一种光纤光栅传感器计轴方法、系统和设备技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤光栅传感器计轴方法、系统和设备。包括：分别对光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的上升阈值和第一下降阈值置初值；实时更新本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最值；当应变检测光栅有新的波长最大值时，更新对应的应变检测光栅波长第一下降阈值；实时更新第二下降阈值；根据应变检测光栅上升阈值和第二下降阈值，切换对应的应变检测光栅的状态，并更新上升阈值和第一下降阈值；当有任一应变检测光栅状态切换时，更新两个应变检测光栅组合状态及本次计轴过程中组合状态所构成的状态序列；根据状态序列进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数。通过动态调整的上升下降阈值，避免了漏计轴的情况。情况。情况。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅传感器计轴方法、系统和设备


[0001]本专利技术涉及轨道交通信号检测
，特别涉及一种光纤光栅传感器计轴方法、系统和设备。

技术介绍

[0002]计轴设备是保证铁路系统安全运营的最重要的信号检测设备，它通过对车轮轴数的检测判断铁路区段的占用或空闲状态。计轴技术判断区段占用情况的原理如下，对于某一区间，只要计轴传感器对进入区间的列车轴数的计数结果与对离开区间的列车轴数的计数结果不相等，那么就认为此区间被占用，否则认为此区间为空闲状态。
[0003]目前铁路系统中主要采用电磁式计轴传感器以及光纤光栅计轴传感器作为车轮经过检测的主流方案，基于光纤光栅传感技术的计轴传感器具有抗电磁干扰，传输距离长，绝缘耐腐蚀等优势。专利号为CN107921978A的专利技术中提出了基于光纤光栅测量车轮经过时剪切力的变化（光栅粘贴于轨腰）实现计轴的方法；专利号为CN113335338A的专利技术中提出了基于光纤光栅测量车轮经过时垂向力的变化（光栅固定于钢轨底部）实现计轴的方法。专利号为CN113335338A的专利技术中，根据车轮经过时两个应变检测光栅的状态变化组成的序列实现正向轴数和反向轴数的输出（与电磁计轴类似），在实际使用中，由于计轴传感器安装位置过车前后道床结构的变化，应变检测光栅的波形变化并不像电磁计轴波形一样完全左右对称，此外在重轴与轻轴交替时计轴波形也会出现较大差异，可能会存在漏记轴，影响行车安全。

技术实现思路

[0004]为了至少部分地解决现有技术存在的技术问题，专利技术人做出本专利技术，通过具体实施方式，提供一种光纤光栅传感器计轴方法、系统和设备。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种光纤光栅传感器计轴方法，包括以下步骤：分别设置所述光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的上升阈值初始值和第一下降阈值初始值；实时更新两个所述应变检测光栅的应变信号，所述应变信号包括应变检测光栅实时波长、本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值和波长最小值；根据所述应变检测光栅的应变信号，设置对应应变检测光栅的阈值对比量；建立从应变检测光栅的应变信号到对应的应变检测光栅上升阈值的第一映射关系；建立从应变检测光栅的应变信号到对应的应变检测光栅第一下降阈值的第二映射关系；当应变检测光栅有新的波长最大值时，根据所述第二映射关系，更新对应的应变检测光栅波长第一下降阈值；根据两个应变检测光栅对应的第一下降阈值，实时更新第二下降阈值；
根据应变检测光栅的当前状态、阈值对比量、上升阈值和第二下降阈值，切换对应的应变检测光栅的状态，并根据所述第一映射关系更新上升阈值，根据所述第二映射关系更新第一下降阈值；当有任一应变检测光栅状态切换时，更新所述两个应变检测光栅组合状态及本次计轴过程中所述两个应变检测光栅组合状态所构成的状态序列；根据预设的验证条件，对所述状态序列进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数。
[0006]可选的，所述分别设置所述光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的上升阈值初始值和第一下降阈值初始值，具体包括以下步骤：分别设置所述光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的上升阈值初始值为50pm；分别设置所述光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的第一下降阈值初始值为25pm。
[0007]可选的，所述根据所述应变检测光栅的应变信号，设置对应应变检测光栅的阈值对比量，具体包括以下步骤：将应变检测光栅实时波长减去本次计轴过程中波长最小值得到的差值，设置为阈值对比量。
[0008]可选的，所述建立从应变检测光栅的应变信号到对应的应变检测光栅上升阈值的第一映射关系，具体包括以下步骤：建立第一映射关系：根据应变检测光栅实时波长、本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最小值和第一可调参数，得到对应的应变检测光栅上升阈值。
[0009]可选的，所述根据应变检测光栅实时波长、本次计轴过程中波长最小值和第一可调参数，得到对应的应变检测光栅上升阈值，具体包括以下步骤：将应变检测光栅实时波长减去本次计轴过程中同一应变检测光栅波长最小值，加上第一可调参数，得到对应的应变检测光栅上升阈值。
[0010]可选的，所述第一可调参数为10pm。
[0011]可选的，所述建立从应变检测光栅的应变信号到对应的应变检测光栅第一下降阈值的第二映射关系，具体包括以下步骤：建立第二映射关系：根据本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值、本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最小值和第二可调参数，得到对应的应变检测光栅第一下降阈值。
[0012]可选的，所述根据本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值、本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最小值和第二可调参数，得到对应的应变检测光栅第一下降阈值，具体包括以下步骤：将本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值减去本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最小值，所得差值乘以第二可调参数，得到对应的应变检测光栅第一下降阈值。
[0013]可选的，所述第二可调参数为0.5。
[0014]可选的，所述根据两个应变检测光栅对应的第一下降阈值，实时更新第二下降阈值，具体包括以下步骤：
实时比较两个应变检测光栅对应的第一下降阈值的大小，使用所述两个第一下降阈值中的小值实时更新第二下降阈值。
[0015]可选的，所述根据应变检测光栅的当前状态、阈值对比量、上升阈值和第二下降阈值，切换对应的应变检测光栅的状态，并根据所述第一映射关系更新上升阈值，根据所述第二映射关系更新第一下降阈值，具体包括以下步骤：当应变检测光栅的状态为0，且对应的应变检测光栅阈值对比量大于对应的应变检测光栅上升阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为1，并根据所述第二映射关系更新对应的应变检测光栅第一下降阈值；当应变检测光栅的状态为1，且对应的应变检测光栅阈值对比量小于对应的应变检测光栅第二下降阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为0，并根据所述第一映射关系更新对应的应变检测光栅上升阈值；其中，应变检测光栅的状态为0表示列车不处于光纤光栅传感器敏感区域，应变检测光栅的状态为1表示列车正处于光纤光栅传感器敏感区域。
[0016]可选的，所述当有任一应变检测光栅状态切换时，更新所述两个应变检测光栅组合状态及本次计轴过程中所述两个应变检测光栅组合状态所构成的状态序列，具体包括以下步骤：将所述两个应变检测光栅的初始状态组合，得到所述两个应变检测光栅的初始组合状态；当有任一应变检测光栅状态切换时，将所述两个应变检测光栅的状态组合，更新所述两个应变检测光栅的组合状态；把更新得到的所述两个应变检测光栅的组合状态，列在上一个所述两个应变检测光栅的组合状态之后，构成本次计轴过程中所述两个应变检测光栅组合状态所构成的状态序列。
[0017]可选的，还包括：当输出带有列车行驶方向的轴数时，开始下一次计轴过程；其中，开始下一次计轴过程的同时，将输出带有列车行驶方向的轴数时的应变检测光栅实时波长，设为本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值初始值和波长最小值初始值。
[0018]第二方面，本专利技术实施例提供一种光纤光栅传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅传感器计轴方法，其特征在于，包括以下步骤：分别设置所述光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的上升阈值初始值和第一下降阈值初始值；实时更新两个所述应变检测光栅的应变信号，所述应变信号包括应变检测光栅实时波长、本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值和波长最小值；根据所述应变检测光栅的应变信号，设置对应应变检测光栅的阈值对比量；建立从应变检测光栅的应变信号到对应的应变检测光栅上升阈值的第一映射关系；建立从应变检测光栅的应变信号到对应的应变检测光栅第一下降阈值的第二映射关系；当应变检测光栅有新的波长最大值时，根据所述第二映射关系，更新对应的应变检测光栅波长第一下降阈值；根据两个应变检测光栅对应的第一下降阈值，实时更新第二下降阈值；根据应变检测光栅的当前状态、阈值对比量、上升阈值和第二下降阈值，切换对应的应变检测光栅的状态，并根据所述第一映射关系更新上升阈值，根据所述第二映射关系更新第一下降阈值；当有任一应变检测光栅状态切换时，更新所述两个应变检测光栅组合状态及本次计轴过程中所述两个应变检测光栅组合状态所构成的状态序列；根据预设的验证条件，对所述状态序列进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别设置所述光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的上升阈值初始值和第一下降阈值初始值，具体包括以下步骤：分别设置所述光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的上升阈值初始值为50pm；分别设置所述光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的第一下降阈值初始值为25pm。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述应变检测光栅的应变信号，设置对应应变检测光栅的阈值对比量，具体包括以下步骤：将应变检测光栅实时波长减去本次计轴过程中波长最小值得到的差值，设置为阈值对比量。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立从应变检测光栅的应变信号到对应的应变检测光栅上升阈值的第一映射关系，具体包括以下步骤：建立第一映射关系：根据应变检测光栅实时波长、本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最小值和第一可调参数，得到对应的应变检测光栅上升阈值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据应变检测光栅实时波长、本次计轴过程中波长最小值和第一可调参数，得到对应的应变检测光栅上升阈值，具体包括以下步骤：将应变检测光栅实时波长减去本次计轴过程中同一应变检测光栅波长最小值，加上第一可调参数，得到对应的应变检测光栅上升阈值。6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第一可调参数为10pm。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立从应变检测光栅的应变信号到对应的应变检测光栅第一下降阈值的第二映射关系，具体包括以下步骤：
建立第二映射关系：根据本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值、本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最小值和第二可调参数，得到对应的应变检测光栅第一下降阈值。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值、本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最小值和第二可调参数，得到对应的应变检测光栅第一下降阈值，具体包括以下步骤：将本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最大值减去本次计轴过程中同一应变检测光栅的波长最小值，所得差值乘以第二可调参数，得到对应的应变检测光栅第一下降阈值。9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述第二可调参数为0.5。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据两个应变检测光栅对应的第一下降阈值，实时更新第二下降阈值，具体包括以下步骤：实时比较两个应变检测光栅对应的第一下降阈值的大小，使用所述两个第一下降阈值中的小值实时更新第二下降阈值。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据应变检测光栅的当前状态、阈值对比量、上升阈值和第二下降阈值，切换对应的应变检测光栅的状态，并根据所述第一映射关系更新上升阈值，根据所述第二映射关系更新第一下降阈值，具体包括以下步骤：当应变检测光栅的状态为0，且对应的应变检测光栅阈值对比量大于对应的应变检测光栅上升阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为1，并根据所述第二映射关系更新对应的应变检测光栅第一下降阈值；当应变检测光栅的状态为1，且对应的应变检测光栅阈值对比量小于对应的应变检测光栅第二下降阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为0，并根据所述第一映射关系更新对应的应变检测光栅上升阈值；其中，应变检测光栅的状态为0表示列车不处于光纤光栅传感器敏感区域，应变检测光栅的状态为1表示列车正处于光纤光栅传感器敏感区域。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当有任一应变检测光栅状态切换时，更新所述两个应变检测光栅组合状态及本次计轴过程中所述两个应变检测光栅组合状态所构成的状态序列，具体包括以下步骤：将所述两个应变检测光栅的初始状态组合，得到所述两个应变检测光栅的初始组合状态；当有任一应变检测光栅状态切换时，将所述两个应变检测光栅的状态组合，更新所述两个应变检测光栅的组合状态；把更新得到的所述两个应变...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晟，张璐，吴春晓，李阳，林锦峰，代萌，王岁儿，张天赋，孙国营，
申请(专利权)人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：