【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅计轴方法及系统
[0001]本专利技术涉及轨道交通系统的车辆计轴
，具体涉及一种光纤光栅计轴方法及系统。
技术介绍
[0002]计轴设备是保证铁路系统安全运营的最重要的信号检测设备，它通过对车轮轴数的检测判断铁路区段的占用或空闲状态。计轴技术判断区段占用情况的原理如下，对于某一区间，只要计轴传感器对进入区间的列车轴数的计数结果与对离开区间的列车轴数的计数结果不相等，那么就认为此区间被占用，否则认为此区间为空闲状态。
[0003]目前铁路系统中主要采用电磁式计轴传感器以及光纤光栅计轴传感器作为车轮经过检测的主流方案，基于光纤光栅传感技术的计轴传感器具有抗电磁干扰，传输距离长，绝缘耐腐蚀等优势。
[0004]专利号为CN107921978A的专利技术中提出了基于光纤光栅测量车轮经过时剪切力的变化(光栅粘贴于轨腰)实现计轴的方法；专利号为CN113335338A的专利技术中提出了基于光纤光栅测量车轮经过时垂向力的变化(光栅固定于钢轨底部)实现计轴的方法；两个方案中，都需要消除温度变化带来的波长变化，从而实现准确的应力测量；在CN107921978A专利中，利用两个应力检测光栅的差分信号消除温度变化带来的影响，CN113335338A专利中，额外放置了一个温度补偿光栅，分别利用两个应力检测光栅与温度补充光栅的差值信号进行计轴，消除温度变化带来的影响，在实际情况中光栅随温度变化的情况并不一致，补偿后的信号会干扰计轴判断。此外两个专利中，车轮轴数以及方向的判断依赖于车轮经过时光栅的变化量，由于光...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅计轴方法，其特征在于，包括如下步骤：对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据；基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态；根据所述应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据；针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据；采用状态时序表征所述处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和车辆方向判断。2.根据权利要求1所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述应力检测光栅包括第一应力检测光栅和第二应力检测光栅。3.根据权利要求2所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，具体包括：设定波长校准量，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量；基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据。4.根据权利要求3所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述设定波长校准量，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量，具体包括：S1定义波长校准量相关参数，所述波长校准量相关参数包括波长采集次数、波长校准量以及更新周期；其中，所述波长校准量包括第一波长校准量、第二波长校准量、第三波长校准量以及第四波长校准量；在每个更新周期内，波长采集次数能够进行累计计数，波长采集次数初始设置为0；在不同更新周期内，波长校准量能够累计计数，最初波长校准量为0；S2在当前更新周期内，第一应力检测光栅和第二应力检测光栅实时采集对应波长值，将第一应力检测光栅首次采集的波长值记为λ1_ref，第二应力检测光栅首次采集的波长值记为λ2_ref，此时波长采集次数从初始值0变为1，当波长采集次数累计计数大于1时，将第一应力检测光栅采集的波长值记为λ1_raw，将第二应力检测光栅采集的波长值记为λ2_raw；将当前最新的第一校准量和第二校准量的加和赋值给第一校准量作为本周期的第一校准量，将当前最新的第三校准量和第四校准量的加和赋值给第二校准量作为本周期的第二校准量，并将所述当前最新的第二校准量和当前最新的第四校准量清零；判断时间计时是否达到当前更新周期的最大值，若是，则将当前更新周期的波长采集次数累计计数清零，并判断当前更新周期内采集的波长变化量是否小于设定波长变化量；若当前更新周期内采集的波长变化量小于设定波长变化量，则将第一应力检测光栅对应采集的λ1_raw减去所述λ1_ref的余值赋值给第二校准量作为本周期的第二校准量，第二应力检测光栅对应采集的λ2_raw减去所述λ2_ref的余值赋值给第四校准量作为本周期的第四校准量；若当前更新周期内采集的波长变化量大于设定变化量，则本周期的第二校准量为0，本周期的第四校准量为0；S3重复上述步骤S2，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量。5.根据权利要求4所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述判断当前更新周期内采集的波长变化量是否小于设定波长变化量，具体包括：
获取当前更新周期内第一应力检测光栅采集的波长最大值和波长最小值，得到第一差值；获取当前更新周期内第二应力检测光栅采集的波长最大值和波长最小值，得到第二差值；判断所述第一差值以及第二差值是否同时小于所述设定波长变化量。6.根据权利要求4所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，具体包括：将第一应力检测光栅实时采集的波长值λ1_raw减去当前最新周期内的第一校准量以及第二校准量，得到波长校准数据λ1；将第二应力检测光栅实时采集的波长值λ2_raw减去当前最新周期内的第三校准量以及第四校准量，得到波长校准数据λ2。7.根据权利要求6所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态，具体包括：基于所述波长校准数据λ1判断第一应力检测光栅状态；基于所述波长校准数据λ2判断第二应力检测光栅状态。8.根据权利要求7所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述基于所述波长校准数据λ1判断第一应力检测光栅状态，具体包括：实时查找所述波长校准数据λ1的第一最小值以及第一最大值；设定第一上升阈值，基于所述第一最小值、第一最大值以及第一上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第一下降阈值；根据所述波长校准数据λ1、第一最小值、第一最大值、第一上升阈值、第一下降阈值判断第一应力检测光栅状态。9.根据权利要求8所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述基于所述第一最小值、第一最大值以及第一上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第一下降阈值，具体包括：th_down1＝th_high1
‑
th_low1
‑
th_up1；其中，th_down1表示第一下降阈值，th_high1表示第一最大值，th_low1表示第一最小值，th_up1表示第一上升阈值。10.根据权利要求9所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述根据所述波长校准数据λ1、第一最小值、第一最大值、第一上升阈值、第一下降阈值判断第一应力检测光栅状态，具体包括：若所述λ1
‑
th_low1＞th_up1，则第一应力检测光栅状态为可能车轮正在经过；若所述th_high1
‑
λ1＞th_down1，则第一应力检测光栅状态为可能车轮完全经过。11.根据权利要求10所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述基于所述波长校准数据λ2判断第二应力检测光栅状态，具体包括：实时查找所述波长校准数据λ1的第二最小值以及第二最大值；设定第二上升阈值，基于所述第二最小值、第二最大值以及第二上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第二下降阈值；根据所述波长校准数据λ2、第二最小值、第二最大值、第二上升阈值、第二下降阈值判断第二应力检测光栅状态。
12.根据权利要求11所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述基于所述第二最小值、第二最大值以及第二上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第二下降阈值，具体包括：th_down2＝th_high2
‑
th_low2
‑
th_up2；其中，th_down2表示第二下降阈值，th_high2表示第二最大值，th_low2表示第二最小值，th_up2表示第二上升阈值。13.根据权利要求12所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述根据所述波长校准数据λ2、第二最小值、第二最大值、第二上升阈值、第二下降阈值判断第二应力检测光栅状态，具体包括：若所述λ2
‑
th_low2＞th_up2，则判断第二应力检测光栅状态为可能车轮正在经过；若所述th_high2
‑
λ2＞th_down2，则判断第二应力检测光栅状态为可能车轮完全经过。14.根据权利要求13所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述根据所述应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据，具体包括：若第一应力检测光栅状态或者第二应力检测光栅状态为可能有车轮经过，则执行如下操作：将所述波长校准数据λ1作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，存储的所有可能有车轮经过的波形数据值构成第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据；将所述波长校准数据λ2作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，存储的所有可能有车轮经过的波形数据值构成第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据。15.根据权利要求14所述的光纤光栅计轴方法，其特征在于，所述针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据，具体包括：判断所述第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间是否大于设定时间，若所述第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间大于设定时间，则...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晟，王智新，史龙，张璐，张天赋，林锦峰，吴春晓，王岁儿，孙国营，
申请(专利权)人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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