CN114194255A - 一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法 - Google Patents

一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，涉及铁路调度指挥技术领域，解决了现有技术在通过光纤传感技术进行列车定位时，导致列车上报数据跳动和列车信号丢失的技术问题；本发明通过对监测轨道的传感光缆进行分段，结合各分段传感光缆获取列车对应的二维数组，数据处理中心通过解析二维数组获取列车轨迹，能够解决上报数据的跳动问题；本发明基于屏蔽段特性设置了车速恒定规则，当列车驶入屏蔽段时，无法接收到列车的相关参数，则按照原先列车行驶的速度对屏蔽段的行驶过程进行模拟，在驶出屏蔽段之后，再通过列车运行信息对列车的运行轨迹进行修正，解决了光纤传感技术对列车定位时，屏蔽段列车信号丢失的问题。

Description

一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法
技术领域
本发明属于铁路调度指挥领域，涉及一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪技术，具体是一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法。
背景技术
跟踪列车位置能够直观地复现列车运行轨迹，保证了对列车进行跟踪，进而实现对列车轨道附近的施工人员进行安全提醒。
列车跟踪的精度主要受限于定位技术和定位设备，无论是基于点式应答器的列车定位方法，还是基于GPS技术的列车定位方法，都无法同时满足性能和抗干扰要求；进而使得光纤传感技术得到了广泛应用，通过光纤传感技术能够连续地收集列车周边信息，性能可靠且抗干扰能力强，但是利用光纤传感技术对列车进行追踪时，屏蔽段会出现列车信号丢失的问题；因此，亟需一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，用于解决现有技术在通过光纤传感技术进行列车定位时，导致列车上报数据跳动和列车信号丢失的技术问题，本发明通过对监测轨道的传感光缆进行分段，结合各分段传感光缆获取的列车运行信息建立列车对应的二维数组，再对二维数组进行解析获取列车运行轨迹，以解决上述问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，包括：
对监测轨道的传感光缆进行分段并设置I/O属性，同时获取监测轨道上同时行驶的列车数量N；其中，I/O分别表示列车的驶入和驶出位置，N为不超过10的正整数；
光纤信号处理模块结合光纤传感技术上传列车运行信息；同时根据列车运行信息建立N个二维数组，并将二维数组定时或者实时发送至数据处理中心；其中，列车运行信息包括列车瞬时速度、列车长度、列车中心位置以及对应时间；
数据处理中心对二维数组进行筛选和解析，获取列车运行轨迹同时实现轨迹预测。
优选的，所述传感光缆的分段通过设定长度或者设定段数实现；其中，设定长度为分段后每段传感光缆的长度，设定段数为传感光缆被划分的总段数，且设定长度和设定段数均大于0。
优选的，根据所述设定长度对传感光缆进行分段，包括：
获取设定长度和传感光缆长度，并分别标记为SC和CGC；
通过公式
Figure BDA0003453098810000025
获取传感光缆被划分的总段数；其中，
Figure BDA0003453098810000026
为向上取整符号。
优选的，所述传感光缆分段后每段长度小于列车长度。
优选的，N个所述二维数组通过
Figure BDA0003453098810000021
表示，二维数组的大小为j×k，且二维数组通过0和1进行赋值；其中，i表示第i个列车，i＝1,2,3,…,N；j表示第j个列车运行信息，j＝1,2,3,4；k表示第k列，k＝1,2,3…F，且F表示传感光缆分段后的总段数；D表示列车行驶方向。
优选的，
Figure BDA0003453098810000022
表示列车位置，并初始化为0；
Figure BDA0003453098810000023
表示列车时间；
Figure BDA0003453098810000024
表示列车长度；
Figure BDA0003453098810000031
表示列车瞬时速度。
优选的，所述数据处理中心对二维数组的筛选包括检验二维数组的完整性和剔除重复数据。
优选的，所述数据处理中心根据二维数组实现轨迹预测，包括：
获取监测轨道的屏蔽段和非屏蔽段；
根据二维数组解析获取非屏蔽段的运行轨迹；
根据车速恒定规则模拟屏蔽段的运行轨迹，将非屏蔽段和屏蔽段的运行轨迹拼接形成列车运行轨迹；其中，车速恒定规则指列车驶入屏蔽段之后的车速和原车速一致。
优选的，当接收到所述传感光缆中没有设置I/O属性对应分段的列车运行信息，数据处理中心不对该分段列车运行信息对应的列车进行跟踪。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过对监测轨道的传感光缆进行分段，结合各分段传感光缆获取的列车运行信息建立列车对应的二维数组，再对二维数组进行解析获取列车运行轨迹；本发明将列车运行信息转换为二维数组，数据处理中心通过解析二维数组获取列车轨迹，能够解决上报数据的跳动问题。
2、本发明基于屏蔽段特性设置了车速恒定规则，当列车驶入屏蔽段时，无法接收到列车的相关参数，则按照原先列车行驶的速度对屏蔽段的行驶过程进行模拟，在驶出屏蔽段之后，再通过列车运行信息对列车的运行轨迹进行修正，解决了光纤传感技术对列车定位时，屏蔽段列车信号丢失的问题。
附图说明
图1为本发明的工作步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
跟踪列车位置能够直观地复现列车运行轨迹，列车员通过列车运行轨迹明确列车运行位置，能更好地进行调度控制，有利于提高铁路的运行效率。
列车跟踪的精度主要受限于定位技术和定位设备。现有的基于点式应答器的列车定位能够提供绝对的位置信息，不受到环境的干扰，但是连续性定位会产生累积性误差，且安装维护成本较高；基于GPS技术的定位方法可以有效提高定位性能，但是容易受到环境、天气等因素的干扰，且额外的设备成本也是不可忽略的；这也是光纤传感技术在列车定位中能够得到广泛应用的因素之一。
通过光纤传感技术能够连续地收集列车周边信息，性能可靠且抗干扰能力强，但是利用光纤传感技术对列车进行追踪时，屏蔽段会出现列车信号丢失的问题；本发明通过对监测轨道的传感光缆进行分段，结合各分段传感光缆获取的列车运行信息建立列车对应的二维数组，再对二维数组进行解析获取列车运行轨迹，以解决上述问题。
在对发明的技术方案进行解释之前，对部分名词进行定义：
1、I/O属性：用I/O分别表示列车的驶入和驶出位置，且在本发明技术方案中，不带有I/O属性的位置不允许列车出现或者消失。
2、守恒原则：在一段轨道上列车的驶入和驶出守恒，即列车从一段轨道驶入(具有I属性)，必然从具有O属性的位置驶出。
3、屏蔽段：当列车驶入屏蔽段后，将无法接收到列车行驶信号，列车将按照原来的车速继续在屏蔽段行驶，直到驶出屏蔽段，并通过新的数据对列车运行信息进行修正。
4、行驶方向：本发明技术方案中用D表示行驶方向；假设传感光缆两端分别用A和B表示，D＝AB表示列车从A驶向B，D＝BA，表示列车从B驶向A。
请参阅图1，本申请提供了一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，包括：
对监测轨道的传感光缆进行分段并设置I/O属性，同时获取监测轨道上同时行驶的列车数量N；
光纤信号处理模块结合光纤传感技术上传列车运行信息；同时根据列车运行信息建立N个二维数组，并将二维数组定时或者实时发送至数据处理中心；
数据处理中心对二维数组进行筛选和解析，获取列车运行轨迹同时实现轨迹预测。
本申请中列车运行信息包括列车瞬时速度V、列车长度L、列车中心位置X、对应时间t、列车振动信号强度Y等数据。
在一个实施例中，传感光缆的分段通过设定长度或者设定段数实现；其中，设定长度为分段后每段传感光缆的长度，设定段数为传感光缆被划分的总段数，且设定长度和设定段数均大于0。
本实施例将传感光缆进行分段，既可以按照设定长度，又可以根据设定段数来进行划分；如设定段数为20段，则将监测轨道的传感光缆等距划分成20段即可。
根据设定长度对传感光缆进行分段，包括：
获取设定长度和传感光缆长度，并分别标记为SC和CGC；
通过公式
Figure BDA0003453098810000051
获取传感光缆被划分的总段数；其中，
Figure BDA0003453098810000052
为向上取整符号。
举例来说，当设定长度为10米，传感光缆长度为98米时，则将传感光缆分为十段；值得注意的是，传感光缆划分后的每段长度均小于列车长度。
本申请需要对传感光缆各分段设置I/O属性；举例说明：假设将13km的传感光缆按照设定段数分为13段，则每段为1km，为13段光缆设置I/O属性，如表1所示。
表1传感光缆各分段I/O属性设置
Figure BDA0003453098810000061
在一个实施例中，N个二维数组通过
Figure BDA0003453098810000062
表示，二维数组的大小为j×k，且二维数组通过0和1进行赋值；其中，i表示第i个列车，i＝1,2,3,…,N；j表示第j个列车运行信息，j＝1,2,3,4；k表示第k列，k＝1,2,3…F，且F表示传感光缆分段后的总段数；D表示列车行驶方向。
针对本实施例技术方案，举例说明：
当D＝AB时，假设有一列列车从A端的F1处进入监测区域，则触发跟踪程序，并启动计时器；由于列车长度大于分段长度，因此，正常情况下传感系统上报的列车长度会对应到光纤上的连续多个段；假设上报的列车中心位置位于F2,列车长度为3f(f为传感光缆的分段长度),那么列车将覆盖F1、F2、F33个段对应的区域。此时建立的二位数组中的第1个数组的第1行的第1-3列置为1，即
Figure BDA0003453098810000071
该部分操作表示跟踪数组已经实现对列车覆盖过的(根据列车位置及长度判断)区域进行了跟踪。同理，当列车上报的中心位置处于Fk段内，列车长度为mf时(m为正整数)，那么将
Figure BDA0003453098810000072
全部置1。
本申请中，数据处理中心对二维数组进行筛选，包括对二维数组内容的完整性进行检验，也会提出完全重复的数据。
在一个实施例中，数据处理中心根据二维数组实现轨迹预测，包括：
获取监测轨道的屏蔽段和非屏蔽段；
根据二维数组解析获取非屏蔽段的运行轨迹；
根据车速恒定规则模拟屏蔽段的运行轨迹，将非屏蔽段和屏蔽段的运行轨迹拼接形成列车运行轨迹；其中，车速恒定规则指列车驶入屏蔽段之后的车速和原车速一致。
值得注意的是，相邻两次上传的列车中心位置所处的分段可能会存在以下几种情况：
1)均处于Fk段内，且列车长度也相同，则继续按重复跟踪数组操作。
2)第一次上报中心位置处于Fk段内，第二次为Fk+pf段内(p>0)，表示列车识别数据正常，列车向前正常行驶，则继续按跟踪方案跟踪火车。
3)第一次上报中心位置处于Fk段内，第二次为Fk+pf段内(p<0)，表示列车位置监测因信号不稳定出现异常，但此时后来识别的列车长度可能会比前一次大，因此，火车头的位置可能会较前一次向前移动，则继续按照跟踪方案继续跟踪。
本申请核心要点之一：本发明通过对监测轨道的传感光缆进行分段，结合各分段传感光缆获取的列车运行信息建立列车对应的二维数组，再对二维数组进行解析获取列车运行轨迹；本发明将列车运行信息转换为二维数组，数据处理中心通过解析二维数组获取列车轨迹，能够解决上报数据的跳动问题。
本申请核心要点之二：本发明基于屏蔽段特性设置了车速恒定规则，当列车驶入屏蔽段时，无法接收到列车的相关参数，则按照原先列车行驶的速度对屏蔽段的行驶过程进行模拟，在驶出屏蔽段之后，再通过列车运行信息对列车的运行轨迹进行修正，解决了光纤传感技术对列车定位时，屏蔽段列车信号丢失的问题。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：
对监测轨道的传感光缆进行分段并设置I/O属性，同时获取监测轨道上同时行驶的列车数量。
光纤信号处理模块结合光纤传感技术上传列车运行信息；同时根据列车运行信息建立N个二维数组，并将二维数组定时或者实时发送至数据处理中心。
数据处理中心对二维数组进行筛选和解析，获取列车运行轨迹同时实现轨迹预测。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，其特征在于，包括：
对监测轨道的传感光缆进行分段并设置I/O属性，同时获取监测轨道上同时行驶的列车数量N；其中，I/O分别表示列车的驶入和驶出位置，N为正整数；
光纤信号处理模块结合光纤传感技术上传列车运行信息；同时根据列车运行信息建立N个二维数组，并将二维数组定时或者实时发送至数据处理中心；其中，列车运行信息包括列车瞬时速度、列车长度、列车中心位置以及对应时间；
数据处理中心对二维数组进行筛选和解析，获取列车运行轨迹同时实现轨迹预测。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，其特征在于，所述传感光缆的分段通过设定长度或者设定段数实现；其中，设定长度为分段后每段传感光缆的长度，设定段数为传感光缆被划分的总段数，且设定长度和设定段数均大于0。
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，其特征在于，根据所述设定长度对传感光缆进行分段，包括：
获取设定长度和传感光缆长度，并分别标记为SC和CGC；
通过公式
Figure FDA0003453098800000011
获取传感光缆被划分的总段数；其中，
Figure FDA0003453098800000012
为向上取整符号。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，其特征在于，所述传感光缆分段后每段长度小于列车长度。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，其特征在于，N个所述二维数组通过
Figure FDA0003453098800000013
表示，二维数组的大小为j×k，且二维数组通过0和1进行赋值；其中，i表示第i个列车，i＝1,2,3,…,N；j表示第j个列车运行信息，j＝1,2,3,4；k表示第k列，k＝1,2,3…F，且F表示传感光缆分段后的总段数；D表示列车行驶方向。
6.根据权利要求5所述的一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，其特征在于，
Figure FDA0003453098800000021
中的j的取值范围不同，表示不同的列车运行信息；其中，
Figure FDA0003453098800000022
表示列车位置；
Figure FDA0003453098800000023
表示列车时间；
Figure FDA0003453098800000024
表示列车长度；
Figure FDA0003453098800000025
表示列车瞬时速度。
7.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，其特征在于，所述数据处理中心根据二维数组实现轨迹预测，包括：
获取监测轨道的屏蔽段和非屏蔽段；
根据二维数组解析获取非屏蔽段的运行轨迹；
根据车速恒定规则模拟屏蔽段的运行轨迹，将非屏蔽段和屏蔽段的运行轨迹拼接形成列车运行轨迹；其中，车速恒定规则指列车驶入屏蔽段之后的车速和原车速一致。
8.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的列车锁定跟踪方法，其特征在于，当接收到所述传感光缆中没有设置I/O属性对应分段的列车运行信息，数据处理中心不对该分段列车运行信息对应的列车进行跟踪。
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