基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统及方法与流程

本发明涉及铁路安全系统，尤其是铁路道口列车接近预警，特别是一种基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统及方法。

背景技术：

铁路是我国国民经济的大动脉，铁路运输在社会经济发展中起着举足轻重的作用。与此同时，道路交通发展迅猛，行驶通过道路与铁路相交的平交道口的机动车辆不断增多，虽然铁路运输企业多年来大力推进道口“平改立”，但普速铁路的平交道口尚不能彻底消除，特别是城市枢纽地区，道路与铁路的通行矛盾仍然突出，道口的存在对铁路运输及人民生命财产安全构成威胁。因此，要确保铁路运输安全，必须依靠科技创新，运用先进的装备，杜绝和大力减少道口事故发生，显得尤其重要。

目前国内铁路平交道口的监控设备仅限于距离道口一定距离点对点的监控。如DX-3型道口自动通知信号设备，采用非连续式传感设备采集列车接近、离去信息，列车接近采用一次通知方式，报警时机采用的是定点报警。而针对不同列车运行速度，道口需要关闭栏杆(门)的时机是不一样的。采用定点报警的方式，道口作业人员不清楚列车的具体的运行状态，不能有效地提升工作效率，甚至会存在巨大的安全隐患。且点对点式监控设备需要现场供电，可靠性低。因此，从目前我国平交道口的管理现状分析，急需一套对铁路道口管理、作业人员实时显示列车接近信息的监控设备，以便为管理人员、作业人员高效安全作业提供依据。

分布式光纤传感器具有抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，不需要现场供电，可实现分布式测量，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与光纤系统连接等优势。近年来，被广泛应用于天然气、石油管道安全监测，桥梁裂纹监测，气体浓度探测、边界安防等领域。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有道口监控设备冗余，采用点对点式预警，需要现场供电，不能实时显示列车信息，不能为道口作业人员提供合适的栏杆(门)关挡时机等问题，而提供一种基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统及方法。

本发明的技术解决方案如下：一种基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统，包括分布式光纤探测系统、监测平台数据中心、管理终端、道口终端、既有铁路通信光缆，多个受警道口安装道口终端；所述的分布式光纤探测系统包括瑞利或布里渊散射的分布式光纤振动与应变传感器、检测仪器、模式识别单元，分布式光纤振动与应变传感器沿着整个铁轨长度铺设，所有列车的位置及行进过程中的应变、振动信号由分布式光纤探测系统中分布式光纤振动与应变传感器中的瑞利或布里渊散射信号给出，并且经过模式识别单元信号处理，得到光纤探测系统覆盖的铁轨上的所有列车长度、列车位置、实时行驶速度、列车上下行方向信息，即得到某个空间或时间区间的将通过某道口的列车相对位置信息、相对到达时间、实时行驶速度、接近道口列车长度、列车上下行方向信息；在通信机房连接沿铁路铺设的所述的既有铁路通信光缆，对铁路沿线分布的所述的受警道口的列车接近状态进行实时监控和防护；所述的分布式光纤探测系统通过通信链路连接所述的监测平台数据中心；所述的监测平台数据中心对各道口进行时间和空间的逻辑区分，将预警信息按照线路允许速度及有关规定预警接近距离与区间，通过通信链路准确地传递给所述的受警道口道口终端，道口作业人员按照所述的道口终端显示和提示进行标准化作业，同时相关预警信息传递给站段调度监控中心和根据要求传递给上一级监控中心的所述的监控终端。

根据上述一种基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统进行预警的方法，所述的分布式光纤探测系统包括列车定位的功能，在通信机房连接沿线铺设的所述的既有铁路通信光缆，对铁路沿线分布的所述的受警道口的列车接近状态进行实时监控和防护；所述的分布式光纤探测定位仪通过对探测到的信号进行模式识别等处理后，可以去除噪声干扰，将对邻近道口的列车相对位置信息、相对到达时间、实时行驶速度、接近道口列车长度、列车上下行方向等信息进行实时监测，并通过通信链路上报给所述的监测平台数据中心，同时通过逻辑管理，与声音报警、灯光报警等信息进行联动；所述的监测平台数据中心将预警信息按照线路允许速度及有关规定预警接近距离与区间，进行逻辑区分，并根据各个终端的权限，通过通信链路准确地传递给所述的受警道口，道口作业人员按照所述的道口终端显示和提示进行标准化作业，同时相关信息传递给站段调度监控中心和根据要求传递给上一级监控中心的所述的监控终端。所述的其它辅助监控系统可以通过摄像头实现局部重点区域视频监控。

分布式光纤探测系统利用既有的通信光缆中的一芯进行探测。

所述的通信链路为铁路专网，可以保障信息传输的安全性、可靠性。

所述的监测平台数据中心包含服务器、中心监测显示设备等；可以将分布式光纤探测系统即列车定位仪上传的信息进行逻辑管理，并根据各个终端的权限，向道口终端和监控终端发送相应的预警信息。

所述的监控终端为放置于站段调度监控中心或上一级监控中心，该终端接入铁路专网。管理人员通过登录监测平台数据中心为其分配的账号，就可以根据该终端的权限查看各个受警道口的列车接近预警信息。

所述的道口终端放置于铁路沿线的道口房，该终端接入铁路专网。道口作业人员通过登录监测平台数据中心为其分配的账号，就可以根据该终端的权限查看当前道口的列车接近预警信息。

所述的其它辅助监控系统可以通过摄像头实现局部重点区域视频监控。

所述的既有铁路通信光缆是铁路沿线铺设的既有通信光缆中的某一芯闲置光纤，无需额外铺设，减小了施工成本。

本发明的有益效果：本发明利用先进的分布式光纤探测和定位技术，对铁路沿线接近道口列车的运行状态(距离道口相对位置、到达时间、列车运行的速度、列车的长度、上下行方向等)进行全方位的实时监控和预警，可以根据各个道口的需求以及列车运行速度等信息，分别设置各个道口不同的列车接近报警距离，通过建立网络化的列车接近安全预警系统，保障我国铁路道口列车运行监控数据的准确性和可靠性。

1、本发明基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统及方法，采用分布式光纤传感技术，通过模式识别，可以实时监测邻近道口的列车相对位置信息、相对到达时间、实时行驶速度、接近道口列车长度、列车上下行方向等信息。

2、可以根据各个道口的需求以及列车运行速度等信息，分别设置各个道口不同的列车接近报警距离。

2、采用既有铁路通信光缆，不需要重新铺设光缆，减少了施工成本。

3、不需要现场供电，可靠性高。

4、传感距离长，一套系统可以同时监测多个道口。

5、通信链路为铁路专网，可以保障信息传输的安全性、可靠性。

附图说明

图1为本发明基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

首先请参照图1，图1为本发明基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统结构框图。由图1可见，本发明基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统及方法，其特征在于其构成包括分布式光纤探测系统、监测平台数据中心、管理终端、道口终端、既有铁路通信光缆、其它辅助监控系统、多个受警道口；所述的分布式光纤探测定位仪，在通信机房连接沿线铺设的所述的既有铁路通信光缆，对铁路沿线分布的所述的受警道口的列车接近状态进行实时监控和防护；所述的分布式光纤探测定位仪通过对探测到的信号进行模式识别等处理后，可以去除噪声干扰，将对邻近道口的列车相对位置信息、相对到达时间、实时行驶速度、接近道口列车长度、列车上下行方向等信息进行实时监测，并通过通信链路上报给所述的监测平台数据中心，同时通过逻辑管理，与声音报警、灯光报警等信息进行联动；所述的监测平台数据中心将预警信息按照线路允许速度及有关规定预警接近距离，进行逻辑区分，并根据各个终端的权限，通过通信链路准确地传递给所述的受警道口，道口作业人员按照所述的道口终端显示和提示进行标准化作业，同时相关信息传递给站段调度监控中心和根据要求传递给上一级监控中心的所述的监控终端。所述的其它辅助监控系统可以通过摄像头实现局部重点区域视频监控。

所述的分布式光纤探测系统包括对列车的定位，是基于瑞利(或布里渊)散射的分布式光纤振动(应变)传感器，沿着整个铁轨长度铺设，瑞利(或布里渊)散射信号，能够检测到所有分布式光纤探测系统中即所有列车行进过程中的应变、振动信号，并且经过模式识别等信号处理后，可以去除噪声干扰，识别出列车信号。并且通过进一步的算法处理，得到光纤探测系统覆盖的铁轨上的所有列车长度、列车位置、实时行驶速度、列车上下行方向等信息，可以得到(选择某个空间或时间区间的)将对邻近道口的列车相对位置信息、相对到达时间、实时行驶速度、接近道口列车长度、列车上下行方向等信息。分布式光纤探测系统对这些信息进行综合分析处理后，形成完整性的判断，形成预警信息，并将这些预警信息通过通信链路上传到所述的监控平台数据中心，数据中心将监控信息传送到不同权限所述的用户终端；所述的分布式光纤探测系统，安置在铁路沿线的通信机房中，接入到铁路既有的通信光缆，并与铁路内部的通信链路连接，分布式光纤探测系统利用既有的通信光缆中的一芯进行探测。所述的监测平台数据中心将预警信息按照线路允许速度及有关规定预警接近距离与区间，进行逻辑区分，并根据各个终端的权限，通过通信链路准确地传递给所述的受警道口，道口作业人员按照所述的道口终端显示和提示进行标准化作业，同时相关信息传递给站段调度监控中心和根据要求传递给上一级监控中心的所述的监控终端。所述的其它辅助监控系统可以通过摄像头实现局部重点区域视频监控。

以上技术方案可以实现一种基于分布式光纤道口列车接近实时预警系统及方法。虽然参照上述具体实施例详细地描述了本发明，但是应该理解本发明并不限于所公开的实施方式和实施例，对于本专业领域技术人员来说，可对其形式和细节进行各种改变。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。