一种列车占用检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种轨道交通列车运行控制和安全防护领域的技术，尤其是涉及一种列车占用检测系统。

背景技术：

城市轨道交通运营的安全很大程度上取决于列车占用检测。通常情况下，在城市轨道交通系统中列车与列车之间(包含迎面、侧冲和追尾三种情况)、列车与道岔或其他轨旁设备的安全防护在信号自动控制系统(Automatic Train Control)中实现，但是在降级模式下列车的安全防护很大程度上依赖于轨道占用的检测。城市轨道信号系统中主要的轨道占用检测手段主要是传统的轨道电路和基于电磁感应技术的计轴，其中基于电磁感应技术的计轴由于适应于道床条件差、道床泄露电阻过低等恶劣环境以及对于轻车的检测灵敏性而倍受青睐，占据轨道占用检测的绝对领导地位。

伴随着基于电磁感应技术的计轴在轨道交通领域广泛的推广和应用，其缺点也日渐暴露出来。比如，室外磁头部分的安装需要在钢轨上打孔，导致安装工艺复杂；轨道占用的检测依赖于轮缘通过磁头的电磁感应，故其宜受其他电磁感应的干扰；每个磁头都是有源器件，需要大量的电缆，造成项目造价过高，同时也容易受室内电源电压波动的影响，这也导致基于电磁感应技术的计轴不适应于郊区线路的长区段等。

与此相对应的，光纤光栅传感器为无源器件，重量轻、体积小，不需要在钢轨上打孔，检测采用的是光信号调制方式，适用于长距离传输和分布式测量，具备优良的抗电磁干扰的能力和高灵敏度、高稳定性的特点。将该技术应用于列车占用检测将会极大改善列车占用检测方法和业界应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抗电磁干扰能力强、灵敏度高、稳定性高的列车占用检测系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种列车占用检测系统，其特征在于，包括：

用于检测轨道的应力变化并处理检测信号的光纤光栅检测单元；

安全计算单元，与光纤光栅检测单元连接。

所述光纤光栅检测单元包括：

用于检测轨道的应力变化的光纤光栅单元；

光栅调制解调单元，与所述光纤光栅单元连接，用于提供光纤光栅所需的入射光和收集经过光纤光栅反射后的透射光并处理光纤光栅单元的采集信号。

所述安全计算单元通过安全输入单元与所述光栅调制解调单元连接。

所述系统还包括安全输出接口单元，该安全输出接口单元与所述安全计算单元连接。

所述安全输出接口单元为双断结构，每对输出设置一个正电输出和一个负电输出，同时在输出端口设置一个指示灯，只有两个输出同时有效时相应通路的指示灯会点亮。

所述安全计算单元为二取二的双CPU冗余结构。

所述光纤光栅单元包括可选择性透光的光学元件。

与现有技术相比，本实用新型能够适应城市轨道交通运行线路上的复杂情况，根据线路实际情况，自动实现列车的安全防护，大大提高城市轨道交通运行的安全；光纤光栅传感器为无源器件，重量轻、体积小，不需要在钢轨上打孔，易与光纤连接、低损耗、光谱特性好、可靠性高，适合在恶劣环境中工作；检测采用的是光信号调制方式，适用于长距离传输和分布式测量，具备优良的抗电磁干扰的能力和高灵敏度、高稳定性的特点；将该技术应用于列车占用检测将会极大改善列车占用检测方法和业界应用。

附图说明

图1为本实用新型检测系统基本结构图；

图中标注为：1-光纤光栅单元，2-光栅调制解调单元，3-安全输入单元，4-安全计算单元，5-安全输出接口单元，6-光纤光栅检测单元；

图2为本实用新型实施例的脉冲信号检测与处理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种列车占用检测系统，如图1所示，包括：

光纤光栅检测单元6，用于检测轨道的应力变化并处理检测信号；

安全计算单元4，与光纤光栅检测单元6连接，用来对光纤光栅检测单元6所处理后的检测信号进行校验，以及进行所有与列车占用检测有关的计算。

其中，光纤光栅检测单元6包括光纤光栅单元1和光栅调制解调单元2。

光纤光栅单元1为使用仪器刻录在光纤上的栅格，其为具有选择性透光的光学敏感元件，该单元将被固定在轨道上，用于检测轨道的应力变化。列车在轨道上运行时，列车的重力导致轨道产生形变，栅格和栅格之间的栅距将会变化，将会引起反射波长发生变化，然后通过光纤将透射光反馈给光栅调制解调单元2中。

光栅调制解调单元2与光纤光栅单元1连接，提供组网的光纤光栅所需的入射光和收集经过光纤光栅反射后的透射光并进行波长检测，为光纤光栅传感器的核心部件。光栅调制解调单元2经过波长的过滤和耦合，判断光纤光栅网中哪个光纤光栅周围环境有变化以及变化的偏移量大小，过滤除了钢轨受到压力外其他影响因素引起的栅距变化，进而给出某个光纤光栅受到的压力大小，并通过安全接口将此信息送给安全输入单元3。

安全计算单元4通过安全输入单元3与光栅调制解调单元2连接，安全输入单元3是根据光栅调制解调单元2的输出结果启动相应通道的信号采集和读写逻辑控制。信号采集主要实现采集端口状态、接收安全计算单元4下发测试字，读写逻辑控制主要实现地址的译码、读写逻辑控制以及数据的选择输出。将得到的信息经过编码后送给安全计算单元4。

安全计算单元4是本实用新型列车占用检测系统的核心，用来执行数据校验以及所有与列车占用检测有关的计算，包括输入/输出选址、输入/输出的安全检查、列车占用检测系统与其他子系统通信。安全起见，安全计算单元4采用2取2的双 CPU冗余配置，两个独立的CPU通过安全输入单元3独立的获得采集数据，再经过比较一致后输出。经过计算的数据，输出给与安全计算单元4连接的安全输出接口单元5。

安全输出接口单元5接收并处理来自安全计算单元4的输出后，驱动接口设备，并且实时检测输出与驱动的一致性和正确性。安全输出接口单元5采用双断设计，每对输出设置一个正电输出和一个负电输出，同时在输出端口设置一个指示灯，只有两个输出同时有效时相应通路的指示灯会点亮。

图1中各个单元之间的连接可以是有线的形式，也可以是无线的形式。各个单元的供电直接由轨旁UPS供给，这样保证了保护的持续性，提高了行车安全的可靠性。

图2为本实施例在武汉北编组场进行试验采集的脉冲信号检测与处理示意图，图中曲线为光纤光栅单元1采集到的脉冲信号，折线为经过光栅调制解调单元2 处理后的脉冲信号。图中横轴为采集频率，示意图中采集频率为190赫兹，纵轴为压力位移量。从图中可以看出，经过该光纤光栅单元1的列车为工程车，且有单轴和三轴，采集结果和实际一致。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。