CN101000253A - 利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法，采用了波分复用n个具有树脂保护层的相干性光纤光栅组在轨道交通的全程紧贴铁轨内侧。光纤光栅组间隔约为200～300米，相当于将一般轨道电路的闭塞区间缩短了10倍。当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡。光纤的一端通过环行器连接至行车指挥中心的多波长激光发射器，环行器的另一端连接光纤放大器，放大器后连接分波器，由分波器分出的波长经光电变换成电信号，将全部电信号输入到数字信号处理终端，可准确计算出列车所在的准确位置、速度和加速度，实现列车准确定位和实时追踪。

Description

利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法
技术领域
本发明的“利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法”属于轨道交通车-地通信和列车实时追踪技术领域，特别适用于高速铁路车-地通信和列车实时追踪技术领域。
背景技术
光纤光栅在温度、压力、拉力等光纤传感技术方面得到了较广泛的应用。但是用光纤光栅来实现利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法尚未见到有关的报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用了波分复用n个相干性光纤光栅组在轨道交通的全程紧贴铁轨内侧，这种光纤光栅组具有树脂保护层，相干性光纤光栅组的设置间隔约为200～300米，光纤的一端通过环行器连接至行车指挥中心的多波长激光发射器，环行器的另一端连接光纤放大器，放大器后连接分波器，由分波器分出的波长经光电变换成电信号，将全部电信号输入到数字信号处理终端；当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡，当机车达到该组件的中心位置时，该波长的振荡振幅达到最高点，这些不同波长的振荡振幅反向传向指挥中心，由环行器传至分波器，变成电信号后，进入数字信号处理终端，可准确计算出列车所在的准确位置、速度和加速度，实现列车准确定位和实时追踪。
本发明的有益效果；
目前我国铁路正在建设五条客运专线，并将建设京沪高速铁路线，这些铁路都采用无渣轨枕整体道床，这种整体道床中钢筋密布，相互连接，形成具有强度很高的钢筋混凝土整体道床，可大大减少路基的维护工作量，提高铁路使用效率和运输能力。但是由于在整体道床中钢筋密布，相互连接，造成在有渣轨枕的铁路线上所采用的轨道电路无法在无渣轨枕整体道床的线路上应用，将对闭塞区段的准确性产生严重的影响。而采用本发明“利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法”，不仅可以取代现有的轨道电路，而且可以获得列车的准确位置、运行的速度、加速度，实现列车的实时追踪，确保采用无渣轨枕整体道床的客运专线和京沪高速铁路线行车的安全，还可以提高铁路的运能，具有很大的经济效益和社会效益。
在目前北京的地铁系统中由于行车系统落后，行车间隔时间最小为3分30秒，平均为8分钟，造成了北京交通的窘境，尤其是在二线地铁东直门站，将修建由东直门至首都机场的轻轨地铁，目的是缓解城区至首都机场的交通压力。但是二环线已经是拥挤不堪，则东直门至首都机车的轻轨线就很难发挥作用。采用本发明“利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法”，可以取代旧的轨道电路，也可缩短地铁行车间隔，可以达到1分30秒的世界先进水平，可将地铁二号线的运能提高一倍，则东直门至首都机车的轻轨线就能发挥其效益，为解决2008年奥运会所面临的交通问题做出贡献。
附图说明
图1为相干性光纤光栅组构成示意图。
图2为在钢轨内侧粘贴相干性光纤光栅组结构示意图。
图3为利用在钢轨内侧粘贴相干性光纤光栅组所构成的列车的准确定位和实时追踪系统构成示意图。
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
具体实施方式
实施例1：如图1、2、3所示，本发明采用了波分复用n个相干性光纤光栅组(1)，在轨道交通的全程将n个波分复用的相干性光纤光栅组紧贴铁轨(2)内侧，光纤光栅组的末端接消除光纤端面反射(3)。这种光纤光栅组具有树脂保护层，光纤的一端通过环行器(4)连接至行车指挥中心的多波长激光发射器(5)，环行器的另一端经光放大器(6)后连接分波器(7)。
当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡。当机车达到该组件的中心位置时，该波长的振荡振幅达到最高点。随着机车离开中心位置，振荡振幅也将相应减小。
在整个行车调度区内，由n个相干性光纤光栅组所组成，机车到达每一个相干性光纤光栅组都将产生不同波长的振荡振幅由小到大、由大到小的过程。
这些不同波长的振荡振幅反向传向指挥中心，由环行器传至分波器。通过高速光开关(8)后进入O/E变换器(9)，将每个波长的振荡振幅变成电信号，这些不同波长的振荡振幅变化情况由数字信号处理系统(10)进行放大、滤波及判决处理后进入计算机主机(11)，计算机主机(11)与储存有三维电子地图的服务器(12)交换数据，并准确计算出控制区间内各趟列车所在的准确位置、速度和加速度等信息，然后在大屏幕(13)进行显示。
由于光纤光栅组是与铁轨粘接在一起的，所以由这种光纤光栅组传输到指挥中心的信息是安全的信息，与轨道信息是一样安全的。所不同的是，轨道电路所传输的信息仅仅是知道列车在某个闭塞区间里行驶，闭塞区间一般为2～3公里，所以轨道电路所传输的信息不能准确判断列车在这个闭塞区间里准确位置和行车速度。而由波分复用光纤光栅组与铁轨粘接在一起所传输的信息可以准确知道列车所在的位置，如果需要的话，可以精确到米级。实际上列车起码由十几节车厢所组成，所以相干性光纤光栅组可以每隔200～300米设置一个，就可以实现列车的准确定位和实时追踪。
这就是说，本发明“利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法”将闭塞区段减至200～300米。对于运输效率来讲，这就是移动自动闭塞。
实施例2：本发明采用了波分复用n个具有树脂保护层的相干性光纤光栅组在轨道交通的全程紧贴铁轨内侧。光纤光栅组间隔约为200～300米，相当于将一般轨道电路的闭塞区间缩短了10倍。当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡。当机车达到该组件的中心位置时，该波长的振荡振幅达到最高点。随着机车离开中心位置，振荡振幅也将相应减小。光纤的一端通过环行器连接至行车指挥中心的多波长激光发射器，环行器的另一端连接光纤放大器，放大器后连接分波器，由分波器分出的波长经光电变换成电信号，将全部电信号输入到数字信号处理终端，可准确计算出列车所在的准确位置、速度和加速度，实现列车准确定位和实时追踪。

Claims (1)

1.一种利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法，其特征是：采用了波分复用n个相干性光纤光栅组在轨道交通的全程紧贴铁轨内侧，这种光纤光栅组具有树脂保护层，相干性光纤光栅组的设置间隔约为200～300米，光纤的一端通过环行器连接至行车指挥中心的多波长激光发射器，环行器的另一端连接光纤放大器，放大器后连接分波器，由分波器分出的波长经光电变换成电信号，将全部电信号输入到数字信号处理终端；当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡，当机车达到该组件的中心位置时，该波长的振荡振幅达到最高点，这些不同波长的振荡振幅反向传向指挥中心，由环行器传至分波器，变成电信号后，进入数字信号处理终端，可准确计算出列车所在的准确位置、速度和加速度，实现列车准确定位和实时追踪。
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