CN100460827C - 利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法 - Google Patents

利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100460827C
CN100460827C CNB2006101698139A CN200610169813A CN100460827C CN 100460827 C CN100460827 C CN 100460827C CN B2006101698139 A CNB2006101698139 A CN B2006101698139A CN 200610169813 A CN200610169813 A CN 200610169813A CN 100460827 C CN100460827 C CN 100460827C
Authority
CN
China
Prior art keywords
train
optical fibre
coherence optical
fibre raster
optical fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006101698139A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101000253A (zh
Inventor
简水生
延凤平
谭中伟
任文华
郑晶晶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jiaotong University
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CNB2006101698139A priority Critical patent/CN100460827C/zh
Publication of CN101000253A publication Critical patent/CN101000253A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100460827C publication Critical patent/CN100460827C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

本发明利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法，采用了波分复用n个具有树脂保护层的相干性光纤光栅组在轨道交通的全程紧贴铁轨内侧。光纤光栅组间隔约为200～300米，相当于将一般轨道电路的闭塞区间缩短了10倍。当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡。光纤的一端通过环行器连接至行车指挥中心的多波长激光发射器，环行器的另一端连接光纤放大器，放大器后连接分波器，由分波器分出的波长经光电变换成电信号，将全部电信号输入到数字信号处理终端，可准确计算出列车所在的准确位置、速度和加速度，实现列车准确定位和实时追踪。

Description

利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法
技术领域
本发明的“利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法”属于轨道交通车—地通信和列车实时追踪技术领域，特别适用于高速铁路车—地通信和列车实时追踪技术领域。
背景技术
光纤光栅在温度、压力、拉力等光纤传感技术方面得到了较广泛的应用。但是用光纤光栅来实现利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法尚未见到有关的报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用了波分复用n个相干性光纤光栅组在轨道交通的全程紧贴铁轨内侧，这种光纤光栅组具有树脂保护层，相干性光纤光栅组的设置间隔约为200～300米，光纤的一端通过环行器连接至行车指挥中心的多波长激光发射器，环行器的另一端连接光纤放大器，放大器后连接分波器，由分波器分出的波长经光电变换成电信号，将全部电信号输入到数字信号处理终端；当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡，当机车达到该组件的中心位置时，该波长的振荡振幅达到最高点，这些不同波长的振荡振幅反向传向指挥中心，由环行器传至分波器，变成电信号后，进入数字信号处理终端，可准确计算出列车所在的准确位置、速度和加速度，实现列车准确定位和实时追踪。
本发明的有益效果；
目前我国铁路正在建设五条客运专线，并将建设京沪高速铁路线，这些铁路都采用无渣轨枕整体道床，这种整体道床中钢筋密布，相互连接，形成具有强度很高的钢筋混凝土整体道床，可大大减少路基的维护工作量，提高铁路使用效率和运输能力。但是由于在整体道床中钢筋密布，相互连接，造成在有渣轨枕的铁路线上所采用的轨道电路无法在无渣轨枕整体道床的线路上应用，将对闭塞区段的准确性产生严重的影响。而采用本发明“利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法”，不仅可以取代现有的轨道电路，而且可以获得列车的准确位置、运行的速度、加速度，实现列车的实时追踪，确保采用无渣轨枕整体道床的客运专线和京沪高速铁路线行车的安全，还可以提高铁路的运能，具有很大的经济效益和社会效益。
在目前北京的地铁***中由于行车***落后，行车间隔时间最小为3分30秒，平均为8分钟，造成了北京交通的窘境，尤其是在二线地铁东直门站，将修建由东直门至首都机场的轻轨地铁，目的是缓解城区至首都机场的交通压力。但是二环线已经是拥挤不堪，则东直门至首都机车的轻轨线就很难发挥作用。采用本发明“利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法”，可以取代旧的轨道电路，也可缩短地铁行车间隔，可以达到1分30秒的世界先进水平，可将地铁二号线的运能提高一倍，则东直门至首都机车的轻轨线就能发挥其效益，为解决2008年***所面临的交通问题做出贡献。
附图说明
图1为相干性光纤光栅组构成示意图。
图2为在钢轨内侧粘贴相干性光纤光栅组结构示意图。
图3为利用在钢轨内侧粘贴相干性光纤光栅组所构成的列车的准确定位和实时追踪***构成示意图。
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
具体实施方式
实施例1：如图1、2、3所示，本发明采用了波分复用n个相干性光纤光栅组(1)，在轨道交通的全程将n个波分复用的相干性光纤光栅组紧贴铁轨(2)内侧，光纤光栅组的末端接消除光纤端面反射(3)。这种光纤光栅组具有树脂保护层，光纤的一端通过环行器(4)连接至行车指挥中心的多波长激光发射器(5)，环行器的另一端经光放大器(6)后连接分波器(7)。
当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡。当机车达到该组件的中心位置时，该波长的振荡振幅达到最高点。随着机车离开中心位置，振荡振幅也将相应减小。
在整个行车调度区内，由n个相干性光纤光栅组所组成，机车到达每一个相干性光纤光栅组都将产生不同波长的振荡振幅由小到大、由大到小的过程。
这些不同波长的振荡振幅反向传向指挥中心，由环行器传至分波器。通过高速光开关(8)后进入O/E变换器(9)，将每个波长的振荡振幅变成电信号，这些不同波长的振荡振幅变化情况由数字信号处理***(10)进行放大、滤波及判决处理后进入计算机主机(11)，计算机主机(11)与储存有三维电子地图的服务器(12)交换数据，并准确计算出控制区间内各趟列车所在的准确位置、速度和加速度等信息，然后在大屏幕(13)进行显示。
由于光纤光栅组是与铁轨粘接在一起的，所以由这种光纤光栅组传输到指挥中心的信息是安全的信息，与轨道信息是一样安全的。所不同的是，轨道电路所传输的信息仅仅是知道列车在某个闭塞区间里行驶，闭塞区间一般为2～3公里，所以轨道电路所传输的信息不能准确判断列车在这个闭塞区间里准确位置和行车速度。而由波分复用光纤光栅组与铁轨粘接在一起所传输的信息可以准确知道列车所在的位置，如果需要的话，可以精确到米级。实际上列车起码由十几节车厢所组成，所以相干性光纤光栅组可以每隔200～300米设置一个，就可以实现列车的准确定位和实时追踪。
这就是说，本发明“利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法”将闭塞区段减至200～300米。对于运输效率来讲，这就是移动自动闭塞。
实施例2：本发明采用了波分复用n个具有树脂保护层的相干性光纤光栅组在轨道交通的全程紧贴铁轨内侧。光纤光栅组间隔约为200～300米，相当于将一般轨道电路的闭塞区间缩短了10倍。当机车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡。当机车达到该组件的中心位置时，该波长的振荡振幅达到最高点。随着机车离开中心位置，振荡振幅也将相应减小。光纤的一端通过环行器连接至行车指挥中心的多波长激光发射器，环行器的另一端连接光纤放大器，放大器后连接分波器，由分波器分出的波长经光电变换成电信号，将全部电信号输入到数字信号处理终端，可准确计算出列车所在的准确位置、速度和加速度，实现列车准确定位和实时追踪。

Claims (1)

1.一种利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法，其特征是：采用了波分复用n个相干性光纤光栅组在轨道交通的全程紧贴铁轨内侧，这种相干性光纤光栅组具有树脂保护层，相干性光纤光栅组的设置间隔为200～300米，光纤的一端通过环行器连接至行车指挥中心的多波长激光发射器，环行器的另一端连接光纤放大器，光纤放大器后连接分波器，由分波器分出的波长经光电变换成电信号，将全部电信号输入到数字信号处理终端；当列车行驶到第i个相干性光纤光栅组的敏感区内，将产生相应波长的振幅振荡，当列车达到所述第i个相干性光纤光栅组的中心位置时，该相应波长的振幅振荡达到最高点，这些不同波长的振幅振荡反向传向行车指挥中心，由环行器传至分波器，变成电信号后，进入数字信号处理终端，准确计算出列车所在的准确位置、速度和加速度，实现列车准确定位和实时追踪。
CNB2006101698139A 2006-12-29 2006-12-29 利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法 Expired - Fee Related CN100460827C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101698139A CN100460827C (zh) 2006-12-29 2006-12-29 利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101698139A CN100460827C (zh) 2006-12-29 2006-12-29 利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101000253A CN101000253A (zh) 2007-07-18
CN100460827C true CN100460827C (zh) 2009-02-11

Family

ID=38692312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101698139A Expired - Fee Related CN100460827C (zh) 2006-12-29 2006-12-29 利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100460827C (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100567061C (zh) * 2008-06-20 2009-12-09 北京交通大学 温度不敏感的光纤光栅应力传感列车定位和实时追踪***
CN101920710B (zh) * 2010-07-28 2011-12-14 北京交大资产经营有限公司 城市轨道交通移动闭塞正线通过能力的分析方法
CN102183374A (zh) * 2011-02-17 2011-09-14 武汉理工大学 光纤传感汽车行驶跑偏在线自动检测***
CN102407865A (zh) * 2011-08-08 2012-04-11 黄力华 一种高速铁路列车实时测速定位安全***
CN102854541B (zh) * 2011-09-13 2016-06-29 代剑华 具有定位能力的无源灾后井下信息获取方法及其***
CN102806932B (zh) * 2012-08-28 2016-01-13 简水生 基于智能光纤传感和正反e字型漏缆安全行车方法及***
CN104309644A (zh) * 2014-10-13 2015-01-28 深圳市科安达轨道交通技术有限公司 基于光纤光栅传感器的计轴装置
CN110095057A (zh) * 2018-01-31 2019-08-06 株洲中车时代电气股份有限公司 一种列车受电弓位置检测方法、装置、过分相方法及***
CN108909775B (zh) * 2018-06-21 2019-10-01 武汉理工大学 一种基于弱光纤光栅的轨道监测装置
CN110962887B (zh) * 2018-09-28 2021-09-03 比亚迪股份有限公司 列车控制***、方法及列车
CN109813350A (zh) * 2019-01-14 2019-05-28 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种高速磁浮新型光纤定位***
CN110065527A (zh) * 2019-03-21 2019-07-30 北京交通大学 一种基于光纤光栅的铁路信号闭塞辅助***
CN110758474A (zh) * 2019-10-28 2020-02-07 武汉理工大学 一种阵列光栅传感与交叉感应回线相结合的高速磁悬浮列车定位测速方法
CN112429040A (zh) * 2020-10-27 2021-03-02 衡阳市智谷科技发展有限公司 一种用于轨道交通的低成本导航定位方法
CN113715873B (zh) * 2021-08-27 2023-03-21 山东轨道交通研究院有限公司 城市轨道交通列车的φ-OTDR动态纳应变实时定位***
CN114537481B (zh) * 2022-03-16 2023-03-28 武汉理工大学 基于光栅阵列的移动闭塞式列车运行控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5330136A (en) * 1992-09-25 1994-07-19 Union Switch & Signal Inc. Railway coded track circuit apparatus and method utilizing fiber optic sensing
CN2566542Y (zh) * 2002-06-20 2003-08-13 烽火通信科技股份有限公司 具有光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置
US20040052444A1 (en) * 1999-04-02 2004-03-18 Behzad Moslehi Multiplexable fiber-optic strain sensor system with temperature compensation capability
CN1676389A (zh) * 2004-03-29 2005-10-05 香港理工大学 铁路监控***
CN2738479Y (zh) * 2004-11-09 2005-11-02 李小路 基于波分复用分布式光纤的轨道监视***
US20060202860A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Fibera, Inc. Fiber optic track circuit
WO2006112959A2 (en) * 2005-03-07 2006-10-26 Fibera, Inc. Hazard mitigation for railway track intrusions at train station platforms

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5330136A (en) * 1992-09-25 1994-07-19 Union Switch & Signal Inc. Railway coded track circuit apparatus and method utilizing fiber optic sensing
US20040052444A1 (en) * 1999-04-02 2004-03-18 Behzad Moslehi Multiplexable fiber-optic strain sensor system with temperature compensation capability
CN2566542Y (zh) * 2002-06-20 2003-08-13 烽火通信科技股份有限公司 具有光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置
CN1676389A (zh) * 2004-03-29 2005-10-05 香港理工大学 铁路监控***
CN2738479Y (zh) * 2004-11-09 2005-11-02 李小路 基于波分复用分布式光纤的轨道监视***
WO2006112959A2 (en) * 2005-03-07 2006-10-26 Fibera, Inc. Hazard mitigation for railway track intrusions at train station platforms
US20060202860A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Fibera, Inc. Fiber optic track circuit

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
新型高速列车实时追踪***. 裴丽，延凤平，李唐军，简水生.光电子·激光，第14卷第8期. 2003
新型高速列车实时追踪***. 裴丽，延凤平，李唐军，简水生.光电子·激光，第14卷第8期. 2003 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101000253A (zh) 2007-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100460827C (zh) 利用相干性光纤光栅组实现列车定位和实时追踪的方法
CN108725520B (zh) 适用于低密度铁路的列车运行控制***
CN102514602B (zh) 一种列车运行速度规划与控制的方法及***
CN104742913B (zh) 实现城市轨道交通站前折返的***及方法
CN111751570B (zh) 用于磁悬浮列车测速定位的阵列光纤光栅传感***与方法
CN208978874U (zh) 基于北斗短报文的列车运行控制***
CN109591849A (zh) 一种基于卫星定位技术的城际铁路列控***
CN102806932B (zh) 基于智能光纤传感和正反e字型漏缆安全行车方法及***
CN109910954B (zh) 用于超高速列车控制***的测速定位和区间占用检测***
He Application and prospect of straddle monorail transit system in China
CN107054412B (zh) 一种铁路车辆转向架冰雪的无人机智能测量与预警方法及***
CN102033138A (zh) 一种基于轨道特征的车速测量装置
US20230278603A1 (en) Light train control system applied to oversea freight railways
CN108423008A (zh) 一种高运能空铁轨道***及运行方法
Maxwell Intercity rail fixed-interval, timed-transfer, multihub system: Applicability of the Integraler Taktfahrplan Strategy to North America
Williams The next ETCS level?
CN101786460A (zh) 一种具有区段分路运行模式的轨道交通***
Bin et al. CBTC (communication based train control): System and development
Ge et al. Study on the derailment of the remote locomotive in a heavy-haul train with distributed power at the turnout frog area: field investigation and numerical simulation
CN205890908U (zh) 轨道先行与防撞***
CN202200999U (zh) 一种转向架监测诊断设备
CN105507100A (zh) 有砟轨道钢轨伸缩调节器基本轨伸缩量监测装置及方法
CN108116420A (zh) 一种城市轨道交通出入线接轨布置结构
Deng et al. A survey on operating scenarios of rail transits
CN209617164U (zh) 一种基于卫星定位技术的城际铁路列控***

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090211

Termination date: 20131229