[发明专利]一种光纤分布式列车监测系统

权利要求书

1.一种光纤分布式列车监测系统，包括铁轨路基(8)以及设置于铁轨路基(8)顶部的铁路主轨道(5)，所述铁路主轨道(5)两侧分别连接有第一铁路支轨道(9)和第二铁路支轨道(10)，其特征在于：所述铁路主轨道(5)位于站台外设有区间探测光缆(2)，所述第一铁路支轨道(9)和第二铁路支轨道(10)间设有一端连接区间探测光缆(2)的站区探测光缆(3)，所述站区探测光缆(3)上位于铁路主轨道(5)、第一铁路支轨道(9)和第二铁路支轨道(10)处设有站区环形探测光缆(4)，所述铁路主轨道(5)上行驶有区间运行列车(6)，所述铁路主轨道(5)上位于第一铁路支轨道(9)和第二铁路支轨道(10)间行驶有站内停靠列车(7)。

2.根据权利要求1所述的一种光纤分布式列车监测系统，其特征在于：监测系统的监控步骤包括如下：

S1：光纤振动探测主机发射光信号进入构成传感装置的区间探测光缆、站区探测光缆和站区环形探测光缆的单模光缆中；

S2：接收经传感装置反射回来的光信号，所述光信号是光纤芯在受到外界声波信号扰动的某个位置反射回来的后向瑞利散射光，波形发生器同步触发数据采集卡进行数据采集，采集后的数据进入信号处理装置进行进一步的信号处理；

S3：在处理采集信号装置中，进行信号处理以获取到光纤上不同位置受到轮轨作用的振动和声波信号中所包含的时频域信息。

3.根据权利要求2所述的一种光纤分布式列车监测系统，其特征在于：所述步骤S1中，从光源经高消光比的声光调制器发射光信号，所述脉冲光信号经过脉冲放大器放大以及滤波器抑制噪声后进入构成传感装置的光缆中。

4.根据权利要求2所述的一种光纤分布式列车监测系统，其特征在于：所述步骤S2中，从传感装置反射回来的光信号经脉冲放大器放大以及滤波器消除后向散射噪声后进入探测器，所述反射光信号是光纤芯在受到外界声波信号扰动的某个位置反射回来的后向瑞利散射光。

5.根据权利要求2所述的一种光纤分布式列车监测系统，其特征在于：所述步骤S3中，采用信号处理器首先通过滑窗积累器对采集信号进行预处理，再经过三阶累积量运算器进一步提高检测性能，通过处理采集信号以获取到光纤上不同位置受到轮轨作用的振动和声波信号中所包含的时频域信息。

6.根据权利要求1所述的一种光纤分布式列车监测系统，其特征在于：该系统用于从包含列车轮轨振动和声波信号中获取轮轨振动相关时频域信息。

7.根据权利要求6所述的一种光纤分布式列车监测系统，其特征在于：当携带列车轮轨振动相关时频域信息的振动和声波信号传播至光缆某位置时，会引起此位置对应光纤段的瑞利散射光的相位变化，通过干涉作用就会表现出瑞利散射光的光强变化，在探测器接收光纤反射回来的瑞利散射光信号，使用信号处理器首先通过滑窗积累器对采集信号进行预处理，再采用三阶累积量运算器进一步提高检测性能，通过以上一系列的信号处理方法大大提高了系统信噪比和轮轨振动关系检测中的灵敏度，以获取更多轮轨振动的相关信息。

8.根据权利要求7所述的一种光纤分布式列车监测系统，其特征在于：在通过去噪并获得信噪比较高的振动信号后，利用光纤分布式振动传感能够实现实时高速动态振动测量的特性，实现对高速列车的定位，在得到实时的列车运动曲线后，进一步通过求导获得列车实时速度，通过对得到的实时列车振动信号幅值大小和波形长短的判断，获得高速列车的车型种类，在得到车站内实时的列车振动信号曲线后，通过对出现振动信号段区间的判断可以获得对应的列车占用站内轨道。