[實用新型]基于光頻域反射技術的高速磁浮列車定位系統

有效

• 申請號: 201920939366.3
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN211075918U
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 易立富;王梓丞;王堅強;謝聯蓮;譚冠華;虞凱;王孔明;張濤;戴宏;董松;余顏麗;劉孜學;王棟;盧劍鋒;王富斌;龍凡;汪崢;范琪;陳慶
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: B61L25/02
• 分類號: B61L25/02;G01C21/00;G01H9/00
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 劉勛

基于光頻域反射技術的高速磁浮列車定位系統，涉及軌道交通技術領域。本實用新型包括：光源、信號探測裝置、OFDR主機、數字信號處理子系統、光纜以及光纜屏蔽層。所述光源用于產生并向光纜注入光信號；所述信號探測裝置用于接收并處理光纜中的后向瑞利散射光；所述OFDR主機用于解調出由列車運行振動產生的光纜應變信號；所述數字信號處理子系統與OFDR主機連接，用于進一步對上述應變信號進行處理，以獲得列車運行的實時位置信息。所述數字信號處理子系統與列車運行控制系統連接，向列車運行控制系統實時發送列車位置信息，為列車自動精確控制提供必要條件。

技術領域

本實用新型涉及軌道交通技術領域，尤其是一種基于OFDR的高速磁浮列車定位技術。

背景技術

高速磁浮是一種列車以磁懸浮方式沿軌道高速運行的新型軌道交通。軌道交通列車運行控制系統是保障行車安全的關鍵系統，其中，列車的精確定位是實現列車運行自動控制的重要因素。由于磁懸浮列車沒有車輪，列車運行時懸浮在軌道上方，列車運行工況與輪軌鐵路完全不同，使得輪軌鐵路常用的定位設備如軌道電路、計軸等技術手段在高速磁浮交通領域已無法使用。其次，高速磁懸浮列車的運行速度比輪軌列車高得多，一般不低于500公里/小時，應答器/信標等基于RFID射頻技術的定位設備只能運用在運行速度低于400公里/小時的軌道交通中，因此應答器/信標也無法滿足高速磁浮的更高速度需求。高速磁浮的高速特性要求其運行控制系統具有比輪軌鐵路更高的實時性和準確性，因此必須快速、準確地獲取列車的實時位置信息。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種基于OFDR的高速磁浮列車定位系統，具有實時、準確的特點。

本實用新型解決所述技術問題采用的技術方案是，基于光頻域反射技術的高速磁浮列車定位系統，包括光源、信號探測裝置、OFDR主機、數字信號處理子系統、光纜；

所述光纜沿軌道線路安裝于軌道的受力形變處；

所述光源包括激光器和耦合器，耦合器包括探測光輸出端和參考光輸出端；

所述信號探測裝置包括波形發生器、聲光調制器、光纖放大器、環形器、光混頻器、平衡光電探測器、模/數轉換器，耦合器的探測光輸出端和波形發生器連接聲光調制器，聲光調制器輸出至環形器，環形器與光纜的光纖連接，并與光纖放大器連接；光纖放大器和耦合器的參考光輸出端皆輸出至光混頻器，光混頻器通過平衡光電探測器和模/數轉換器輸出至OFDR主機，經數字信號處理子系統獲取列車位置信號。

所述光纜為施加了屏蔽措施的單模光纖光纜，光纜沿軌道梁的滑行軌面下側安裝。

本實用新型還提供一種基于光頻域反射技術的高速磁浮列車定位方法，其特征在于，包括下述步驟：

1)向沿軌道線路設置并安裝于軌道的受力形變處的光纜注入調制后的探測光信號；

2)檢測光纜中的后向瑞利散射光，解調出軌道梁的原始應變信號，原始應變信號包括光纜應變位置和幅度的關系；

3)原始應變信號作小波變換后，提取符合列車運行特征的應變信號，由此確定列車位置。

本實用新型具有如下優點：

一、具備全天候運行的條件。

二、與列車運行控制系統接口，使得列車運行控制系統能夠實時獲取列車的位置，為列車自動精確控制提供必要條件。

三、對所采用的光纜施加了屏蔽措施，使其具備抗強電磁干擾能力，能夠在磁浮電磁環境下正常工作。

四、相較于傳統的分布式光纖傳感技術，OFDR采用掃頻脈沖光作為探測光進行分布式探測，其空間分辨率僅由掃頻范圍決定，該特性使OFDR可實現較長探測距離下的高空間分辨率的分布式監測。

附圖說明