检测列车分离制造技术

该申请描述用于检测列车分离的方法和装置，其中一个或多个铁路车厢/车架（401）意外地与列车的剩余部分解耦。该方法包括对至少一个光纤（104a、104b）执行分布式声感测以提供沿着铁路（201）的多个纵向声传感器部分。该声响应被分析以检测指示列车分离的识别标志。这可以包括检测与列车的不同部分相关联的声事件（302、303）以及检测两个事件之间的分离何时超过阈值量。该方法可以标识列车的前部和列车的后部并且检测前部和后部之间的距离何时改变多于阈值量和/或与轮副通过轨道特征（402）相关联的声音可以被用来确定邻近车厢的轮副之间的间隔（T3、T4）和确定该间隔何时超过阈值量。该阈值可以基于同一车厢的轮副通过轨道特征之间的间隔（T2）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测列车分离本专利技术涉及铁路上列车区段的分离的检测，并且尤其涉及用于使用光纤分布式声感测来检测列车分离/分裂的方法和装置。列车分离（有时被称为列车分裂或“一分为二”）可以在列车的车架或车厢中的一个或多个意外地变成与车架/车厢的剩余部分和/或机车解耦的情况下发生。这可以例如归因于耦合机构的故障而在列车操作期间（即在列车正移动时）发生。在许多列车设计中，每个车厢或车架可以被提供有其自己的一套制动器并且制动系统可以被布置成开启故障保护。例如，空气制动器是已知的，在其中经由将车厢连接在一起的软管从机车提供压缩空气，并且倘若气压下降（如果两个车厢要解耦则其将发生），在分离列车的两个区段上的制动器将使用存储在每个车厢中的贮存器中的压缩空气自动地应用。因此，分离列车的两个区段将自动停下来。然而，在一些铁路操作中，可能未采用故障保护制动系统。故障保护制动系统可能不可用于整个列车和/或可能是有缺陷的也是有可能的。例如，在上面提到的空气制动系统中，压缩空气流动中的故障（例如归因于一个或多个过失或不正确控制的阀）可能潜在地意味着列车第一部分中的车厢接收到高压供应而列车第二部分中的车厢不具有或仅具有低压供应。因此可能不足以使列车第二部分的车厢中的压缩空气的贮存器加压来应用制动器。尽管这将意味着列车的后部可能不具有制动器，但在长的列车中这可能不是明显的。因此由列车的第二区段中的解耦产生的列车分离将导致不采用任何故障保护。如果在缺少工作故障保护的情况下确实发生列车分离，则列车分离可能不是容易地被列车驱动人员可检测的，尤其在长度可能为从几百米到数千米中的无论什么的长货运列车的情况下。显然，未被检测的列车分离可以代表严重的危险。解耦区段可能在线路上慢慢停止不前，在这种情况下它代表线路上的未知危险。然而，解耦的后区段可能具有相当大的动量并且因此可以继续运行达很大的距离。如果与列车驱动区段相比解耦区段的相对速度增大（如果列车的驱动区段减速和/或解耦区段获得减速下降则其可能发生），则解耦区段可能与列车剩余部分的后部撞击，从而可能引起对列车的损坏并且具有可能出轨的风险。在一些实例中，解耦区段可能撞击到驱动区段中、反弹、获得更多速度并且再次撞击。可替换地，如果解耦区段正上坡行进，则它可能减慢并且然后反向并且变得失控，在它所来自的方向上向后行进。已知用于列车监测和控制的各种系统提供自动列车保护，但是存在不利用这样的列车保护系统来操作的许多铁轨网络。在任何情况下这样的系统通常不能检测到列车分离并且将需要通过某些其它方式来检测列车分离以便为网络上的分离列车和任何交通提供保护。例如，一些列车控制系统依赖于列车自身来提供例如基于用于与轨道旁信息系统/位置标记进行通信的GPS定位器、各种机载惯性导向系统和/或收发器中的一个或多个的位置信息。通常，各种定位器、传感器或收发器被容纳在机车中或者另外地在列车的前部处并且因此实际上仅提供关于列车前部的位置的信息。然后根据列车的车厢的数目的了解来假设列车末端的位置。在诸如上述之类的列车分离中，在驾驶员没意识到分离的情况下列车的前部可能如期望的那样继续。列车控制系统将因此检测列车前部的预期运动并且将未检测到任何问题。因此，存在对可以检测列车分离的方法和装置的渴望。
技术实现思路
因此，根据本专利技术的一个方面，提供一种检测列车的分离的方法，包括：对沿着铁路的长度部署的至少一个光纤执行分布式声感测以便沿着铁路提供多个纵向声传感器部分；分析来自所述声传感器部分的声响应以检测指示列车已分离的识别标志。因此本专利技术的该方面的方法使用光纤分布式声感测（DAS）的原理。分布式声感测是一种已知类型的感测，其中光纤被部署为感测纤维并且用电磁辐射反复地被询问以便提供沿着其长度的声活动的感测。通常，辐射的一个或多个输入脉冲被发射到光纤中。通过分析从纤维内反向散射的辐射，纤维可以有效地被分成可以是邻接的（但不是必须的）多个离散感测部分。在每个离散感测部分之内，纤维的机械扰动（例如归因于入射声波的应变）引起从该部分反向散射的辐射的性质的变化。该变化可以被检测和分析并且被用来给出在该感测部分处纤维的扰动强度的度量。因此，DAS传感器有效地充当光纤的声感测部分的线性感测阵列。纤维的感测部分的长度由询问辐射的特性和应用于反向散射信号的处理来确定，但是通常可以使用大约几米到几十米量级的感测部分。如在该说明书中使用的那样，术语“分布式声感测”将被看作意指通过光学询问光纤来进行感测以便提供沿着纤维纵向分布的多个离散声感测部分，并且术语“分布式声传感器”应该被相应地解释。术语“声的”将意指可导致光纤上的应变变化的任何类型的压力波或机械扰动，并且为了避免怀疑，术语“声的”被看作包括超声和次声波以及地震波。DAS可以被操作用来在长的纤维长度上提供许多感测通道，例如DAS可以被应用在具有10m长的量级的邻接感测通道的长达40km或更多的纤维长度上。因此长的铁路长度可以被监测但是要以高空间分辨率采样。对于更长的大约40km的长度而言，可以以各种间隔部署几个DAS传感器单元以便提供对铁路的任何期望长度的连续监测。检测在多个分离通道（其在铁路的长的长度上可以是邻接的）上的声信号的能力允许如将在下面更详细描述的那样检测指示列车分离（即列车分裂）的信号。检测指示列车已分离的识别标志可以包括：检测与列车的第一部分相关联的第一声事件和与列车的第二不同部分相关联的第二声事件，以及检测第一声事件和第二声事件之间的分离（即距离）超出阈值。换言之，该方法可以包括使用来自（多个）DAS传感器的声响应来标识列车的不同部分。将会认识到，在列车沿着铁路移动时它在其行进所沿着的轨道的区段中产生相当大的噪声。在本专利技术中，随着列车移动而由列车产生的声信号被检测并且用于区分列车的不同部分。当列车移动时，可能会存在由车厢之间的耦合的正常操作引起的列车上（不是同一车厢/车架上）的任何两个给定位置之间的距离的某一改变。然而，对于列车上的任何两个给定位置，分离量将保持在一定范围之内（其将依赖于两个位置分开得有多远，例如在两个位置之间可以存在多少个耦合）。因此，该方法可以检测在列车的两个部分之间的分离是否超过阈值。该阈值将被清楚地设置在大于可能经历的正常距离变化量的某一水平。在一个实施例中，该方法包括：分析来自声传感器部分的声响应以便定位指示列车前部的声信号和与列车的后部相关联的声信号，以及确定指示列车的前部和后部的声信号之间的距离。在该实施例中，检测与列车的前部和后部相关联的声信号。这可以通过分析来自多个声传感器部分的声响应来执行以便检测来自纤维的延长长度（即来自多个邻接传感器部分）的声响应。如上面所提到的，列车将在它移动时创建声音，该声音将会被邻近轨道的相关部分的纤维的感测部分检测到。邻近列车的所有感测部分将检测到显著的声信号并且因此列车的位置将呈现为声噪声的连续区域。当然将会认识到，由列车产生的声音也将在列车的前部之前行进并且从火车向后行进，并且因此列车之前和之后的纤维区段也将因为列车移动而检测到噪声。然而，尽管与列车移动相关联的一些声音（诸如铁轨的响声）可以行进达相当大的距离，但当列车实际邻近感测部分时这样的声音将具有与检测到的声音不同的特性。因此，可以分析声响应以便检测指示列车邻近或非常靠近感测部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测列车的分离的方法，包括：对沿着铁路的长度部署的至少一个光纤执行分布式声感测以便沿着铁路提供多个纵向声传感器部分；分析来自所述声传感器部分的声响应以检测指示列车已分离的识别标志。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.01 GB 1201703.41.一种检测列车的一部分已经变得与列车的其余部分分离的方法，包括：对沿着铁路的长度部署的至少一个光纤执行分布式声感测以便沿着铁路提供多个纵向声传感器部分；分析来自所述声传感器部分的声响应以检测指示列车已分离的识别标志，其中所述检测所述识别标志包括检测与列车的第一部分相关联的第一声事件和与列车的第二不同部分相关联的第二声事件，以及检测第一声事件和第二声事件之间的分离超出阈值。2.根据权利要求1中所述的方法，包括分析来自声传感器部分的声响应以便定位指示列车的前部的声信号和与列车的后部相关联的声信号，以及重复地确定指示列车的前部和后部的声信号之间的距离。3.根据权利要求2中所述的方法，包括重复地确定指示列车的前部和后部的声信号之间的距离，以及检测所述距离是否增加超出阈值量。4.根据权利要求3中所述的方法，其中所述阈值基于先前确定的列车的前部和后部之间的距离。5.根据权利要求2至4任一项中所述的方法，其中检测与列车的前部和后部相关联的声信号分别包括标识指示列车的连续声扰动的开始和结束。6.根据权利要求2至4任一项中所述的方法，其中检测与列车的前部和后部相关联的声信号分别包括标识第一感测部分和最后感测部分以检测由轮副通过轨道特征而产生的声识别标志。7.根据权利要求1-4任一项中所述的方法，包括标识与列车的分离车厢相关联的声特征。8.根据权利要求7中所述的方法，包括标识与轮副相关联的声信号以及检测与不同轮副相对应的声信号之间的间隔。9.根据权利要求8中所述的方法，其中标识与轮副相关联的声信号包括标识来自所述声传感器部分的声响应中的相对强的宽带噪声分量。10.根据权利要求8或权利要求9中所述的方法，其中标识与轮副相关联的声信号包括标识与轮副通过轨道特征相关联的声信号。11.根据权利要求8或权利要求9中所述的方法，包括标识由同一车厢上的轮副生成的声特征之间的间隔以及由不同车厢上的轮副生成的特征之间的间隔。12.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J凯利，
申请(专利权)人：光学感应器控股有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB