[实用新型]基于光频域反射技术的高速磁浮列车定位系统

说明书

基于光频域反射技术的高速磁浮列车定位系统，涉及轨道交通技术领域。本实用新型包括：光源、信号探测装置、OFDR主机、数字信号处理子系统、光缆以及光缆屏蔽层。所述光源用于产生并向光缆注入光信号；所述信号探测装置用于接收并处理光缆中的后向瑞利散射光；所述OFDR主机用于解调出由列车运行振动产生的光缆应变信号；所述数字信号处理子系统与OFDR主机连接，用于进一步对上述应变信号进行处理，以获得列车运行的实时位置信息。所述数字信号处理子系统与列车运行控制系统连接，向列车运行控制系统实时发送列车位置信息，为列车自动精确控制提供必要条件。

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，尤其是一种基于OFDR的高速磁浮列车定位技术。

背景技术

高速磁浮是一种列车以磁悬浮方式沿轨道高速运行的新型轨道交通。轨道交通列车运行控制系统是保障行车安全的关键系统，其中，列车的精确定位是实现列车运行自动控制的重要因素。由于磁悬浮列车没有车轮，列车运行时悬浮在轨道上方，列车运行工况与轮轨铁路完全不同，使得轮轨铁路常用的定位设备如轨道电路、计轴等技术手段在高速磁浮交通领域已无法使用。其次，高速磁悬浮列车的运行速度比轮轨列车高得多，一般不低于500公里/小时，应答器/信标等基于RFID射频技术的定位设备只能运用在运行速度低于400公里/小时的轨道交通中，因此应答器/信标也无法满足高速磁浮的更高速度需求。高速磁浮的高速特性要求其运行控制系统具有比轮轨铁路更高的实时性和准确性，因此必须快速、准确地获取列车的实时位置信息。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于OFDR的高速磁浮列车定位系统，具有实时、准确的特点。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，基于光频域反射技术的高速磁浮列车定位系统，包括光源、信号探测装置、OFDR主机、数字信号处理子系统、光缆；

所述光缆沿轨道线路安装于轨道的受力形变处；

所述光源包括激光器和耦合器，耦合器包括探测光输出端和参考光输出端；

所述信号探测装置包括波形发生器、声光调制器、光纤放大器、环形器、光混频器、平衡光电探测器、模/数转换器，耦合器的探测光输出端和波形发生器连接声光调制器，声光调制器输出至环形器，环形器与光缆的光纤连接，并与光纤放大器连接；光纤放大器和耦合器的参考光输出端皆输出至光混频器，光混频器通过平衡光电探测器和模/数转换器输出至OFDR主机，经数字信号处理子系统获取列车位置信号。

所述光缆为施加了屏蔽措施的单模光纤光缆，光缆沿轨道梁的滑行轨面下侧安装。

本实用新型还提供一种基于光频域反射技术的高速磁浮列车定位方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)向沿轨道线路设置并安装于轨道的受力形变处的光缆注入调制后的探测光信号；

2)检测光缆中的后向瑞利散射光，解调出轨道梁的原始应变信号，原始应变信号包括光缆应变位置和幅度的关系；

3)原始应变信号作小波变换后，提取符合列车运行特征的应变信号，由此确定列车位置。

本实用新型具有如下优点：

一、具备全天候运行的条件。

二、与列车运行控制系统接口，使得列车运行控制系统能够实时获取列车的位置，为列车自动精确控制提供必要条件。

三、对所采用的光缆施加了屏蔽措施，使其具备抗强电磁干扰能力，能够在磁浮电磁环境下正常工作。

四、相较于传统的分布式光纤传感技术，OFDR采用扫频脉冲光作为探测光进行分布式探测，其空间分辨率仅由扫频范围决定，该特性使OFDR可实现较长探测距离下的高空间分辨率的分布式监测。

附图说明