一种基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统的制作方法

本发明涉及列车运行控制领域，尤其涉及一种基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统。

背景技术：

自动闭塞系统是一个智能化先进列车控制系统，它充分的利用了当今的计算机技术和通信技术，提高铁路的运营水平、火车的运输能力和运输效率，保证列车的安全行驶。目前，在我国制定的ctcs4级列车运行标准中列车的区间占用检查通过无线闭塞中心(rbc，radioblockcenter)、铁路数字移动通信系统(gsm-r，gsmforrailways)与车载设备来完成。列车的距离校正通过区间设置的轨道占用检查设备来完成。列车在使用移动闭塞模式运行时完全采用无线通信技术进行定位，列车目标距离曲线的追踪目标点是前行列车的尾部(保留一定安全距离)，其追踪间隔是所有闭塞模式中最小的。

上述现有技术中，列车在驶入一些特定区域路段或在特殊地理条件下，如长距离隧道等情况，无线通信质量可能会受到影响，同时存在一些突发情况，如雷击、轨道电路或设备故障等情况均对自动闭塞系统造成影响。由于其系统电路体积大，对于系统的维护和排除故障困难，影响自动闭塞区段的通过能力，对行车安全造成巨大威胁。

因此，仅依靠无线通信技术很难保证在特定路段内进行精准定位并维持系统的正常运行，对此，亟需一种铁路信号闭塞辅助系统。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统，在无线通信受限的情况，如长距离隧道等，辅助列车闭塞系统以实现列车的行车闭塞，确保行车安全。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统，包括：

至少一个光纤布拉格光栅振动传感器和振动传感分析仪，所述的光纤布拉格光栅振动传感器之间以及所述光纤布拉格光栅振动传感器和振动传感分析仪通过光纤连接；

所述的光纤布拉格光栅振动传感器以一定的距离安装于闭塞区间，用于接收由于振动经过所述光纤布拉格光栅振动传感器的光信号并对所述光信号进行解调，得出针对外界振动的响应光信号；

所述的振动传感分析仪安装于所述闭塞区间的初始端，用于发送光信号给与其距离最近的光纤布拉格光栅振动传感器，并接收光纤布拉格光栅振动传感器响应返回的光信号，对所述的光信号进行分析，得出列车在单个区间内的具体位置以及列车运行速度。

优选地，振动传感分析仪包括发射模块、接收模块和信号处理模块；

所述的发射模块，包括光源激光器，用于不间断地发射一定频率的光信号；

所述的接收模块，包括光探测器，用于实时接收光纤布拉格光栅振动传感器返回的响应光信号；

所述的信号处理模块，包括调制解调仪，用于对所述接收模块接收到的响应光信号进行分析，得到列车在单个区间内的具体位置以及列车运行速度。

优选地，系统安装于列车控制系统的地面设备中，用与于列车闭塞运行控制系统协同控制闭塞区间的运行。

优选地，光纤布拉格光栅振动传感器包括光纤布拉格光栅和一个质量块，所述光纤布拉格光栅两端固定，所述质量块与所述光纤布拉格光栅固定的安装于不锈钢管或玻璃管中。

优选地，质量块为不锈钢基粉末冶金材料。

由上述本发明提供的基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统可对沿光纤传输路径上长达数千米甚至数十千米的铁路信号进行监测，且灵敏度高、动态范围大，同时针对无线通信模块无法较好满足通信质量需求时提供辅助功能，帮助列控中心实现对列车实时运行状态的掌控，保障列车安全运行。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种多媒体通信系统中的资源管理方法的处理流程图；

图2为本实施例的光纤布拉格光栅振动传感器示意图；

图3为实施例的基于通信的列车运行控制系统组成示意图；

图4为实施例的列车运行闭塞辅助系统工作流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本实施例提供的一种基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统示意图，参照图1，该系统包括：

3个光纤布拉格光栅(fbg，fiberbragggrating)振动传感器和振动传感分析仪，fbg振动传感器之间以及所述光纤布拉格光栅振动传感器和振动传感分析仪通过光纤连接；

光纤布拉格光栅振动传感器以一定的距离安装于闭塞区间，用于接收由于振动经过所述光纤布拉格光栅振动传感器的光信号并对所述光信号进行解调，得出针对外界振动的响应光信号；

振动传感分析仪安装于所述闭塞区间的初始端，用于发送光信号给与其距离最近的光纤布拉格光栅振动传感器，并接收光纤布拉格光栅振动传感器响应返回的光信号，对所述的光信号进行分析，得出列车在单个区间内的具体位置以及列车运行速度。

设立初始站点与目的站点。在初始站点放置振动传感分析仪，在区间内闭塞辅助设备中安置fbg振动传感器，从初始站点的振动传感分析仪中的发射模块发出一定波长的光信号，经过多个fbg振动传感器后环回入初始站点的振动传感分析仪，将接收的信号进行处理。图1中环回箭头为光信号传播方向。当列车从fbg振动传感器附近经过时，巨大的振动将会对原本的光信号进行调制，使其各个fbg的中心波长左右发生偏移，将偏移的信号返回到振动传感分析仪中，振动传感分析仪通过分析光纤光栅中心波长变化图可以得出列车具体行驶的fbg振动传感器区间，从而获得列车的具体位置和运行速度，实现辅助无线闭塞系统的功能。

优选的，振动传感分析仪包括发射模块、接收模块和信号处理模块；

发射模块，包括光源激光器，当系统开启后，不间断地发射一定频率的光信号；

接收模块，包括光探测器，用于实时接收光纤布拉格光栅振动传感器返回的响应光信号；

信号处理模块，包括调制解调仪，用于对所述接收模块接收到的响应光信号进行分析，得到列车在单个区间内的具体位置以及列车运行速度。

本实施例提供的基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统安装于列车运行控制系统的地面设备中，用与于列车闭塞运行控制系统协同控制闭塞区间的运行。同轨道电路、无线通信设备共同控制列车运行闭塞系统，但无线闭塞系统使用优先级高于本实施例提供的基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统。当列车运行至高原山川地区，也就是所说的闭塞区间，面对长距离隧道等无线通信质量受损较为严重的情况，无法精确行车闭塞时，运行本实施例提供的基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统，辅助无线闭塞系统进行闭塞控制。

进一步地，图2为本实施例的光纤布拉格光栅振动传感器示意图，参照图2，该传感器包括光纤布拉格光栅和一个质量块，所述光纤布拉格光栅两端固定，所述质量块与所述光纤布拉格光栅固定的安装于不锈钢管或玻璃管中。

优选地，质量块为不锈钢基粉末冶金材料。

根据本发明实施例的光纤布拉格光栅振动传感器原理将光纤布拉格光栅振动传感器等效为弹簧-质量系统，由于光纤两端固定，且光纤的质量与质量块的质量相比完全可以忽略不计，可以把光纤作为没有质量，只有弹性的弹簧。因此可近似为单质点的弦振动。在感受到外界振动后，会对光信号进行调制，从而造成光纤光栅的中心波长变化。而地面设备对从多个辅助系统接收来的信号波长进行分析后，可以得出列车在单个区间内的具体位置，同时也可以通过短时间内所移动的距离较为精确地计算列车运行速度。

将光纤布拉格光栅振动传感器封装入接头盒中，并从振动传感分析仪处起始，每2公里置一个封装好的光纤光栅振动传感器，外部环境的振动直接影响光纤光栅的波长漂移，通过对接收到的光信号的解调分析列车此时的行车状态，获得行车许可。

图3为基于通信的列车运行控制系统组成示意图，包括了各个系统具体组成及本实施例的系统在列车运行控制系统内的位置，本实施例的系统位于地面设备中，在特定条件下辅助轨道电路、无线闭塞中心共同控制列车闭塞运行，参照图3，本实施例的基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统。

图4为本实施例的列车运行闭塞辅助系统工作流程图，参照图4，在列车行驶过程中，首先通过车载设备发送自己的位置信息，包括控制实际速度和目标计算速度，在行驶至特定路段，如长距离隧道时，由于无线通信质量受到影响，此时地面设备中本发明实施例基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统辅助无线闭塞中心共同获取目标点信息与列车位置信息，进行列车许可计算。然后将各类信息汇总至地面控制设备，从而控制列车运行状态。

用本发明实施例的装置进行多媒体通信系统中的资源管理的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例的基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助系统，在特殊环境或特殊情况下如长距离隧道等无线通信质量收到影响时实现列车闭塞运行控制，实现辅助无线闭塞系统控制的功能。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。