專利名稱：基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)，特別適用于高速鐵路列車 運(yùn)行控制和列車實(shí)時(shí)追蹤。
背景技術(shù)：
高速鐵路既是社會(huì)發(fā)展對(duì)快速交通的要求，又是世界各國(guó)鐵路發(fā)展的主流， 如何實(shí)現(xiàn)高速列車實(shí)時(shí)追蹤以確保行車安全、提高運(yùn)能日益重要。
世界上為了保證高速列車的安全行駛研究了多種不同的控制系統(tǒng)。 各個(gè)國(guó)家的發(fā)展不盡相同，其中研究處于領(lǐng)先地位的典型系統(tǒng)如下法國(guó)國(guó) 營(yíng)鐵路研究的實(shí)時(shí)追蹤自動(dòng)化系統(tǒng)(ASTREE)，這是用于列車控制和運(yùn)輸管理 的一種指令、控制和通信一體化的綜合系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)驗(yàn)成功，但 該系統(tǒng)傳輸?shù)氖菍?shí)況錄象，信息量巨大，對(duì)通信系統(tǒng)的要求非常高，整套系統(tǒng) 的造價(jià)和維護(hù)十分昂貴。日本研究開發(fā)了計(jì)算機(jī)和無線電輔助列車控制系統(tǒng) (CARAT)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)和無線電輔助實(shí)現(xiàn)列車控制，但是該系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)了列 車速度的控制，沒有實(shí)現(xiàn)列車實(shí)時(shí)追蹤，同時(shí)由于數(shù)據(jù)傳輸采用漏泄同軸電纜， 傳輸距離受到了一定的限制。德國(guó)早在1988年就開始了集車站連鎖、列車自動(dòng) 追蹤和旅客向?qū)橐惑w的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(LZB)的研究工作，但目前尚未見 有關(guān)開發(fā)完畢的報(bào)告；瑞典ABB公司開發(fā)了利用地面感應(yīng)器獲取的編碼信息來 實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)列車保護(hù)系統(tǒng)(ATP)，但是該系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了列車的自動(dòng)防護(hù)，沒 有做到實(shí)時(shí)跟蹤，而且只能適用于低密度的行車系統(tǒng)。
在高速磁懸浮列車方面，日本的磁懸浮鐵路使用了交叉感應(yīng)線圈的方式獲得 列車的安全信息，該方法精度高，實(shí)時(shí)性較好，但這種方法的代價(jià)是對(duì)列車位置檢測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)裝置的精度要求很高，從而導(dǎo)致了設(shè)備的復(fù)雜性，制造、安 裝和維護(hù)的成本較大。此外，由于漏泄電纜的制備對(duì)開槽的尺寸要求嚴(yán)格，收 發(fā)設(shè)備比較復(fù)雜，致使通信系統(tǒng)投入初期的建設(shè)費(fèi)用會(huì)很大。
德國(guó)磁懸浮鐵路采用編碼板的方式對(duì)列車進(jìn)行測(cè)速和定位，列車經(jīng)過編碼板 時(shí)，由列車上的車載設(shè)備讀入編碼，從而確定出列車的位置。在兩個(gè)編碼板之 間，則通過檢測(cè)同步直線電機(jī)定子繞組的極距來實(shí)現(xiàn)相對(duì)起始編碼板位置的計(jì) 算，進(jìn)而獲得列車的運(yùn)行速度。但是，由于該方法需要列車與地面感應(yīng)設(shè)備間 進(jìn)行信號(hào)交互，如果一方失效就會(huì)存在控制系統(tǒng)無法及時(shí)獲取安全信息的問題。
此外，對(duì)高速列車行車控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法，還包括地面感應(yīng)器方 式、微波調(diào)制車號(hào)識(shí)別方式、電感耦合的射頻識(shí)別方式、全球定位系統(tǒng)等等。 這些方式分別有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，但也存在著許多不足，如可靠性問題、 抗干擾問題、造價(jià)問題以及對(duì)列車速度的適應(yīng)性問題等。特別是對(duì)于磁懸浮列 車，沒有車輪，運(yùn)行時(shí)與軌道不接觸，傳統(tǒng)輪軌鐵路的記軸和軌道電路等方式 不再可用。因此必須研究能夠滿足高速鐵路發(fā)展需要的新的數(shù)據(jù)采集方式。
中國(guó)目前鐵路系統(tǒng)對(duì)列車狀態(tài)的監(jiān)控，主要是通過計(jì)軸系統(tǒng)、抄車號(hào)系統(tǒng)、 列車安全運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置等來實(shí)現(xiàn)。由于技術(shù)條件的限制，該設(shè)備生產(chǎn)成本 較高，價(jià)格昂貴，并且僅在鐵路干線運(yùn)行區(qū)間、分局交界口、編組站出入口處 完成列車車輛識(shí)別，此時(shí)需降低行車速度，然后將識(shí)別出的標(biāo)簽信息及輔助信 息通過電纜傳輸至終端處理設(shè)備和復(fù)試終端設(shè)備，不僅對(duì)通信系統(tǒng)要求很高，
而且在進(jìn)行車輛識(shí)別時(shí)的行車速度約為60km左右，根本不能實(shí)現(xiàn)高速列車狀態(tài) 的實(shí)時(shí)追蹤。
磁懸浮列車的研究方面，中國(guó)起步較晚，還一直沒有形成規(guī)模，技術(shù)上也 沒有取得具有實(shí)用性的突破，上海浦東示范線也主要是采用德國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，引進(jìn)某些線路設(shè)備與德國(guó)的工程設(shè)備，以中方為主進(jìn)行建設(shè)的。而其獲取列車 安全信息的關(guān)鍵子系統(tǒng)，則始終對(duì)中國(guó)保密。這些因素大大制約了中國(guó)鐵路磁 懸浮發(fā)展的速度和進(jìn)程。因此，目前中國(guó)高速鐵路發(fā)展的態(tài)勢(shì)迫切需要立足于 國(guó)產(chǎn)化和本地化，研制和生產(chǎn)新型的、符合中國(guó)國(guó)情的和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 高速列車實(shí)時(shí)追蹤和行車一體化控制系統(tǒng)。
光纖光柵在溫度、壓力、拉力等光纖傳感技術(shù)方面得到了較廣泛的應(yīng)用。 但是用拉曼光放大對(duì)傳遞光信號(hào)沿線放大，且克服溫度應(yīng)力交叉敏感的分布式 光纖光柵傳感來實(shí)現(xiàn)列車定位和實(shí)時(shí)追蹤的方法尚未見到有關(guān)的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前鐵路系統(tǒng)對(duì)列車狀態(tài)監(jiān)控的可靠性問題、抗干擾問題、造價(jià) 問題以及對(duì)列車速度的適應(yīng)性問題等，本實(shí)用新型提出了一種基于拉曼放大的 分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)，其構(gòu)成的各部件之間的連接
在鐵路每條線路的一條鋼軌的正下方，埋設(shè)中心波長(zhǎng)各不相同的光纖光柵 應(yīng)力傳感器，每一個(gè)不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵應(yīng)力傳感器表示一個(gè)地理位置； 光纖光柵應(yīng)力傳感器的上端面與鋼軌底面接觸，兩個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器間隔 100 500米，其間用光纖連接；
安裝在列車始發(fā)站的寬帶光源和泵浦經(jīng)過耦合器與快速光開關(guān)連接，快速 光開關(guān)采用輪詢的方式與每條線路鋼軌下方埋設(shè)的第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器 的左環(huán)形器的左端口連接；
在鐵路每條線路的一條鋼軌的正下方埋設(shè)的光纖光柵應(yīng)力傳感器，相鄰兩 個(gè)之間的連接為一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器的右環(huán)形器右端口與另一個(gè)光纖光柵 應(yīng)力傳感器的左環(huán)形器的左端口連接；
鋼軌下方埋設(shè)的最后一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器的右環(huán)形器的右端口與分波器連接；
分波器與高速光開關(guān)連接； 高速光開關(guān)與O/E變換器連接； 0/E變換器與數(shù)字信號(hào)處理模塊連接； 數(shù)字信號(hào)處理模塊與計(jì)算機(jī)主機(jī)連接；
計(jì)算機(jī)主機(jī)與儲(chǔ)存有三維電子地圖的服務(wù)器和大屏幕連接。 快速光開關(guān)采用輪詢的方式是指快速光開關(guān)與第一條線路鋼軌下方埋設(shè)的 第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器連接或與第二條線路鋼軌下方埋設(shè)的第一個(gè)光纖光 柵應(yīng)力傳感器連接，......或與第m條線路鋼軌下方埋設(shè)的第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳
感器連接。
假設(shè)列車通過光纖光柵應(yīng)力傳感器《的時(shí)間可以測(cè)知，相鄰傳感器之間的 距離為定值，用^來表示。列車運(yùn)行的初速度為r。，加速度為"，列車長(zhǎng)度為丄， Q和^分別為第m和第"個(gè)傳感器的列車到達(dá)時(shí)間，f。m和Q分別為第m和第"個(gè) 傳感器的列車離開時(shí)間。且
'附 一 《om "m，,《 一 《/"
利用速度、加速度與傳輸距離之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得
Z'加^'m (Z'加^'■")
￡ = G["^ 一附《+"wf, — "Q(2 +~)]
、 ^//m ^'力C'm )
以下兩種情況出現(xiàn)時(shí)，表明有車廂脫節(jié)，檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。 一種情況是 某一光纖光柵應(yīng)力傳感器測(cè)量光纖光柵的中心波長(zhǎng)發(fā)生偏移的次數(shù)與其它光纖 光柵應(yīng)力傳感器不同。這是因?yàn)楫?dāng)列車車輪壓上傳感器時(shí)，測(cè)量光纖光柵的中心波長(zhǎng)發(fā)生偏移，偏移的次數(shù)就是列車的軸數(shù)，所有光纖光柵應(yīng)力傳感器所計(jì) 軸數(shù)應(yīng)該相同，如不相同，說明有車廂脫節(jié)。另一種情況是某一光纖光柵應(yīng)力 傳感器測(cè)量光纖光柵的中心反射波長(zhǎng)發(fā)生變化后，長(zhǎng)時(shí)間不再恢復(fù)，表明該傳 感器上始終受力，則有可能出現(xiàn)了列車脫軌的現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間上 限之后，系統(tǒng)報(bào)警。
如果在整個(gè)調(diào)度區(qū)間有多趟列車，則在調(diào)度中心可精確判斷每趟列車所在 的位置、行進(jìn)的速度、加速度和列車間的距離，最后實(shí)現(xiàn)列車的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示。
本實(shí)用新型的有益效果具體如下
提出了一種基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)，列 車運(yùn)行的位置數(shù)據(jù)由部署在區(qū)段中的光纖光柵應(yīng)力傳感器感知，經(jīng)過光纖傳遞 實(shí)時(shí)信息，進(jìn)一步獲得列車運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于高效地控制列車運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行 狀態(tài)的實(shí)時(shí)調(diào)整具有重要的意義。其最大特點(diǎn)是充分利用光纖光柵波長(zhǎng)編碼的 優(yōu)勢(shì)，沿線等間距設(shè)置眾多具有不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵應(yīng)力傳感器，當(dāng)列車 經(jīng)過時(shí)，傳感器上受到壓力作用，光柵的中心波長(zhǎng)發(fā)生偏移，偏移的次數(shù)就是 列車的軸數(shù)，所有傳感器所計(jì)軸數(shù)應(yīng)該相同，如不相同，說明有車廂脫節(jié)，這 將是一種新型、廉價(jià)且靈敏度很高的計(jì)軸系統(tǒng)。從車輪到達(dá)每個(gè)光纖光柵應(yīng)力 傳感器的時(shí)間間隔，可計(jì)算出列車的運(yùn)行速度、加速度，如果在整個(gè)調(diào)度區(qū)間 有多趟列車，則在調(diào)度中心可精確判斷每趟列車所在的位置、行進(jìn)的速度、加 速度和列車間的距離。這將是一種全新的列車實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)，其對(duì)列車狀態(tài)的 監(jiān)測(cè)過程完全實(shí)時(shí)，沒有誤差。
兩個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器之間距離為100 500米，相當(dāng)于將一般軌道電路 的閉塞區(qū)間縮短了10倍，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的感應(yīng)沒有誤差，且光強(qiáng)的漲落不影 響波長(zhǎng)的測(cè)量，提高了定位精度，縮短了行車間隔時(shí)間，擴(kuò)大了軌道交通的運(yùn)輸能力。光纖的價(jià)格很便宜，可大大降低系統(tǒng)成本，所采用的光纖光柵應(yīng)力傳 感器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉、靈敏度高，響應(yīng)快，不受溫度影響，而且不受 電磁干擾，最適宜于電氣化區(qū)段使用。列車的運(yùn)行位置由地面的控制系統(tǒng)直接 采集，而不需要列車上的電、磁設(shè)備的參予，也不需要車地通信系統(tǒng)的支持， 提高了高速列車控制系統(tǒng)的可靠性。行車調(diào)度中心借助本系統(tǒng)，可迅速、全面 的了解和控制列車運(yùn)行狀態(tài)，提高行車密度，減少行車事故，提高服務(wù)質(zhì)量， 降低投資，創(chuàng)造更大效益。


圖l基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)示意圖。
圖2光纖光柵應(yīng)力傳感器安裝在軌底面的示意圖。
圖3實(shí)施例一的基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng) 示意圖。
圖4實(shí)施例二的基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng) 示意圖。
圖5溫度不敏感的光纖光柵應(yīng)力傳感器示意圖。
圖中左環(huán)行器IO、右環(huán)行器70、滑動(dòng)蓋子21、封裝體底部22、參考光纖 光柵31、第一根磷銅桿32、傳感器結(jié)構(gòu)主體40、連接件41、第二根磷銅桿42、 連接件50、測(cè)量光纖光柵51、第三根磷銅桿52、第四根磷銅桿60、鋼軌CIO、寬 帶光源AIO、高速光開關(guān)A20、光纖光柵應(yīng)力傳感器A211......A21n、
A221......A22n、 ......、 A2ml......A2mn、泵浦A30、耦合器A31、分波器A41、
高速光開關(guān)A42、 OZE變換器A43、數(shù)字信號(hào)處理模塊A44、計(jì)算機(jī)主機(jī)A45、大 屏幕A46、三維電子地圖服務(wù)器A47。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。 實(shí)施例一
本實(shí)用新型提出的一種基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追 蹤系統(tǒng)，其構(gòu)成的部件之間的連接如下，見圖3:
在鐵路一條線路的一條鋼軌C10的正下方，埋設(shè)光纖光柵應(yīng)力傳感器 A211......A21n,這些光纖光柵應(yīng)力傳感器的中心波長(zhǎng)各不相同，每一個(gè)中心波
長(zhǎng)的光纖光柵應(yīng)力傳感器表示一個(gè)地理位置，光纖光柵應(yīng)力傳感器的上端面21 與鋼軌底面接觸，兩個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器間隔100米，相鄰兩個(gè)之間的連接 為一個(gè)的右環(huán)形器70的右端口 73與另一個(gè)的左環(huán)形器10的左端口 11用光纖 連接；
安裝在列車始發(fā)站的寬帶光源A10和功率100mw的泵浦A30經(jīng)過耦合器 A31與鋼軌下方埋設(shè)的第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器A211的左環(huán)形器10的左端 口 ll連接；
鋼軌下方埋設(shè)的最后一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器A21n的右環(huán)形器70的右端 口73與分波器A41連接；
分波器A41與高速光開關(guān)A42連接； 高速光開關(guān)A42與O/E變換器A43連接； O/E變換器A43與數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)A44連接； 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)A44與計(jì)算機(jī)主機(jī)A45連接；
計(jì)算機(jī)主機(jī)A45與儲(chǔ)存有三維電子地圖的服務(wù)器A47和大屏幕A46連接。 寬帶光源A10選擇摻鉺光纖放大器，其自發(fā)輻射譜作為寬帶光源信號(hào)。實(shí)施例二
本實(shí)用新型提出的一種基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追 蹤系統(tǒng)，其構(gòu)成的部件之間的連接如下，見圖4:
在鐵路二條線路的各一條鋼軌C10的正下方，埋設(shè)光纖光柵應(yīng)力傳感器 A211......A21n和光纖光柵應(yīng)力傳感器A221......A22n,這些光纖光柵應(yīng)力傳感
器的中心波長(zhǎng)各不相同，每一個(gè)波長(zhǎng)的光纖光柵應(yīng)力傳感器表示一個(gè)地理位置， 光纖光柵應(yīng)力傳感器的上端面21與鋼軌底面接觸，兩個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器間 隔500米，相鄰兩個(gè)之間的連接為一個(gè)的右環(huán)形器70的右端口 73與另一個(gè)的 左環(huán)形器10的左端口 11用光纖連接；
安裝在列車始發(fā)站的寬帶光源A10和功率2000mW的泵浦A30經(jīng)過耦合器 A31與高速光開關(guān)A20連接，高速光開關(guān)則采用輪詢方式，與鋼軌下方埋設(shè)的 第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器A211或A221連接；泵浦波長(zhǎng)的選擇依據(jù)是，它所 產(chǎn)生的光信號(hào)放大范圍覆蓋所有光纖光柵應(yīng)力傳感器的工作波長(zhǎng)。
二條鐵路線路下埋設(shè)的最后一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器A21n和A22n與分波 器A41、高速光開關(guān)A42、 0/E變換器A43、數(shù)字信號(hào)處理模塊A44、儲(chǔ)存有三 維電子地圖的服務(wù)器A47和大屏幕A46連接與實(shí)施例一相同。
寬帶光源A10選擇LED。
當(dāng)列車經(jīng)過光纖光柵應(yīng)力傳感器時(shí)，傳感器結(jié)構(gòu)主體40壓縮，使得第二根 磷銅桿42產(chǎn)生向下的力，該力通過連接件41使得第三根磷銅桿52受到拉伸，導(dǎo) 致測(cè)量光纖光柵51產(chǎn)生應(yīng)變，測(cè)量光纖光柵51受到張力的作用，中心波長(zhǎng)向長(zhǎng) 波長(zhǎng)移動(dòng)。
當(dāng)列車駛過后，結(jié)構(gòu)主體40彈性恢復(fù)，第三根磷銅桿52受到的拉伸作用消 失，測(cè)量光纖光柵51的中心波長(zhǎng)迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。測(cè)量光纖光柵51和參考光纖光柵31的光譜特性完全一致，當(dāng)測(cè)量光柵51 上無應(yīng)力作用時(shí)，測(cè)量光纖光柵51和參考光纖光柵31的光譜一致，在右環(huán)形 器70的第三端口 73檢測(cè)到最大光強(qiáng)。
當(dāng)測(cè)量光纖光柵51上有應(yīng)力時(shí)，測(cè)量光纖光柵51和參考光纖光柵31的 光譜漂離，右環(huán)形器70的第三端口 73檢測(cè)到的光強(qiáng)變?nèi)酢?br> 不同波長(zhǎng)的光信號(hào)傳向指揮中心，沿線經(jīng)過拉曼光信號(hào)放大，信號(hào)再經(jīng)過 分波器A41后，將不同波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行分離，通過高速光開關(guān)A42進(jìn)入O/E變 換器A43，將每個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)變成電信號(hào)，這些不同的電信號(hào)變化情況由數(shù) 字信號(hào)處理模塊A44進(jìn)行放大、濾波及判決處理后進(jìn)入計(jì)算機(jī)主機(jī)A45,計(jì)算 機(jī)主機(jī)A45與儲(chǔ)存有三維電子地圖的服務(wù)器A47交換數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確計(jì)算出控制 區(qū)間內(nèi)各趟列車所在的準(zhǔn)確位置、速度和加速度等信息，然后在大屏幕A46進(jìn) 行顯示。
兩個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器之間的距離為100 500米，相當(dāng)于將一般軌道電 路的閉塞區(qū)間縮短了 10倍，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的感應(yīng)沒有誤差，且光強(qiáng)的漲落不 影響波長(zhǎng)的測(cè)量，提高了定位精度，縮短了行車間隔時(shí)間，擴(kuò)大了軌道交通的 運(yùn)輸能力。
本實(shí)用新型所采用光纖光柵應(yīng)力傳感器為申請(qǐng)?zhí)?00810057474.4，發(fā)明名 稱為"溫度不敏感的光纖光柵應(yīng)力傳感器"中所述的傳感器。其構(gòu)成及連接為
傳感器結(jié)構(gòu)主體40的橫截面為正方形，使用伸縮性非常好的磷銅材料制成， 其底端固定于封裝體底部22上，上端比封裝體深度高出lcm，其上加上可上下滑 動(dòng)蓋21承載外界壓力。
選擇彈性度非常好的橫截面為正方形的四根磷銅桿。
第一根磷銅桿32和第四根磷銅桿60，垂直固定于封裝體底部22上；第二根磷銅桿42垂直粘貼于傳感器結(jié)構(gòu)主體40上；
第三根磷銅桿52的上下兩端通過連接件50和41分別與第四根磷銅桿60的上 端和第二根磷銅桿42的下端連接，垂直于封裝體底部22;
測(cè)量光纖光柵51，豎直粘貼在第三根磷銅桿52上，測(cè)量光纖光柵51—端與 右環(huán)行器70的第二端口72連接，另一端懸空，測(cè)量光纖光柵51為均勻光纖光柵;
參考光纖光柵31豎直粘貼在第一根磷銅桿32上，參考光纖光柵31 —端與左 環(huán)行器10的第二端口12連接，另一端懸空；參考光纖光柵31與測(cè)量光纖光柵51 光譜特性完全一致。
改變測(cè)量光纖光柵51和參考光纖光柵31的中心波長(zhǎng)，制作出不同中心波長(zhǎng) 光纖光柵應(yīng)力傳感器。
所用的光纖光柵的中心反射波長(zhǎng)沒有特別的限制，選擇國(guó)際電信聯(lián)盟 (ITU-T)給定波長(zhǎng)最佳。
本實(shí)用新型使用的所有器件均為市售器件。
權(quán)利要求1. 基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)，其特征在于，各部件之間的連接在鐵路每條線路的一條鋼軌(C10)的正下方，埋設(shè)光纖光柵應(yīng)力傳感器(A211......A21n)、(A221......A22n)、......、(A2m1......A2mn)，每條鋼軌下埋設(shè)的光纖光柵應(yīng)力傳感器的中心波長(zhǎng)各不相同，每一個(gè)不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵應(yīng)力傳感器表示一個(gè)地理位置，光纖光柵應(yīng)力傳感器的上端面(21)與鋼軌底面接觸，相鄰兩個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器間隔100～500米，相鄰兩個(gè)之間的連接為一個(gè)的右環(huán)形器(70)的右端口(73)與另一個(gè)的左環(huán)形器(10)的左端口(11)用光纖連接；安裝在列車始發(fā)站的寬帶光源(A10)和泵浦(A30)經(jīng)過耦合器(A31)與快速光開關(guān)(A20)連接，快速光開關(guān)(A20)采用輪詢的方式與每條線路鋼軌下方埋設(shè)的第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器(A211、A221......A2m1)的左環(huán)形器(10)的左端口(11)連接；鋼軌下方埋設(shè)的最后一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器(A21n、A22n......A2mn)的右環(huán)形器(70)的右端口(73)與分波器(A41)連接；分波器(A41)與高速光開關(guān)(A42)連接；高速光開關(guān)(A42)與O/E變換器(A43)連接；O/E變換器(A43)與數(shù)字信號(hào)處理模塊(A44)連接；數(shù)字信號(hào)處理模塊(A44)與計(jì)算機(jī)主機(jī)(A45)連接；計(jì)算機(jī)主機(jī)(A45)與儲(chǔ)存有三維電子地圖的服務(wù)器(A47)和大屏幕(A46)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和 實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)，其特征在于，快速光開關(guān)(A20)采用輪詢的方式是指快速光開關(guān)(A20)與第一條線路鋼軌下方埋設(shè)的第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器(A211)連 接或與第二條線路鋼軌下方埋設(shè)的第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器(A221)連 接，......或與第m條線路鋼軌下方埋設(shè)的第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器(A2ml)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和 實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)，其特征在于，泵浦(A30)的功率100 2000mW。
專利摘要本實(shí)用新型公開的基于拉曼放大的分布式應(yīng)力傳感列車定位和實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)，在鐵路每條線路的一條鋼軌正下方，相隔100～500米埋設(shè)中心波長(zhǎng)各不相同的光纖光柵應(yīng)力傳感器(A211...A21n)...(A211...A21n)。寬帶光源(A10)和泵浦(A30)經(jīng)耦合器(A31)與快速光開關(guān)(A20)、第一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器(A211...A2m1)連接；最后一個(gè)光纖光柵應(yīng)力傳感器(A21n...A2mn)與分波器(A41)、高速光開關(guān)(A42)、O/E變換器(A43)、數(shù)字信號(hào)處理模塊(A44)、計(jì)算機(jī)主機(jī)(A45)與儲(chǔ)存有三維電子地圖的服務(wù)器(A47)和大屏幕(A46)連接。適用于高速鐵路列車定位和實(shí)時(shí)追蹤。
文檔編號(hào)B61L25/00GK201224417SQ200820108739
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者寧提綱, 延鳳平, 李卓軒, 祁春慧, 董小偉, 麗 裴, 趙瑞峰, 乂 阮 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)