[发明专利]双光路双区光纤异物侵限监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于铁道信号监测技术领域，具体涉及一种采用双光路双区光纤光纤布喇格光纤光栅(FBG)传感技术监测铁道异物侵限的方法及装置。 

背景技术

异物侵限监测是对危害铁路和行车安全的物体侵入铁路限界进行的监测方法，是铁路安全高效运行的重要保障。由于异物侵限事件的发生具有突发性、无规律可循和不可预测等特点，法国、德国、意大利和日本等国家均在高速铁路中装备了异物侵限监测系统，在列车到达侵限地点前发出报警，控制列车停车，保证列车运行安全。 

当前异物侵限监测的主要方法有：电网、光缆、红外线、微波和视频监测方法。最为典型的是红外线和电网监测方法。红外线监测方法是在需要监测的区域使用红外对射探测器，当有异物由高处落下遮挡红外探测器时，系统发出报警。由于红外探测器易受太阳光、车灯以及飘落物遮挡等非侵限事件干扰的影响，此种监测方式应用有一定的局限性。电网监测方式是在防护网的上面敷设绝缘导线，当有坠落物落到防护网上切断绝缘导线时，产生报警信息。此方法对现场实际工况的适应能力强，应用较广，但雷电和行车产生的强电磁信号等干扰会引起误报，特别是在传输监测信号的传输区域发生的干扰或断线故障等，仍然被当做所监测区域的异物侵限事件，产生误报。而监控室往往离所监测部位很远，监测信号需要传输很远的距离，造成传输区域往往远远大于所监测的区域，因此，传输区域发生故障(如：干扰、损坏、被盗等)的几率相应地大得多，若不能将传输区域的故障与监测部位的侵限事件区分开，误报的几率很大。光缆监测方法的布线方式与电网类似，具有不受雷电和电磁干扰等优点，但仍然不能将监测区域的异物侵限事件与传输区域的故障区分开来。 

光纤和布喇格光纤光栅传感技术由于具有抗电磁干扰、抗雷击等优点，已经在桥梁、石化和电力等领域广泛应用，也引起了众多铁道领域人士的高度重视。如，林斌等在《交通科技》2008年第5期上发表的“光纤光栅传感铁路安全监测”，以及张彧锋在《铁道通信信号》 (Vol.45，No.6：48-50，2009)上发表的“光纤光栅技术在高速铁路防灾系统中的应用研究”，都提到光纤光栅传感技术应用于铁道中异物侵限监测的好的前景，但是，两者的技术方案都是应用光纤光栅应变/应力传感器进行监测，且需要可调F-P滤波器对布喇格光纤光栅波长进行解调，方案复杂，设备昂贵，难以实用，另一方面，两者都没有提到将监测区域的异物侵限事件与传输区域的故障区分开的办法，也没有提到运用双光路冗余监测的办法。日本新干线应用光缆进行了异物侵限监测，解决了传统技术中电磁干扰和雷击等问题，但是，由于其信号传输，使用的是与监测部位相同的光缆，没有应用任何光纤光栅，仍然易把传输段发生的故障当成异物侵限事件，引起误报。 

发明内容

本发明的目的：提供一种根据铁路系统技术要求和信号特点，提出基于光纤光栅传感技术的新一代异物侵限监测技术——双光路双区光纤异物侵限监测技术，解决了光纤分区监测和光纤光栅传感信号解调等问题。 

本方法将传感和传输区域分开，实时在线监测异物侵限现场的同时，还能实时检测自身状态，分别产生异物侵限报警和传输故障报警信号，进一步提高了系统的可靠性，避免了误报和漏报事件的发生。 

本发明通过下述技术方案实现：双光路双区光纤异物侵限监测方法及装置原理是，双光路双区光纤异物侵限监测方法及装置由监测区域1，传输区域2以及监控和解调装置3组成。本发明的方法将异物侵限监测系统分成两个相对独立的区域，即监测区域1和传输区域2。两个相对独立的区域可以使报警和故障信号的分离。监测区域1由第一传感光纤网路6和第二传感光纤网路7两套传感光纤网路组成，监测区域1同时还包括第一布喇格光纤光栅8；第二布喇格光纤光栅9；第三布喇格光纤光栅10和第四布喇格光纤光栅11，传输区域2也由两套传输光纤网路组成，第一传输光纤网路4和第二传输光纤网路5。监控和解调装置3由光源12，第一光纤分路器13，第二光纤分路器14，第一啁啾光纤光栅或带通滤波器15，第二啁啾光纤光栅或带通滤波器16，第一光敏器件17，第二光敏器件18，信号显示与列控信号 发生装置19，第三光纤分路器20，第四光纤分路器21，第三啁啾光纤光栅或带通滤波器22，第四啁啾光纤光栅或带通滤波器23，第三光敏器件24和第四光敏器件25组成。 

本发明所采用的原理是：