[发明专利]一种光纤光栅传感器计轴方法、系统、设备和存储介质

说明书

本发明公开了一种光纤光栅传感器计轴方法、系统、设备和存储介质。包括：实时采集光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的波长、波长最大值和波长最小值；设置应变信号初值；根据应变检测光栅的状态、波长、波长最大值和波长最小值，实时更新数据，根据预设的验证条件，对状态序列和应变信号进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数。能够避免过车前的干扰波形以及两个重车轴之间的干扰波形误计轴情况，提高了计轴准确率。

技术领域

本发明涉及轨道交通信号检测技术领域，特别涉及一种光纤光栅传感器计轴方法、系统、设备和存储介质。

背景技术

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。

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。专利号为CN107921978A的发明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的发明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。专利号为CN113335338A中，根据车轮经过时两个应变检测光栅的状态变化组成的序列实现正向轴数和反向轴数的输出（与电磁计轴类似）。在实际使用中，在一趟车第一个车轮的波形之前，光纤光栅会产生干扰波形，如1图所示，S1和S2分别为两个应变检测光栅记录的波形，干扰波形所指示的区域中，两个波形十分接近，形成了彼此干扰，波形变化量可能与正常过车轻车车轮经过时变化量接近，采用原有的计轴方法容易导致误计轴情况的出现。此外，如图2所示，干扰波形所指示的区域中，两个波形十分接近，形成了彼此干扰，两个重车轴之间的干扰波形变化量也可能与轻车轴经过时的变化量接近，采用原有的计轴方法，这两种情况容易导致误计轴情况的出现，影响行车安全。

发明内容

为了解决上述问题，发明人做出本发明，通过具体实施方式，提供一种光纤光栅传感器计轴方法、系统、设备和存储介质。

第一方面，本发明实施例提供一种光纤光栅传感器计轴方法，包括以下步骤：

实时采集光纤光栅传感器中两个应变检测光栅的波长、波长最大值和波长最小值；

设置应变信号初值，所述应变信号包括上升阈值、下降阈值、计轴状态、上升沿计数、上升沿计数累加项、上升沿判断基准值、下降沿计数、下降沿计数累加项和下降沿参考值；

根据所述应变检测光栅的状态、波长、波长最大值和波长最小值，实时更新数据，其中，每次计轴过程包括：

所述上升沿计数累加项和下降沿计数累加项，在每个采样点累加单位数值；

从两个应变检测光栅中任选一个应变检测光栅，当所选应变检测光栅出现新的波长最大值时，分别将下降沿计数和下降沿计数累加项置为对应的初值；

根据应变检测光栅的状态、对应的应变检测光栅阈值对比量和所述上升阈值、下降阈值的对比情况，切换所述应变检测光栅的状态；其中，应变检测光栅的状态为0表示列车不处于光纤光栅传感器敏感区域，应变检测光栅的状态为1表示列车正处于光纤光栅传感器敏感区域；所述阈值对比量为所述应变检测光栅实时波长减去本次计轴过程中波长最小值得到的差值；

当所选应变检测光栅阈值对比量与所述上升沿判断基准值的差值不小于设定值时，以上升沿计数累加项更新上升沿计数，以对应的阈值对比量更新上升沿判断基准值，将上升沿计数累加项置为上升沿计数累加项对应初值；