具有积极效果。