基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统和方法与流程

本申请涉及轨道交通，尤其涉及一种基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统和方法。

背景技术：

1、在城市轨道交通列车运行控制系统(cbtc系统)中，当车载信号设备故障并与地面信号设备断开通信后，地面信号设备依靠计轴设备实现列车位置检测，当列车驶入计轴区段后，地面信号设备认为整个计轴区段均被列车占用。

2、目前，为了保证安全，cbtc列车与降级列车追踪时要间隔一个空闲计轴，该方式列车位置检测精度低，降低了运营效率。除此之外，计轴设备易受电磁干扰影响，导致故障占用。

3、因此，现有技术中，在对cbtc系统中的列车进行占用检测的过程中，存在难以准确识别列车位置和消除干扰信号的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统和方法，用以解决现有技术中，在对cbtc系统中的列车进行占用检测的过程中，存在的难以准确识别列车位置和消除干扰信号的问题。

2、为了解决上述问题，本申请提供一种基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统，包括：

3、传感光纤，传感光纤中按照预设间隔距离设置有多个光栅，多个光栅将传感光纤分为多个测区；传感光纤设置列车轨道道床上，用于获取测区的振动传感信号；

4、解调仪，与传感光纤耦接，用于解调振动传感信号，得到测区占用信号；

5、信号处理模块，与解调仪耦接，用于根据测区占用信号确定列车识别结果和信号检测结果。

6、进一步地，解调仪包括a/d转换器和信号定义模块；

7、a/d转换器用于解调振动传感信号，得到对应的振动数字信号；

8、信号定义模块用于定义振动数字信号，确定对应的测区占用信号。

9、为了解决上述问题，本申请还提供一种基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，包括：

10、基于传感光纤获取测区的振动传感信号；

11、基于解调仪解调振动传感信号，得到测区占用信号；

12、基于信号处理模块，根据测区占用信号确定列车识别结果和信号检测结果。

13、进一步地，基于传感光纤获取测区的振动传感信号，包括：

14、传感光纤按照预设采样频率，获取预设采样周期内每个测区的初始振动传感信号；

15、对初始振动传感信号进行降噪处理，得到测区在预设采样周期内对应的振动传感信号。

16、进一步地，基于解调仪解调振动传感信号，得到测区占用信号，包括：

17、解调振动传感信号，得到对应的振动数字信号；

18、定义振动数字信号，并确定振动数字信号对应的测区占用信号；

19、其中，振动数字信号包括0和1，当定义测区占用是为1时，定义测区未占用为0。

20、进一步地，基于信号处理模块，根据测区占用信号确定列车识别结果，包括：

21、设置列车占用测区数目阈值；

22、判断测区占用信号中是否存在连续占用测区数量不小于列车占用测区数目阈值的测区；

23、若是，则判定连续占用测区数量对应的测区上有列车占用；

24、若否，则判定列车轨道上没有列车占用；

25、其中，当列车轨道的入口区域有新占用测区信号时，判定新占用测区信号对应的测区上有列车占用。

26、进一步地，信号检测结果包括有效信号和无效信号；基于信号处理模块，根据测区占用信号确定信号检测结果，包括：

27、当判定测区上有列车占用时，构建列车的可能运行范围区域；

28、判断测区占用信号对应的测区是否在可能运行范围区域内；

29、若是，则判定测区占用信号的有效信号；

30、若否，则判定测区占用信号的无效信号。

31、进一步地，当判定测区上有列车占用时，构建列车的可能运行范围区域，包括：

32、获取列车的最不利通信超时时间和运行速度；

33、根据最不利通信超时时间和运行速度，确定列车的最不利运行范围；

34、根据最不利运行范围和测区占用信号，确定列车的可能运行范围区域。

35、进一步地，判断测区占用信号中是否存在连续占用测区数量不小于列车占用测区数目阈值的测区，还包括：

36、当测区占用信号中仅有一部分连续占用测区数量不小于列车占用测区数目阈值时，判定连续占用测区数量小于列车占用测区数目阈值的另一部分测区占用信号为无效信号。

37、进一步地，判定列车轨道上没有列车占用，还包括：

38、当判定列车轨道上没有列车占用时，还判定对应的测区占用信号为无效信号。

39、本申请的有益效果是：本申请提供一种基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统和方法，该系统通过在列车轨道道床上设置传感光纤，将列车轨道分为多个测区，实现通过多个光栅获取对应的多个测区的振动传感信号；通过解调仪解调振动传感信号，实现将模拟振动信号转化为测区占用信号；通过信号处理模块对测区占用信号进行数据处理，不仅能够确定列车识别结果，还能够得到信号检测结果，由于相邻光栅之间的距离达到了米级水准，因此，通过测区占用信号确定的列车位置的识别精度也较高；另外，还基于测区占用信号对干扰信号进行了消除，从而提高了振动传感信号的有效度。

技术特征：

1.一种基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统，其特征在于，所述解调仪包括a/d转换器和信号定义模块；

3.一种基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1-2任一项所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统中，包括：

4.根据权利要求3所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，其特征在于，所述基于传感光纤获取测区的振动传感信号，包括：

5.根据权利要求3所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，其特征在于，所述基于解调仪解调所述振动传感信号，得到测区占用信号，包括：

6.根据权利要求5所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，其特征在于，基于信号处理模块，根据所述测区占用信号确定列车识别结果，包括：

7.根据权利要求6所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，其特征在于，所述信号检测结果包括有效信号和无效信号；基于信号处理模块，根据所述测区占用信号确定信号检测结果，包括：

8.根据权利要求7所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，其特征在于，所述当判定所述测区上有列车占用时，构建所述列车的可能运行范围区域，包括：

9.根据权利要求7所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，其特征在于，所述判断所述测区占用信号中是否存在连续占用测区数量不小于所述列车占用测区数目阈值的所述测区，还包括：

10.根据权利要求6所述的基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测方法，其特征在于，判定所述列车轨道上没有列车占用，还包括：

技术总结
本申请公开了一种基于光纤光栅阵列的列车识别和信号检测系统和方法，该系统通过在列车轨道道床上设置传感光纤，将列车轨道分为多个测区，实现通过多个光栅获取对应的多个测区的振动传感信号；通过解调仪解调振动传感信号，实现将模拟振动信号转化为测区占用信号；通过信号处理模块对测区占用信号进行数据处理，不仅能够确定列车识别结果，还能够得到信号检测结果，由于相邻光栅之间的距离达到了米级水准，因此，通过测区占用信号确定的列车位置的识别精度也较高；另外，还基于测区占用信号对干扰信号进行了消除，从而提高了振动传感信号的有效度。

技术研发人员：赵鹏,刘鲁鹏,董俊超,王志平,李庆,秦萌,詹学海,汪琦涵,聂宇威,刘佳
受保护的技术使用者：通号城市轨道交通技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16