CN103465935A - 铁路落石预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路落石预警方法，包括如下步骤：提供随铁轨振动产生应变的光纤光栅；利用光纤光栅解调仪器获取反映从光纤光栅反射回的光的波长变化的电信号；基于电信号获取从光纤光栅反射回的光的波长变化信息；和基于该波长变化信息确定是否发出报警。

Description

铁路落石预警方法

本申请为申请日为2009年11月30日、申请号为200910238682.9、发明名称为“铁路落石预警系统及铁路落石预警方法”的专利申请的分案申请

技术领域

本发明涉及利用光纤光栅的铁路落石预警系统和铁路落石预警方法。

背景技术

对于铁路沿线的边坡而言，一旦发生崩塌落石，将对铁路、在铁路运输生产、安全管理、运营效率以及经济效益产生巨大的影响。消除或减小崩塌落石的各种诱发因素及其程度，在某种程度上可以起到防范作用，但是不能从根本上解决崩塌落石对沿线铁路构成的威胁。

因此，现实中存在对崩塌落石的落到铁轨上的情况进行预警的迫切需要。常用的方法有：

电测方法，采用应变电阻，其精度低，抗干扰能力差，寿命短，现场需要用电源，信号难以远距离传输，不适合长期监测。

GPS方法，采用卫星定位系统，其现场设备需维护，现场需要电源，特殊地域无法取得信号，特别是无法测得地质内部的应力变化，所以无法对塌方进行预报，如进行多点监测，则该系统造价昂贵。

图像法，采用室外摄像法，比较直观。但雨、雾和雪天难以识别，不能预报，且现场需要电源，设备容易被破坏。

在现有技术中，常用的测量振动的传感器包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器。但是，上述传感器都基于将机械能转换成电能的原理。利用上述传感器感测铁轨或枕木的振动时，由于铁轨附近存在形成干扰源的高压电源，因此，上述电传感器在高磁场、高电场的环境下存在测量精度不高的问题。

而光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、尺寸小(标准裸光纤为125um)、重量轻的优点。

发明内容

基于上述问题提出本发明。

根据本发明的一个方面，一种铁路落石预警系统，包括：光纤光栅振动传感部件，包括基部和与所述基部连接的自由的端部，所述基部刚性连接到铁路的铁轨或枕木上，所述端部适于随铁轨或枕木的振动而振动；和光纤光栅，所述光纤光栅的两端分别连接在基部和端部上，并适于基于端部的振动而产生应变；光纤光栅解调仪器，所述光纤光栅解调仪器将光源发出的光导引到所述光纤光栅，接收从光纤光栅反射回的光、并输出反映该反射回的光由应变导致的波长变化的电信号；和分析报警装置，所述分析报警装置获取从光纤光栅反射回的光的波长变化信息从而确定是否发出铁轨存在故障的报警，其中所述波长变化信息至少包括光的波长变化幅值。

有利地，所述系统还包括基部和与所述基部连接的自由的端部，所述基部刚性连接到铁路的铁轨或枕木上，从而所述端部适于随铁轨或枕木的振动而振动，其中所述光纤光栅的两端分别连接在基部和端部上。基部可以通过振动放大臂连接到端部，进而，所述光纤光栅固定在光纤光栅应变片上，所述光纤光栅应变片的两端分别固定在基部和端部上。

有利地，所述光纤光栅振动传感部件为多个且沿铁轨依次间隔开布置。

进一步地，一根光缆将从宽带光源发出的光导引到每一个光纤光栅从而串联光纤光栅，其中每一个光纤光栅反射该光中对应波长范围的光，且所述对应波长范围彼此不重叠；且所述光纤光栅解调仪器接收从各个光纤光栅反射回的光并输出反映该反射回的光的波长的变化的电信号。

或者进一步地，所述光纤光栅振动传感部件分为多组，每组分配一根光缆，所述多个光纤光栅振动传感部件组沿铁轨依次间隔开布置；每一根光缆将宽带光源发出的光导引到相应的一个光纤光栅振动传感部件组中的每一个光纤光栅从而串联该组中的光纤光栅，其中每组中的每一个光纤光栅反射该光中对应波长范围的光，且所述对应波长范围彼此不重叠；且所述光纤光栅解调仪器接收从各个光纤光栅反射回的光并输出反映该反射回的光的波长的变化的电信号。

有利地，所述光纤光栅振动传感部件安装在铁轨的下方。这也有助于保护光纤光栅。

根据本发明的铁路落石预警系统结构简单，动态响应好，灵敏度好，分辨率强，能测量0.01um甚至更微小的位移，由于本身具备光纤光栅特性，即，在光纤光栅中可见光传输的振动信号不会受到铁路周围电磁场(例如由高压线产生)的干扰，所以在高电压、强磁场的环境下能够保证信号不失真并能正常传输。

根据本发明的另一方面，提出了铁路落石预警方法，包括：步骤1：提供随铁轨振动产生应变的光纤光栅；步骤2：利用光纤光栅解调仪器获取反映从所述光纤光栅反射回的光的波长变化的电信号；步骤3：基于所述电信号获取从光纤光栅反射回的光的波长变化信息，其中所述波长变化信息至少包括光的波长变化幅值；和步骤4：基于该波长变化信息确定是否发出报警。

可选地，步骤1包括：提供基部和与所述基部连接的自由的端部，所述基部刚性连接到铁路的铁轨或枕木上，从而所述端部适于随铁轨或枕木的振动而振动，所述光纤光栅的两端分别连接在基部和端部上。进一步地，基部通过振动放大臂连接到端部，所述光纤光栅固定在光纤光栅应变片上，所述光纤光栅应变片的两端分别固定在基部和端部上。

可选地，所述光纤光栅为单个，所述步骤4包括：在光的波长变化幅值超过第一阈值、且排除火车通过的情况时，发出铁轨出现故障的报警。其中，在至少以下情况之一，确定火车通过：光的波长变化幅值逐渐增加从而达到或超过第一阈值；光的波长变化幅值在达到或超过第一阈值之后在预定时间段内周期性地达到或超过第一阈值。

或者可选地，所述光纤光栅为单个，所述步骤4包括：在光的波长变化幅值瞬时超过第一阈值并快速衰减后，发出所述光纤光栅处的铁轨附近出现故障的报警。

可选地，所述光纤光栅为沿铁轨依次布置的多个光纤光栅，所述步骤4包括：在从一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值超过第一阈值、且排除火车通过的情况时，发出铁轨出现故障的报警。其中，在至少以下情况之一，确定火车通过：从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值逐渐增加从而达到或超过第一阈值；从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值在达到或超过第一阈值之后在预定时间段内周期性地达到或超过第一阈值；从在火车行进方向上在所述一个光纤光栅前方的多个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值依次达到或超过第一阈值后，从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值达到或超过第一阈值；在从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值达到或超过第一阈值之后，从在火车行进方向上在所述一个光纤光栅后方的多个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值依次达到或超过第一阈值。

或可选地，所述光纤光栅为沿铁轨依次布置的多个光纤光栅，所述步骤4包括：在从一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值瞬时达到或超过第一阈值并且快速衰减后，发出铁轨出现故障的报警。有利地，所述方法还包括步骤5：在发出报警的情况下，确定反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅，从而指示在该确定的光纤光栅附近的铁轨出现故障。其中步骤5可进一步包括：确定反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅，从而指示在反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅与反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅之间的铁轨出现故障。基于步骤5可以确定铁轨出现故障的大致地点。

有利地，所述步骤4还包括：在从一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值没有达到第一阈值的情况下，在从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值和从与所述一个光纤光栅相邻的另一光纤光栅反射回的波长变化幅值中的至少一个瞬时超过小于第一阈值的第二阈值并快速衰减时，发出铁轨出现故障的报警。有利地，所述方法还包括步骤5：在发出报警的情况下，确定反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅，从而指示在反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅附近的铁轨出现故障。其中，步骤5可以进一步包括：确定反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅，从而指示在反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅与反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅之间的铁轨出现故障。基于步骤5可以确定铁轨出现故障的大致地点。

根据本发明的铁路落石预警方法，动态响应好，灵敏度好，分辨率强，能测量0.01um甚至更微小的位移，由于本身具备光纤光栅特性，即，在光纤光栅中可见光传输的振动信号不会受到铁路周围电磁场(例如由高压线产生)的干扰，所以在高电压、强磁场的环境下能够保证信号不失真并能正常传输。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的光纤光栅振动传感部件的振动结构的示意图；

图2显示将光纤光栅应变片固定到图1所示的振动结构上的示意图；

图3显示将图2所示的光纤光栅振动传感部件安装到铁轨上的示意图；

图4是本发明的光纤光栅振动传感部件的振动结构的变型的示意图；

图5是本发明的光纤光栅振动传感部件的振动结构的又一变型的示意图；

图6是本发明的铁路落石预警系统的示意图；

图7是本发明的铁路落石预警系统的一个实施例的示意图；

图8是当较大的石头落到铁轨上时利用本发明的铁路落石预警系统获得的波形图；和

图9是当火车通过时利用本发明的铁路落石预警系统获得的波形图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

本发明是基于光纤光栅的应用。下面首先描述根据本发明的光纤光栅振动传感部件10。

图1、图2和图3显示本发明的光纤光栅振动传感部件10。具体地，图1是本发明的光纤光栅振动传感部件的振动结构的示意图；图2显示将光纤光栅应变片固定到图1所示的振动结构上的示意图；图3显示将图2所示的光纤光栅振动传感部件安装到铁轨上的示意图。

如图1和图2所示，光纤光栅振动传感部件10包括：基部1和与基部1连接的自由的端部2，基部1刚性连接到铁轨5上，从而端部2适于随铁轨5的振动而振动；和光纤光栅，光纤光栅的两端分别连接在基部1和端部2上，并适于随端部2的振动而产生应变。不过，光纤光栅可以固定在光纤光栅应变片4上，而光纤光栅应变片4的两端4a、4b分别固定在基部1和端部2上。光纤光栅应变片4可以通过电焊、粘附等方式固定在基部1和端部2上。

需要指出的是，虽然下面的描述是基于光纤光栅应变片4的，但是，也可以适用于光纤光栅。

需要注意的是，这里的固定既可以表示直接固定也可以表示间接固定，只要端部2适于随铁轨5的振动而振动即可。如图3所示，在本实施例中，基部1被直接地刚性固定在铁轨5，用于检测铁轨5的振动。但是，需要说明的是，基部1也可以通过其它中间物被间接地固定到铁轨5上。基部1也可以固定在枕木上。

为了便于说明，如图1所示，不妨定义X方向为光纤光栅振动传感部件10的横向方向(或称为宽度方向)，Y方向为光纤光栅振动传感部件10的纵向方向(或称为长度方向)，Z方向为光纤光栅振动传感部件的高度方向(或称为厚度方向)。

如图1-3中所示，光纤光栅振动传感部件10还可以包括振动放大臂(或悬臂梁)3，基部1通过振动放大臂3连接到端部2。

振动放大臂3可以为等强度应变梁。即振动放大臂3沿纵向方向的变形是线性的，在此情况下，光纤光栅应变片4中的光纤沿纵向方向产生线性变形。可以将振动放大臂3设计成大致三角形，即振动放大臂3的宽度从基部1向端部2逐渐减小。当然，也可以将振动放大臂3设计成楔形，即振动放大臂3的厚度从基部1向端部2逐渐减小。当然，也可以使用任何公知技术来设计振动放大臂3，使之具有等强度应变梁的性质。不过，振动放大臂3也可以不是等强度应变梁。

基部1、端部2和振动放大臂3可以形成为一体件。但是，需要说明的是，本发明不局限于此，基部1、端部2和振动放大臂3也可以是以可拆卸的方式相互连接在一起的三个独立构件。

为了放大端部2的振动，基部1的上表面1a和/或所述端部2的上表面2a高出振动放大臂3的上表面3a，且光纤光栅应变片4的两端4a、4b分别固定或贴附在基部1的上表面1a和端部2的上表面2a上，如图2所示。这样，基于端部2振动的放大，光纤光栅应变片4的反应将更加灵敏。

光纤光栅应变片4可以与振动放大臂3上、下平行地延伸，以便反映或检测振动放大臂3的应变。

在本实施中，端部2可以开设有朝内的槽口2c，从而使得基部1、端部2和振动放大臂3形成的一体件的纵向截面具有呈

形的开口，当然，该一体件的纵向截面也可以具有呈

形的开口。

该一体件也可以具有不同的形式。如图4中所示，端部2设计成实心质量块，而不存在朝内的槽口2c。从而使得基部1、端部2和振动放大臂3形成的一体件的纵向截面具有矩形开口。

端部2具有预定的质量，从而构成振动质量块。请注意，振动放大臂3的厚度通常较薄。如图5中所示，在端部2上还可以附接有附加质量块6，用于调节端部2的总质量。附加质量块6可通过螺钉连接在端部2上。

下面以图1-3中为例说明根据本发明的光纤光栅振动传感部件的工作原理：当铁轨5振动时，基部1振动，端部2也随之振动，振动放大臂3在作为质量块的端部2的作用下，产生受迫振动，使振动放大，从而振动放大臂3能够对光纤光栅应变片4产生一个较大的往复拉压动作，从而光纤光栅产生应变，这使得通过光纤光栅的光的波长发生变化，通过光缆，将这种波长变化反射回光纤光栅解调仪器，转化成电信号，基于该电信号可以进行分析。

本发明的光纤光栅振动传感部件10有高的灵敏度。例如，传统的电传感器在加上放大器的情况下基本能测到10^-6次方的数量级，而光纤光栅传感部件最基本的波长变化为10^-9次方，是传统的电传感器的灵敏度的1000倍。光纤光栅振动传感部件10可以应用到高磁场电场的工作环境下，这是电传感器不能比拟的。另外，光纤光栅振动传感部件耐温性好(工作温度上限可达400℃-600℃)、复用能力强。

基于上述原理，本发明提出一种铁路落石预警系统100，如图6中所示，该系统100包括：上述的光纤光栅振动传感部件10；光纤光栅解调仪器20，光纤光栅解调仪器20将光源发出的光导引到光纤光栅、接收从光纤光栅反射回的光、并输出反映该反射回的光由应变导致的波长变化的电信号；和分析报警装置30，分析报警装置30获取从光纤光栅反射回的光的波长变化信息从而确定是否发出铁轨5存在故障的报警，其中所述波长变化信息至少包括光的波长变化幅值。分析报警装置30可以由计算机系统完成。

系统100可以仅仅包括一个光纤光栅振动传感部件10，也可以包括多个沿铁轨5依次间隔开(例如分隔开50米)布置的光纤光栅振动传感部件10。

在设置多个光纤光栅振动传感部件10的情况下，如图7中所示，可以利用一根光缆21将从宽带光源发出的光导引到每一个光纤光栅从而串联光纤光栅，其中每一个光纤光栅反射该光中对应波长范围的光，且所述对应波长范围彼此不重叠；且光纤光栅解调仪器20接收从各个光纤光栅反射回的光并输出反映该反射回的光的波长的变化的电信号。

能串联的光纤光栅振动传感部件10的数量取决于光纤光栅解调仪器20的扫描波长范围、通道数量、及被测振动信号的强度，一般一个通道能串联20个光纤光栅振动传感部件10，即一根光缆就可串联20个光纤光栅振动传感部件10。而传统电的传感器就需要有相应的20根电缆。而且，光缆或光纤传输距离远(光纤光栅振动传感部件到光纤光栅解调仪器可达几公里)，这样，在材料成本，工程施工上本发明都具有明显的优势。

在设置多个光纤光栅振动传感部件10的情况下，光纤光栅振动传感部件10也可以分为多组，每组分配一根光缆21，多个光纤光栅振动传感部件组沿铁轨5依次间隔开布置；每一根光缆21将宽带光源发出的光导引到相应的一个光纤光栅振动传感部件组中的每一个光纤光栅从而串联该组中的光纤光栅，其中每组中的每一个光纤光栅反射该光中对应波长范围的光，且所述对应波长范围彼此不重叠；且光纤光栅解调仪器20接收从各个光纤光栅反射回的光并输出反映该反射回的光的波长的变化的电信号。例如，光纤光栅振动传感部件10为60个，且被分为多组，例如3组，每组20个，光缆为多根，例如3根。需要注意的是光纤光栅振动传感部件10的个数和分组数不限于此。

光纤光栅振动传感部件10可以安装在铁轨5或枕木的下方，也可以安装在其它位置。

因为一个光纤光栅与一个光缆内某段波长的光对应，所以基于该段波长的光或该段波长的光的反射光可以确定与该光缆耦合或连接的光纤光栅(光纤光栅振动传感部件)，从而在出现例如某波段反射回的光的波长变化瞬时超过第一阈值时，可以确定相应的光纤光栅(光纤光栅振动传感部件)的位置。

本发明人也提出了一种铁路落石预警方法，该方法包括：步骤1：提供随铁轨5振动产生应变的光纤光栅；步骤2：利用光纤光栅解调仪器20获取反映从所述光纤光栅反射回的光的波长变化的电信号；步骤3：基于所述电信号获取从光纤光栅反射回的光的波长变化信息，其中所述波长变化信息至少包括光的波长变化幅值；和步骤4：基于该波长变化信息确定是否发出报警。

其中，步骤1包括：提供基部1和与基部1连接的自由的端部2，基部1刚性连接到铁轨5或枕木上，从而端部2适于随铁轨5或枕木的振动而振动，所述光纤光栅的两端分别连接在基部和端部上。基部1可以通过振动放大臂3连接到端部2，所述光纤光栅固定在光纤光栅应变片上，所述光纤光栅应变片的两端分别固定在基部1和端部2上。

在光纤光栅为单个的情况下，所述步骤4包括：在光的波长变化幅值超过第一阈值、且排除火车通过的情况时，发出铁轨5出现故障的报警。其中：在至少以下情况之一，确定火车通过：光的波长变化幅值逐渐增加从而达到或超过第一阈值；光的波长变化幅值在达到或超过第一阈值之后在预定时间段内周期性地达到或超过第一阈值。附图9中示出了上面提到的两种情况。

或者，在光纤光栅为单个的情况下，所述步骤4包括：在光的波长变化幅值瞬时超过第一阈值并快速衰减后，发出所述光纤光栅处的铁轨5附近出现故障的报警。附图8示出了这种情况。

在所述光纤光栅为沿铁轨5依次布置的多个光纤光栅的情况下，所述步骤4包括：在从一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值超过第一阈值、且排除火车通过的情况时，发出铁轨5出现故障的报警。其中：在至少以下情况之一，确定火车通过：从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值逐渐增加从而达到或超过第一阈值；从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值在达到或超过第一阈值之后在预定时间段内周期性地达到或超过第一阈值；从在火车行进方向上在所述一个光纤光栅前方的多个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值依次达到或超过第一阈值后，从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值达到或超过第一阈值；在从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值达到或超过第一阈值之后，从在火车行进方向上在所述一个光纤光栅后方的多个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值依次达到或超过第一阈值。

或者，在所述光纤光栅为沿铁轨5依次布置的多个光纤光栅的情况下，所述光纤光栅为沿铁轨5依次布置的多个光纤光栅，所述步骤4包括：在从一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值瞬时达到或超过第一阈值并且快速衰减后，发出铁轨5出现故障的报警。

为确定发生故障地点，在包括沿铁轨5依次布置的多个光纤光栅时，所述方法还包括步骤5：在发出报警的情况下，确定反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅，从而指示在该确定的光纤光栅附近的铁轨出现故障。进一步地，步骤5还包括：确定反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅，从而指示在反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅与反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅之间的铁轨出现故障。

在落石落在两个光纤光栅之间时，从光纤光栅反射回的光的波长变化幅值可能没有达到第一阈值，此时所述步骤4还包括：在从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值和从与所述一个光纤光栅相邻的另一光纤光栅反射回的波长变化幅值中的至少一个瞬时达到或超过小于第一阈值的第二阈值并快速衰减时，发出铁轨出现故障的报警。此时，为确定发生故障地点，所述方法还包括步骤5：在发出报警的情况下，确定反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅，从而指示在反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅附近的铁轨出现故障。为进一步确定故障地点，步骤5还可以包括：确定反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅，从而指示在反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅与反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅之间的铁轨出现故障。

需要注意的是，上述第一阈值和第二阈值可以基于铁轨下方的地质构造，例如是岩石还是沙土，铁轨上方可能的落石的密度、硬度、体积、下落高度，光纤光栅或光纤光栅振动传感部件的安装位置、安装方式，枕木的材料等等确定。

另外，可以在野外设置太阳能电池或大容量蓄电池为光纤光栅解调仪器20提供电力。

本发明的铁路落石预警系统和铁路落石预警方法的报警的准确度或对铁轨振动情况的监测的准确度可以通过提高光纤光栅解调仪器20的主频，例如1000Hz，2000Hz或更高。

对于上面提到的瞬时增加中的“瞬时”，表示相对于光纤光栅解调仪器20的主频，时间非常短，例如，对于1000Hz的主频，瞬时可以表示0.001-0.005秒或其它类似数量级的时间，具体的时间同样可以基于铁轨下方的地质构造，例如是岩石还是沙土，铁轨上方可能的落石的密度、硬度、体积、下落高度，光纤光栅或光纤光栅振动传感部件的安装位置、安装方式，枕木的材料等等确定。而上面提到的逐渐增加中的“逐渐”，表示相对于“瞬时”而言，要慢得多，尽管在实际中，可能仅仅是例如0.1秒的时间，具体的时间与火车车速、火车载重、火车类型等有关。上面提到的预定时间段可选地，表示1-10秒的时间。

在本发明中，报警可以采用如下方式：现场声光报警。在装有预警系统的铁路两端的车站均设有音响报警器和报警灯，用于提醒火车司机和相关人员；监控室报警，用于引起监控室值班人员的注意；远程报警，主要利用手机GSM短信技术，自动将险情发送给相关领导以及铁路巡检人员的手机上，以便第一时间采取相关措施。当然可根据用户需求加设其他报警方式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种铁路落石预警方法，包括：

步骤1：提供随铁轨振动产生应变的光纤光栅；

步骤2：利用光纤光栅解调仪器获取反映从所述光纤光栅反射回的光的波长变化的电信号；

步骤3：基于所述电信号获取从光纤光栅反射回的光的波长变化信息，其中所述波长变化信息至少包括光的波长变化幅值；和

步骤4：基于该波长变化信息确定是否发出报警，

其中，

所述光纤光栅为沿铁轨依次布置的多个光纤光栅，所述步骤4包括：在从一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值超过第一阈值、且排除火车通过的情况时，发出铁轨出现故障的报警；且

在至少以下情况之一，确定火车通过：

从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值逐渐增加从而达到或超过第一阈值；

从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值在达到或超过第一阈值之后在预定时间段内周期性地达到或超过第一阈值；

从在火车行进方向上在所述一个光纤光栅前方的多个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值依次达到或超过第一阈值后，从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值达到或超过第一阈值；

在从所述一个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值达到或超过第一阈值之后，从在火车行进方向上在所述一个光纤光栅后方的多个光纤光栅反射回的光的波长变化幅值依次达到或超过第一阈值。

2.根据权利要求1所述的铁路落石预警方法，其特征在于，

步骤1包括：提供基部和与所述基部连接的自由的端部，所述基部刚性连接到铁路的铁轨或枕木上，从而所述端部适于随铁轨或枕木的振动而振动，所述光纤光栅的两端分别连接在基部和端部上。

3.根据权利要求2所述的铁路落石预警方法，其特征在于，

基部通过振动放大臂连接到端部，所述光纤光栅固定在光纤光栅应变片上，所述光纤光栅应变片的两端分别固定在基部和端部上。

4.根据权利要求1所述的铁路落石预警方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤5：在发出报警的情况下，确定反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅，从而指示在该确定的光纤光栅附近的铁轨出现故障。

5.根据权利要求4所述的铁路落石预警方法，其特征在于，

步骤5进一步包括：确定反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅，从而指示在反射回的光的波长变化幅值最大的光纤光栅与反射回的光的波长变化幅值第二大的光纤光栅之间的铁轨出现故障。

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