CN109398420A - 悬挂式单轨列车位置识别方法和识别传感器安装结构 - Google Patents

Abstract

悬挂式单轨列车位置识别方法和识别传感器安装结构，本发明涉及轨道交通技术。本发明的识别方法包括下述步骤：1)在预定轨道区段的线路两端安装光纤光栅传感器，2)通过光纤光栅传感器监测轨道梁检测点的形变量，3)通过检测点的形变量判断该检测点处是否有列车，进而实现列车位置识别。传统的列车地面定位设备主要采用轨道电路和计轴设备，不适应于悬挂式单轨交通的列车位置识别，本发明利用光纤光栅传感器，解决了在悬挂式单轨交通列车位置识别功能。

Description

悬挂式单轨列车位置识别方法和识别传感器安装结构

技术领域

本发明涉及轨道交通技术。

背景技术

悬挂式单轨交通系统也称为空中轨道列车(简称空轨)，是单轨交通制式的一种。轨道梁在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中，车辆转向架置于下开口的轨道梁内，车厢悬挂于轨道梁下方运行，如图3。传统的列车定位地面设备主要采用轨道电路和计轴设备，其中轨道电路是利用列车车辆的导体特性，当列车进入轨道区段，轨道电流通过列车轮对分路，致使轨道继电器落下，实现轨道区段的占用检查，计轴设备利用列车钢制车轮经过电磁传感器的发送端和接收端之间，引起磁场的变化，通过分析这种变化统计进入和驶离的轮对数，判断轨道区段的占用情况。由于悬挂式单轨与传统轮轨系统的车辆完全不一样，悬挂式单轨车辆走行轮和导向轮均采用实心橡胶轮胎，并在钢制轨道梁内的走行面上运行。因此，悬挂式单轨交通没有轨道电路与计轴设备的安装和使用条件。

发明内容

针对上述提到的传统的列车定位地面设备在悬挂式单轨交通系统的不适应性，本发明提出一种悬挂式单轨列车位置识别方法和识别传感器安装结构，能够实现列车位置的准确识别。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，悬挂式单轨列车位置识别方法，包括下述步骤：

1)在预定轨道区段的线路两端，分别成对安装光纤光栅传感器，

2)通过光纤光栅传感器监测轨道梁检测点的形变量，

3)通过检测点的形变量判断该检测点处是否有列车，进而实现列车位置识别。

进一步的，所述光纤光栅传感器安装于轨道梁的固定连接轨道板下方。

本发明提供悬挂式单轨列车位置识别系统，包括：

安装于预定轨道区段线路两端的光纤光栅传感器；

与光纤光栅传感器形成通信连接的监控主机。

本发明还提供一种悬挂式单轨列车位置识别传感器安装结构，包括轨道梁和光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器安装于轨道梁的固定连接轨道板下方。

本发明的有益效果：传统的列车地面定位设备主要采用轨道电路和计轴设备，不适应于悬挂式单轨交通的列车位置识别，本发明利用光纤光栅传感器，解决了在悬挂式单轨交通列车位置识别功能；本发明所述的系统室外设备只有传输光缆和光纤光栅传感器，减少了轨旁设备，易于维护；本发明所述的系统采用的是光学元件，不同于电气元件，不受传输阻抗影响，属于节能系统。

附图说明

图1为本发明的系统整体布置示意图。

图2为光纤光栅传感器在轨道梁上安装的横截面示意图。

图3为单个轨道梁整体结构图。

图4为传感器沿轨道的分布示意图。

具体实施方式

本发明提供一种用光纤光栅传感器解决悬挂式单轨列车位置识别的方法，该方法在划分的轨道区段两端各安装一对光纤光栅传感器，信号发送器通过光缆传输将光信号发送给光纤光栅传感器，当列车通过时，轨道梁因压力发生形变，光纤光栅传感器检测到形变状况，将变化波长的光信号通过电缆反馈给解调仪，解调仪将解调数据发送给工控机用于识别列车在轨道区段的占用状态，并统计车轮对数。

本发明同时还提供了一种实现上述方法的系统，该系统包括光纤光栅传感器、光缆、解调仪、网线、监控主机(工控机)，光纤光栅传感器通过感应轨道梁的形变来实现数据测量，光缆和网线分别传输光信号与解调数据，解调仪发送和接收光信号，并解调光信号，将数据发送给工控机，工控机通过相应的软件对数据进行识别，并通过逻辑判断，确认列车占用轨道区段的状态，从而识别出列车位置。

所述的光纤光栅传感器成对布置，在轨道区段两端各设一对，每一对沿着轨道梁一前一后布置，光纤光栅传感器通过封装后以焊接的方式固定安装在轨道梁下端固定连接轨道板下方，具体布置如图3所示。

光缆是室外设备光纤光栅传感器与信号设备室内的解调仪之间光信号的传输通道，光缆采用单芯光缆，一端与解调仪相连接，一端与光纤光栅传感器相连接，光信号的输入和输出共用同一根芯线；

所述的光缆，采用马脚和不锈钢扎带，通过焊接方式进行固定。

所述的解调仪主要包含两部分，一部分是信号发射器，用于产生相应的光信号，一部分是解调器，解调光纤光栅传感器反馈回来的光信号，并将解调数据发送给工控机。

工控机配置了相应的软件，可用于对解调数据进行图形显示、统计列车轮对数、判断轨道区段占用情况、设置传感器参数、存储数据等功能。

实施例

如图1所示，用光纤光栅传感器解决悬挂式单轨列车位置识别的方法，构成本方法的系统分为室内设备和室外设备，室内设备包括工控机、解调仪、数据通信网线，室外设备包括光缆和光纤光栅传感器，其中光缆作为室内设备与室外设备的光信号传输通道，数据通信网线作为解调仪与工控机的数据传输通道。

如图1所示，该线路表示一个轨道区段，线路两端分别成对安装光纤光栅传感器，每对光纤光栅传感器沿轨道梁一前一后安装，距离控制在10cm左右，传感器通过不锈钢材料封装，通过焊接的方式稳定固定安装，多个光纤光栅传感器之间采用的是串联的连接方式。

如图1所示，信号设备室内的解调仪与工控机需要进行数据通信，在解调仪与工控机上分别配置网络接口，采用网线直接相连接，其中解调仪安装在机柜内，螺丝固定，工控机放置在工作平台上。

如图2所示，轨道梁1是悬挂式单轨交通的承重结构，列车转向架在轨道梁1内空间运行，列车车轮2下方是固定连接轨道板3，将光纤光栅传感器4安装在固定连接轨道板3下方。该安装位置正对着列车车轮2，此处轨道梁形变最大，光纤光纤传感器4可以测得的光信号变化量最大，易于光信号解调和数据分析，同时，该安装方式属于外安装，即使设备脱落，不会影响到列车的转向架。

如图3所示，梁柱5是轨道梁6的支承结构，光缆从室内设备解调仪引出，沿着线缆槽引到梁柱下，再沿着梁柱往上引导轨道梁顶面的线缆槽中，当光缆引到光纤光栅传感器附近时，光缆沿着轨道梁外侧，与光纤光栅传感器相连接，采用焊接马脚和不锈钢扎带进行固定，其中光纤光栅传感器通过串联方式连接后，光缆引回到轨道梁顶面的线缆槽，继续沿着轨道梁与其他位置的光纤光栅传感器相连，连接完成后，光缆沿着轨道梁顶面的线缆槽引回到室内设备的解调仪。其中，光缆采用的是单芯光缆，解调仪与光缆的连接端口既是输入端，也是输出端。

本实施例中，工控机内配置满足本发明的软件系统，主要包括数据通信模块，数据处理与逻辑判断模块、图形显示模块、数据存储模块、故障诊断模块。数据通信模块的功能是接收解调仪传输的数据并识别不同多个光纤光栅传感器的数据；数据处理与逻辑判断模块的功能是将数据通信模块处理后的数据进一步处理，从数据中识别出通过光纤光栅传感器的列车车轮轴数，根据成对布置的光纤光栅传感器峰值数据获取时间差，判断列车的行驶方向，根据对同一轨道区段的驶入与驶出轴数比较，判断轨道区段占用/空闲状态；图形显示模块的功能是将数据以图表方式进行显示；数据存储模块的功能是根据不同需求存储测量数据，故障诊断模块的功能是根据测量数据与光纤光栅传感器配置对比判断光纤光栅传感器是否损坏。参见图4。

光纤光栅传感器是一种跟随应变而导致光的波长变化的传感器，当列车通过传感器是，车辆的重量导致轨道梁发生形变，使得传感器的波长发生变化。其中车辆的着力点是车轮，因此每一个车轮对(类似汽车，前轮是一对，后轮是一对，列车的车轮对数较多)从传感器附近经过，会形成多个波长数据的峰值，根据峰值的数据判断列车的车轮对数。”

传感器在每一个点是布置两个，通过比较两个传感器波长峰值变化的先后顺序，可以判断列车运行的方向(例如，线路是北京到南京，可以通过峰值变化的先后顺序，判断列车是向北京前进，还是向南京前进)。

Claims (4)

1.悬挂式单轨列车位置识别方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)在预定轨道区段的线路两端安装光纤光栅传感器，

2)通过光纤光栅传感器监测轨道梁检测点的形变量，

3)通过检测点的形变量判断该检测点处是否有列车，进而实现列车位置识别。

2.如权利要求1所述的悬挂式单轨列车位置识别方法，其特征在于，所述光纤光栅传感器安装于轨道梁的固定连接轨道板下方。

3.如权利要求1所述的悬挂式单轨列车位置识别方法，其特征在于，所述步骤3)中，还包括下述子步骤：

根据成对布置的光纤光栅传感器峰值数据获取时间差，判断列车的行驶方向，根据对同一轨道区段的驶入与驶出轴数比较，判断轨道区段占用/空闲状态。

4.悬挂式单轨列车位置识别传感器安装结构，其特征在于，包括轨道梁和光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器安装于轨道梁的固定连接轨道板下方。