[發明專利]一種光纖分布式列車監測系統

在審

• 申請號: 201710147318.6
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106828543A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 宋新建;彭飛;吳宇
• 申請（專利權）人: 北京眾成探知信息技術有限公司
• 主分類號: B61L25/06
• 分類號: B61L25/06;B61L27/00;B61L25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及列車監測技術領域，尤其涉及一種光纖分布式列車監測系統。

背景技術

目前，鐵路系統中，單線鐵路主要是通過繼電半自動閉塞的列車控制系統來控制列車的運行并保證列車的安全運行。而繼電半自動閉塞列控系統只能通過人工控制列車在運行區間的進入或駛出，無法實時獲取列車在運行區間內的具體位置和運行狀態信息。因此，列車一旦進入運行區間，其具體位置和運行狀態等重要信息都無法掌握，這對單線鐵路來講，存在著巨大的安全隱患，容易引發由于人為調度失誤而導致列車追尾、碰撞等重大安全事故。因此，在單線鐵路中，實時獲取區間運行列車的位置、速度、車型等信息，并對站內軌道占用信息進行有效監測具有重要意義。本發明針對上述應用需求，實現了以下三點創新：1)利用繼電半自動閉塞單線鐵路中布設的既有通信光纜資源，通過終端接入光纖分布式振動監測主機，實現列車運行狀態的實時檢測，單套系統的監測距離可大于20km；2)通過對光纜接收到的光信號進行分析處理，能夠實時獲取區間運行列車的位置、速度和車型等綜合信息；3)同一系統還可以通過串接在站區內布設的探測光纜實現對站內軌道占用信息的實時監測。

本發明提出的光纖分布式列車監測系統具備長距離分布式測量、信噪比高、實時性好、定位精度高、探測前端無需供電、抗電磁干擾等特性，對實現列車定位、測速、車型判斷和站內軌道占用監測并對突發事件預警具有較好的可行性。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種光纖分布式列車監測系統。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種光纖分布式列車監測系統，包括鐵軌路基以及設置于鐵軌路基頂部的鐵路主軌道，所述鐵路主軌道兩側分別連接有第一鐵路支軌道和第二鐵路支軌道，所述鐵路主軌道位于站臺外設有區間探測光纜，所述第一鐵路支軌道和第二鐵路支軌道間設有一端連接區間探測光纜的站區探測光纜，所述站區探測光纜上位于鐵路主軌道、第一鐵路支軌道和第二鐵路支軌道處設有站區環形探測光纜，所述鐵路主軌道上行駛有區間運行列車，所述鐵路主軌道上位于第一鐵路支軌道和第二鐵路支軌道間行駛有站內停靠列車。

優選的，監測系統的監控步驟包括如下：

S1：光纖振動探測主機發射光信號進入構成傳感裝置的區間探測光纜、站區探測光纜和站區環形探測光纜的單模光纜中；

S2：接收經傳感裝置反射回來的光信號，所述光信號是光纖芯在受到外界聲波信號擾動的某個位置反射回來的后向瑞利散射光，波形發生器同步觸發數據采集卡進行數據采集，采集后的數據進入信號處理裝置進行進一步的信號處理；

S3：在處理采集信號裝置中，進行信號處理以獲取到光纖上不同位置受到輪軌作用的振動和聲波信號中所包含的時頻域信息。

優選的，所述步驟S1中，從光源經高消光比的聲光調制器發射光信號，所述脈沖光信號經過脈沖放大器放大以及濾波器抑制噪聲后進入構成傳感裝置的光纜中。

優選的，所述步驟S2中，從傳感裝置反射回來的光信號經脈沖放大器放大以及濾波器消除后向散射噪聲后進入探測器，所述反射光信號是光纖芯在受到外界聲波信號擾動的某個位置反射回來的后向瑞利散射光。

優選的，所述步驟S3中，采用信號處理器首先通過滑窗積累器對采集信號進行預處理，再經過三階累積量運算器進一步提高檢測性能，通過處理采集信號以獲取到光纖上不同位置受到輪軌作用的振動和聲波信號中所包含的時頻域信息。

優選的，該系統用于從包含列車輪軌振動和聲波信號中獲取輪軌振動相關時頻域信息。

優選的，當攜帶列車輪軌振動相關時頻域信息的振動和聲波信號傳播至光纜某位置時，會引起此位置對應光纖段的瑞利散射光的相位變化，通過干涉作用就會表現出瑞利散射光的光強變化，在探測器接收光纖反射回來的瑞利散射光信號，使用信號處理器首先通過滑窗積累器對采集信號進行預處理，再采用三階累積量運算器進一步提高檢測性能，通過以上一系列的信號處理方法大大提高了系統信噪比和輪軌振動關系檢測中的靈敏度，以獲取更多輪軌振動的相關信息。

優選的，在通過去噪并獲得信噪比較高的振動信號后，利用光纖分布式振動傳感能夠實現實時高速動態振動測量的特性，實現對高速列車的定位，在得到實時的列車運動曲線后，進一步通過求導獲得列車實時速度，通過對得到的實時列車振動信號幅值大小和波形長短的判斷，獲得高速列車的車型種類，在得到車站內實時的列車振動信號曲線后，通過對出現振動信號段區間的判斷可以獲得對應的列車占用站內軌道。