[发明专利]用于列车中力监控的分布式光纤感测

说明书

本申请涉及用于监控在列车（202）沿着铁轨轨道（201）行进时所获得的数据，以检测任何显著列车中力的出现和/或严重性，所述显著列车中力诸如可由重的制动或过度加速引起。该方法涉及取得第一数据集，该第一数据集对应于来自至少一个光纤分布式声学传感器（202）的测量信号，该光纤分布式声学传感器具有被部署以监控铁轨轨道的至少部分的感测纤维（101）。第一数据集对应于在列车沿着铁轨轨道经过时所获取的测量信号。该方法涉及分析测量信号以检测第一特征标记（402），该第一特征标记包括似乎沿着列车向后传播的声学瞬态的序列。

本申请涉及用于通过使用分布式光纤感测、尤其是分布式声学感测来进行铁轨监控的方法和装置，并且特别地涉及用于监控在网络上移动的铁轨载具的方法和装置。

光纤分布式声学感测（DAS）是已知类型的感测，其中光纤被部署为感测纤维，并且被利用电磁辐射被重复地质询以提供沿着其长度的声学活动的感测。典型地，一个或多个辐射输入脉冲被发射到光纤中。通过分析从纤维内背向散射的辐射，纤维可以实际上被划分成多个分立的感测部分，其可以是（但不必是）邻接的。在每个分立的感测部分内，纤维的机械扰动（例如，由于入射声波所致的应变）引起从该部分背向散射的辐射的属性中的变化。该变化可以被检测和分析并且被用来给出在该感测部分处的纤维的扰动的度量。因而，DAS传感器实际上充当光纤的声学感测部分的线性感测阵列。通过质询辐射的特征以及被应用到背向散射信号的处理来确定纤维的感测部分的长度，但是典型地，可以使用大约几米到几十米左右的感测部分。

DAS已经被使用在很多应用中，该很多应用诸如周界安全性以及监控诸如管道之类的线性资产。其中已经提议可以采用DAS传感器的一个特定应用处于对铁轨网络的监控中，例如监控在铁轨网络上移动的列车。

为了监控铁轨网络，感测纤维可以被部署成一般沿着铁轨网络的一个或多个铁轨轨道的路径延伸。列车在与DAS感测纤维相邻的这样的铁轨轨道上的移动将生成声学信号/振动，其可以被用来在载具移动时追踪载具，从而提供实时方位信息，其达到连续地沿着所监控的区段的整个长度的几十米的分辨率。

DAS具有用于这样的铁轨网络监控的若干个优点。DAS可以被应用以在纤维的很长长度之上提供许多感测信道，例如DAS可以被应用在高达40 km或更多的纤维长度上，其中具有大约10 m长的邻接感测信道。因而，可以通过使用单个DAS传感器来监控铁轨网络的长的伸展。对于多于40 km左右的长度，能够以各种间隔来部署若干个DAS传感器单元以提供对任何期望长度的交通网络的连续监控。

感测纤维可以是标准的电信纤维，并且因而相对便宜。纤维可以被简单地埋在交通网络旁边（例如，沿着侧边或在轨道或道路下面、在窄通道中），并且相对容易安装。光纤可以被包在保护性套管中（即，在线缆中），并且可以在没有任何维护的情况下长时间保持完好。因而安装和维护成本很低。在许多交通网络中，可已经存在沿着至少主要路线部署的光纤，并且这样的现存的通信基础设施可以包括能够被用于DAS的冗余光纤。

通过由质询器单元所生成的光学脉冲来质询光纤，并且因而仅质询器单元需要功率。

在铁轨网络中，设置DAS系统因而提供如下能力：实现所期望的空间分辨率和覆盖范围二者，这通过使用其它感测技术实现起来将会非常困难和高成本，并且其允许对交通网络的实时监控和/或控制。

本发明的实施例因而涉及用于分布式光纤感测以用于铁轨监控的方法和装置，并且特别地涉及用于监控通过移动的铁轨载具所产生的声学信号以提供关于铁轨载具的附加信息的方法和装置。

因而，根据本发明的一个方面，提供有一种检测列车中力（in-train force）的方法，其包括：

取得第一数据集，其对应于来自至少一个光纤分布式声学传感器的多个信道的测量信号，该光纤分布式声学传感器具有被部署以监控铁轨轨道的至少部分的感测纤维，其中第一数据集对应于在列车沿着铁轨轨道经过时所获取的测量信号；以及