一种列车占用检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种列车占用检测系统及方法，该系统包括：光纤光栅检测单元，用于检测轨道的应力变化并处理检测信号；安全计算单元，与光纤光栅检测单元连接，用来对光纤光栅检测单元所处理后的检测信号进行校验，以及进行所有与列车占用检测有关的计算。光纤光栅检测单元包括光纤光栅单元和与光纤光栅单元连接的光栅调制解调单元。安全计算单元通过安全输入单元与光栅调制解调单元连接。与现有技术相比，本发明专利技术能够适应城市轨道交通运行线路上的复杂情况，自动实现列车的安全防护，大大提高城市轨道交通运行的安全，具有安装简便、抗电磁干扰能力强、灵敏度高、稳定性高等优点。

Train occupancy detection system and method

The invention relates to a train occupancy detection system and method, the system includes: optical fiber grating detection unit for stress change and the signal detection of rail; safety calculation unit is connected with the optical fiber grating detection unit, used to check the signal after the fiber grating detection unit, and all the train occupancy detection related calculation. The fiber grating detection unit comprises a fiber grating unit and a grating modulation and demodulation unit connected with the fiber grating unit. The security calculation unit is connected with the grating modulation and demodulation unit through the safety input unit. Compared with the prior art, the invention can adapt to the complex situation of city rail transit line, automatic safety protection of the train, greatly improve the city track traffic safety, has the advantages of simple installation, strong anti electromagnetic interference, high sensitivity and high stability etc..

【技术实现步骤摘要】
一种列车占用检测系统及方法
本专利技术涉及一种轨道交通列车运行控制和安全防护领域的技术，尤其是涉及一种列车占用检测系统及方法。
技术介绍
城市轨道交通运营的安全很大程度上取决于列车占用检测。通常情况下，在城市轨道交通系统中列车与列车之间(包含迎面、侧冲和追尾三种情况)、列车与道岔或其他轨旁设备的安全防护在信号自动控制系统(AutomaticTrainControl)中实现，但是在降级模式下列车的安全防护很大程度上依赖于轨道占用的检测。城市轨道信号系统中主要的轨道占用检测手段主要是传统的轨道电路和基于电磁感应技术的计轴，其中基于电磁感应技术的计轴由于适应于道床条件差、道床泄露电阻过低等恶劣环境以及对于轻车的检测灵敏性而倍受青睐，占据轨道占用检测的绝对领导地位。伴随着基于电磁感应技术的计轴在轨道交通领域广泛的推广和应用，其缺点也日渐暴露出来。比如，室外磁头部分的安装需要在钢轨上打孔，导致安装工艺复杂；轨道占用的检测依赖于轮缘通过磁头的电磁感应，故其宜受其他电磁感应的干扰；每个磁头都是有源器件，需要大量的电缆，造成项目造价过高，同时也容易受室内电源电压波动的影响，这也导致基于电磁感应技术的计轴不适应于郊区线路的长区段等。与此相对应的，光纤光栅传感器为无源器件，重量轻、体积小，不需要在钢轨上打孔，检测采用的是光信号调制方式，适用于长距离传输和分布式测量，具备优良的抗电磁干扰的能力和高灵敏度、高稳定性的特点。将该技术应用于列车占用检测将会极大改善列车占用检测方法和业界应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抗电磁干扰能力强、灵敏度高、稳定性高的列车占用检测系统及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种列车占用检测系统，包括：光纤光栅检测单元，用于检测轨道的应力变化并处理检测信号；安全计算单元，与光纤光栅检测单元连接，用来对光纤光栅检测单元所处理后的检测信号进行校验，以及进行所有与列车占用检测有关的计算。所述光纤光栅检测单元包括：光纤光栅单元，用于检测轨道的应力变化；光栅调制解调单元，与所述光纤光栅单元连接，用于提供光纤光栅所需的入射光和收集经过光纤光栅反射后的透射光并处理光纤光栅单元的采集信号。所述安全计算单元通过安全输入单元与所述光栅调制解调单元连接，所述安全输入单元根据光栅调制解调单元的输出结果启动相应通道的信号采集和读写逻辑控制。所述系统还包括安全输出接口单元，该安全输出接口单元与所述安全计算单元连接，所述安全输出接口单元接收并处理来自安全计算单元的输出后，驱动接口设备，并且实时检测输出与驱动的一致性和正确性。所述安全输出接口单元采用双断设计，每对输出设置一个正电输出和一个负电输出，同时在输出端口设置一个指示灯，只有两个输出同时有效时相应通路的指示灯会点亮。所述安全计算单元采用二取二的双CPU冗余配置。所述光纤光栅单元包括可以选择性透光的光学元件。一种采用上述检测系统的列车占用检测方法，包括：101、光纤光栅单元采集轨道上方的压力，并将信号传输给光栅调制解调单元；102、光栅调制解调单元对光纤光栅单元传送过来的脉冲信号进行处理，如果采集到压力变化，启动安全输入单元进行进一步的数据采集；103、安全输入单元根据步骤102的输出结果启动相应通道的信号采集和读写逻辑控制，将得到的信息发送给安全计算单元；104、安全计算单元通过对安全输入单元传回的轨道压力进行分析计算，进一步确定轨道形变是否由列车占用造成，并根据光纤光栅的拓扑连接以及存储的轨道区段的状态信息确定轨道区段的占用和出清状态；105、安全输出接口单元根据安全计算单元输出的轨道占用和出清状态的数据确定输出驱动的类型，输出相应的轨道占用和出清的状态。所述步骤101中光栅调制解调单元对光纤光栅单元传送过来的脉冲信号进行处理具体为：通过对波长的过滤和耦合，判断光纤光栅网中哪个光纤光栅所在环境有变化以及变化的偏移量大小，过滤除了轨道受到压力外其他影响因素引起的栅距变化，进而给出某个光纤光栅受到的压力大小。所述步骤103中安全输入单元的信号采集包括采集端口状态、接收安全计算单元下发测试字；安全输入单元的读写逻辑控制包括地址的译码、读写逻辑控制以及数据的选择输出。与现有技术相比，本专利技术能够适应城市轨道交通运行线路上的复杂情况，根据线路实际情况，自动实现列车的安全防护，大大提高城市轨道交通运行的安全；光纤光栅传感器为无源器件，重量轻、体积小，不需要在钢轨上打孔，易与光纤连接、低损耗、光谱特性好、可靠性高，适合在恶劣环境中工作；检测采用的是光信号调制方式，适用于长距离传输和分布式测量，具备优良的抗电磁干扰的能力和高灵敏度、高稳定性的特点；将该技术应用于列车占用检测将会极大改善列车占用检测方法和业界应用。附图说明图1为本专利技术检测系统基本结构图；图中标注为：1-光纤光栅单元，2-光栅调制解调单元，3-安全输入单元，4-安全计算单元，5-安全输出接口单元，6-光纤光栅检测单元；图2为本专利技术检测方法流程图；图3为本专利技术实施例的脉冲信号检测与处理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。一种列车占用检测系统，如图1所示，包括：光纤光栅检测单元6，用于检测轨道的应力变化并处理检测信号；安全计算单元4，与光纤光栅检测单元6连接，用来对光纤光栅检测单元6所处理后的检测信号进行校验，以及进行所有与列车占用检测有关的计算。其中，光纤光栅检测单元6包括光纤光栅单元1和光栅调制解调单元2。光纤光栅单元1为使用仪器刻录在光纤上的栅格，其为具有选择性透光的光学敏感元件，该单元将被固定在轨道上，用于检测轨道的应力变化。列车在轨道上运行时，列车的重力导致轨道产生形变，栅格和栅格之间的栅距将会变化，将会引起反射波长发生变化，然后通过光纤将透射光反馈给光栅调制解调单元2中。光栅调制解调单元2与光纤光栅单元1连接，提供组网的光纤光栅所需的入射光和收集经过光纤光栅反射后的透射光并进行波长检测，为光纤光栅传感器的核心部件。光栅调制解调单元2经过波长的过滤和耦合，判断光纤光栅网中哪个光纤光栅周围环境有变化以及变化的偏移量大小，过滤除了钢轨受到压力外其他影响因素引起的栅距变化，进而给出某个光纤光栅受到的压力大小，并通过安全接口将此信息送给安全输入单元3。安全计算单元4通过安全输入单元3与光栅调制解调单元2连接，安全输入单元3是根据光栅调制解调单元2的输出结果启动相应通道的信号采集和读写逻辑控制。信号采集主要实现采集端口状态、接收安全计算单元4下发测试字，读写逻辑控制主要实现地址的译码、读写逻辑控制以及数据的选择输出。将得到的信息经过编码后送给安全计算单元4。安全计算单元4是本专利技术列车占用检测系统的核心，用来执行数据校验以及所有与列车占用检测有关的计算，包括输入/输出选址、输入/输出的安全检查、列车占用检测系统与其他子系统通信。安全起见，安全计算单元4采用2取2的双CPU冗余配置，两个独立的CPU通过安全输入单元3独立的获得采集数据，再经过比较一致后输出。经过计算的数据，输出给与安全计算单元4连接的安全输出接口单元5。安全输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车占用检测系统，其特征在于，包括：光纤光栅检测单元，用于检测轨道的应力变化并处理检测信号；安全计算单元，与光纤光栅检测单元连接，用来对光纤光栅检测单元所处理后的检测信号进行校验，以及进行所有与列车占用检测有关的计算。

【技术特征摘要】
1.一种列车占用检测系统，其特征在于，包括：光纤光栅检测单元，用于检测轨道的应力变化并处理检测信号；安全计算单元，与光纤光栅检测单元连接，用来对光纤光栅检测单元所处理后的检测信号进行校验，以及进行所有与列车占用检测有关的计算。2.根据权利要求1所述的一种列车占用检测系统，其特征在于，所述光纤光栅检测单元包括：光纤光栅单元，用于检测轨道的应力变化；光栅调制解调单元，与所述光纤光栅单元连接，用于提供光纤光栅所需的入射光和收集经过光纤光栅反射后的透射光并处理光纤光栅单元的采集信号。3.根据权利要求2所述的一种列车占用检测系统，其特征在于，所述安全计算单元通过安全输入单元与所述光栅调制解调单元连接，所述安全输入单元根据光栅调制解调单元的输出结果启动相应通道的信号采集和读写逻辑控制。4.根据权利要求1所述的一种列车占用检测系统，其特征在于，所述系统还包括安全输出接口单元，该安全输出接口单元与所述安全计算单元连接，所述安全输出接口单元接收并处理来自安全计算单元的输出后，驱动接口设备，并且实时检测输出与驱动的一致性和正确性。5.根据权利要求4所述的一种列车占用检测系统，其特征在于，所述安全输出接口单元采用双断设计，每对输出设置一个正电输出和一个负电输出，同时在输出端口设置一个指示灯，只有两个输出同时有效时相应通路的指示灯会点亮。6.根据权利要求1所述的一种列车占用检测系统，其特征在于，所述安全计算单元采用二取二的双CPU冗余配置。7.根据权利要求2所述的一种列车占用检测系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛强，刘德伟，凌小雀，包佳伟，张昱敏，陈绍文，
申请(专利权)人：卡斯柯信号有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31