一种铁路信号计轴系统的制作方法

本发明涉及铁路信号，更具体的说，涉及一种铁路信号计轴系统。

背景技术：

1、铁路信号计轴设备作为轨道区段占用空闲状态检查的设备，通过布置在闭塞分区两端的计轴传感器实时探测是否有列车驶入，并在列车驶离之前持续输出表征区段被占用的信息，待列车全部驶离区段后，能够输出表征区段空闲的信息。在闭塞分区被占用后，列车运行控制系统保证不允许其他列车驶入该闭塞分区，从而保证列车运行安全。

2、然而，当铁路钢轨发生断裂时，对于列车而言存在潜在危险，而铁路信号计轴设备无法检测到这一情况，只能依靠人工目视检查，这一缺点限制了铁路信号计轴设备的广泛应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明公开一种铁路信号计轴系统，以实现在对钢轨区段是否被占用进行检查的同时，还可以对钢轨是否出现断轨进行自动检查，从而便于及时发现列车运行过程中存在的潜在危险，实现铁路信号计轴系统的广泛应用。

2、一种铁路信号计轴系统，包括：计轴传感器、轨旁设备和室内主机，所述轨旁设备分别与所述计轴传感器和所述室内主机连接，所述轨旁设备包括：相连接的计轴地面轨旁装置和信息解调设备，所述计轴传感器和所述轨旁设备的数量均为n个，n为正整数；

3、所述计轴传感器设置在钢轨上，用于感应列车经过时的车轮状态，识别列车经过时的车轴数量和列车行驶方向，并以模拟信号的形式输出至所述计轴地面轨旁装置，其中，相邻的两个所述计轴传感器分别设置在同一个钢轨区段的两端；

4、所述计轴地面轨旁装置与所述室内主机通信连接，用于对所述模拟信号进行解析得到轨旁计轴信息，并将所述轨旁计轴信息传输至所述室内主机，所述轨旁计轴信息包括：所述车轴数量以及所述列车行驶方向；

5、所述室内主机用于根据各个所述计轴地面轨旁装置传输的各个轨旁计轴信息以及钢轨区段配置信息，确定各个钢轨区段的状态为空闲状态或占用状态，其中，所述钢轨区段配置信息中记录有各个钢轨区段两端设置的所述计轴传感器；

6、所述信息解调设备用于采用分布式声波传感器技术，利用光缆的后向散射功率检测钢轨震动声波信号，并基于所述钢轨震动声波信号，得到所述钢轨是否出现断轨的检测结果。

7、可选的，所述信息解调设备包括：激光器、第一耦合器、第二耦合器、调制器、光环形器和平衡探测器；

8、所述激光器用于输出连续的高相干激光；

9、所述第一耦合器与所述激光器连接，用于将所述高相干激光分为探测光和本振光；

10、所述调制器与所述第一耦合器连接，用于将连续的所述探测光调制成脉冲光；

11、所述光环形器与所述调制器连接，用于将所述脉冲光输入至被测光缆中，使所述脉冲光在所述被测光缆中经瑞利散射后形成散射光后再次经过所述光环形器；其中，所述被测光缆为所述信息解调设备与相邻轨旁设备连接的光缆；

12、所述第二耦合器分别与所述第一耦合器、所述光环形器和所述平衡探测器连接，用于将所述本振光和所述散射光形成的干涉输出至所述平衡探测器；

13、所述平衡探测器，用于将干涉中所述散射光作为所述钢轨震动声波信号，并基于所述钢轨震动声波信号与所述本振光的振幅比较结果，得到所述钢轨是否出现断轨的检测结果。

14、可选的，所述平衡探测器具体用于：

15、计算所述钢轨震动声波信号和所述本振光的振幅差值；

16、当所述振幅差值超过预设差值时，确定所述钢轨出现断轨；

17、当所述振幅差值未超过所述预设差值时，确定所述钢轨未出现断轨。

18、可选的，所述光环形器还用于：在将所述脉冲光输入至被测光缆中后，获取所述脉冲光在所述被测光缆中传播的时延差；

19、所述平衡探测器还用于：根据所述时延差确定钢轨异常位置。

20、可选的，所述平衡探测器还用于：

21、确定所述脉冲光在所述被测光缆中的传播速度；

22、对所述传播速度与所述时延差进行求积，得到传播路程；

23、以所述信息解调设备对应的所述计轴传感器在所述钢轨上的位置为起点，将与所述起点之间的距离为所述传播路程的位置，确定为所述钢轨异常位置。

24、可选的，所述平衡探测器还用于：

25、对所述钢轨震动声波信号进行滤波，得到中间钢轨震动声波信号；

26、对所述中间钢轨震动声波信号进行小波分解和重构，去除所述中间钢轨震动声波信号中的整体趋势量，得到目标钢轨震动声波信号；

27、从所述目标钢轨震动声波信号选取光波信号特征值；

28、将所述光波信号特征值输入至预先训练得到的神经网络模型，得到钢轨断轨与否的检测结果。

29、可选的，所述神经网络模型的训练过程包括：

30、初始化神经网络权重和神经网络偏置；

31、设置输入层、隐含层和输出层的节点数，得到初始神经网络模型；

32、将光波信号特征值样本数据作为输入值输入到所述初始神经网络模型的所述输入层；

33、在所述输入层将所述光波信号特征值样本数据按照所述神经网络权重累加上所述神经网络偏置得到中间样本数据，并将所述中间样本数据输入至所述隐含层；

34、在所述隐含层使用传递函数对所述中间样本数据进行变换后，输出至所述输出层；

35、确定所述输出层各节点误差值和节点误差率；

36、基于所述各节点误差值和所述节点误差率，对所述神经网络权重和神经网络偏置进行更新；

37、判断当前模型迭代次数是否达到预设迭代次数；

38、如果是，则完成所述神经网络模型训练；

39、如果否，则返回步骤再次输入所述光波信号特征值样本数据。

40、可选的，所述信息解调设备还包括：存储器；

41、所述存储器与所述平衡探测器连接，用于对钢轨是否出现断轨的检测结果进行存储。

42、可选的，所述信息解调设备还用于：

43、在确定所述钢轨出现断轨时，将断轨信息发送至所述室内主机，由所述室内主机输出报警信息。

44、从上述的技术方案可知，本发明公开了一种铁路信号计轴系统，系统包括：计轴传感器、轨旁设备和室内主机，轨旁设备分别与计轴传感器和室内主机连接，每个轨旁设备包括：相连接的计轴地面轨旁装置和信息解调设备，计轴传感器设置在钢轨上识别列车经过时的车轴数量和列车行驶方向，并以模拟信号的形式发送至计轴地面轨旁装置，计轴地面轨旁装置对模拟信号解析后得到轨旁计轴信息，包括车轴数量以及列车行驶方向，并将轨旁计轴信息发送至室内主机，由室内主机确定各个钢轨区段的状态为空闲状态或占用状态，信息解调设备采用分布式声波传感器技术，利用光缆的后向散射功率检测钢轨震动声波信号，并基于钢轨震动声波信号得到钢轨是否出现断轨的检测结果。本发明公开的铁路信号计轴系统，不仅能够对钢轨区段是否被占用进行检查，还可以对钢轨是否出现断轨进行自动检查，从而便于及时发现列车运行过程中存在的潜在危险，实现铁路信号计轴系统的广泛应用。