檢測列車分離的制作方法
【專利摘要】該申請描述用于檢測列車分離的方法和裝置，其中一個或多個鐵路車廂/車架（401）意外地與列車的剩余部分解耦。該方法包括對至少一個光纖（104a、104b）執(zhí)行分布式聲感測以提供沿著鐵路（201）的多個縱向聲傳感器部分。該聲響應(yīng)被分析以檢測指示列車分離的識別標(biāo)志。這可以包括檢測與列車的不同部分相關(guān)聯(lián)的聲事件（302、303）以及檢測兩個事件之間的分離何時超過閾值量。該方法可以標(biāo)識列車的前部和列車的后部并且檢測前部和后部之間的距離何時改變多于閾值量和/或與輪副通過軌道特征（402）相關(guān)聯(lián)的聲音可以被用來確定鄰近車廂的輪副之間的間隔（T3、T4）和確定該間隔何時超過閾值量。該閾值可以基于同一車廂的輪副通過軌道特征之間的間隔（T2）。
【專利說明】檢測列車分離
[0001]本發(fā)明涉及鐵路上列車區(qū)段的分離的檢測，并且尤其涉及用于使用光纖分布式聲感測來檢測列車分離/分裂的方法和裝置。
[0002]列車分離(有時被稱為列車分裂或“一分為二”)可以在列車的車架或車廂中的一個或多個意外地變成與車架/車廂的剩余部分和/或機(jī)車解耦的情況下發(fā)生。這可以例如歸因于耦合機(jī)構(gòu)的故障而在列車操作期間(即在列車正移動時)發(fā)生。
[0003]在許多列車設(shè)計中，每個車廂或車架可以被提供有其自己的一套制動器并且制動系統(tǒng)可以被布置成開啟故障保護(hù)。例如，空氣制動器是已知的，在其中經(jīng)由將車廂連接在一起的軟管從機(jī)車提供壓縮空氣，并且倘若氣壓下降(如果兩個車廂要解耦則其將發(fā)生)，在分離列車的兩個區(qū)段上的制動器將使用存儲在每個車廂中的貯存器中的壓縮空氣自動地應(yīng)用。因此，分離列車的兩個區(qū)段將自動停下來。
[0004]然而，在一些鐵路操作中，可能未采用故障保護(hù)制動系統(tǒng)。故障保護(hù)制動系統(tǒng)可能不可用于整個列車和/或可能是有缺陷的也是有可能的。例如，在上面提到的空氣制動系統(tǒng)中，壓縮空氣流動中的故障(例如歸因于一個或多個過失或不正確控制的閥)可能潛在地意味著列車第一部分中的車廂接收到高壓供應(yīng)而列車第二部分中的車廂不具有或僅具有低壓供應(yīng)。因此可能不足以使列車第二部分的車廂中的壓縮空氣的貯存器加壓來應(yīng)用制動器。盡管這將意味著列車的后部可能不具有制動器，但在長的列車中這可能不是明顯的。因此由列車的第二區(qū)段中的解耦產(chǎn)生的列車分離將導(dǎo)致不采用任何故障保護(hù)。
[0005]如果在缺少工作故障保護(hù)的情況下確實發(fā)生列車分離，則列車分離可能不是容易地被列車驅(qū)動人員可檢測的，尤其在長度可能為從幾百米到數(shù)千米中的無論什么的長貨運列車的情況下。
[0006]顯然，未被檢測的列車分離可以代表嚴(yán)重的危險。解耦區(qū)段可能在線路上慢慢停止不前，在這種情況下它代表線路上的未知危險。然而，解耦的后區(qū)段可能具有相當(dāng)大的動量并且因此可以繼續(xù)運行達(dá)很大的距離。如果與列車驅(qū)動區(qū)段相比解耦區(qū)段的相對速度增大(如果列車的驅(qū)動區(qū)段減速和/或解耦區(qū)段獲得減速下降則其可能發(fā)生)，則解耦區(qū)段可能與列車剩余部分的后部撞擊，從而可能引起對列車的損壞并且具有可能出軌的風(fēng)險。在一些實例中，解耦區(qū)段可能撞擊到驅(qū)動區(qū)段中、反彈、獲得更多速度并且再次撞擊?？商鎿Q地，如果解耦區(qū)段正上坡行進(jìn)，則它可能減慢并且然后反向并且變得失控，在它所來自的方向上向后行進(jìn)。
[0007]已知用于列車監(jiān)測和控制的各種系統(tǒng)提供自動列車保護(hù)，但是存在不利用這樣的列車保護(hù)系統(tǒng)來操作的許多鐵軌網(wǎng)絡(luò)。在任何情況下這樣的系統(tǒng)通常不能檢測到列車分離并且將需要通過某些其它方式來檢測列車分離以便為網(wǎng)絡(luò)上的分離列車和任何交通提供保護(hù)。
[0008]例如，一些列車控制系統(tǒng)依賴于列車自身來提供例如基于用于與軌道旁信息系統(tǒng)/位置標(biāo)記進(jìn)行通信的GPS定位器、各種機(jī)載慣性導(dǎo)向系統(tǒng)和/或收發(fā)器中的一個或多個的位置信息。通常，各種定位器、傳感器或收發(fā)器被容納在機(jī)車中或者另外地在列車的前部處并且因此實際上僅提供關(guān)于列車前部的位置的信息。然后根據(jù)列車的車廂的數(shù)目的了解來假設(shè)列車末端的位置。在諸如上述之類的列車分離中，在駕駛員沒意識到分離的情況下列車的前部可能如期望的那樣繼續(xù)。列車控制系統(tǒng)將因此檢測列車前部的預(yù)期運動并且將未檢測到任何問題。
[0009]因此，存在對可以檢測列車分離的方法和裝置的渴望。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種檢測列車的分離的方法，包括:對沿著鐵路的長度部署的至少一個光纖執(zhí)行分布式聲感測以便沿著鐵路提供多個縱向聲傳感器部分；分析來自所述聲傳感器部分的聲響應(yīng)以檢測指示列車已分離的識別標(biāo)志。
[0011]因此本發(fā)明的該方面的方法使用光纖分布式聲感測(DAS)的原理。分布式聲感測是一種已知類型的感測，其中光纖被部署為感測纖維并且用電磁輻射反復(fù)地被詢問以便提供沿著其長度的聲活動的感測。通常，輻射的一個或多個輸入脈沖被發(fā)射到光纖中。通過分析從纖維內(nèi)反向散射的輻射，纖維可以有效地被分成可以是鄰接的(但不是必須的)多個離散感測部分。在每個離散感測部分之內(nèi)，纖維的機(jī)械擾動(例如歸因于入射聲波的應(yīng)變)引起從該部分反向散射的輻射的性質(zhì)的變化。該變化可以被檢測和分析并且被用來給出在該感測部分處纖維的擾動強(qiáng)度的度量。因此，DAS傳感器有效地充當(dāng)光纖的聲感測部分的線性感測陣列。纖維的感測部分的長度由詢問輻射的特性和應(yīng)用于反向散射信號的處理來確定，但是通?？梢允褂么蠹s幾米到幾十米量級的感測部分。如在該說明書中使用的那樣，術(shù)語“分布式聲感測”將被看作意指通過光學(xué)詢問光纖來進(jìn)行感測以便提供沿著纖維縱向分布的多個離散聲感測部分，并且術(shù)語“分布式聲傳感器”應(yīng)該被相應(yīng)地解釋。術(shù)語“聲的”將意指可導(dǎo)致光纖上的應(yīng)變變化的任何類型的壓力波或機(jī)械擾動，并且為了避免懷疑，術(shù)語“聲的”被看作包括超聲和次聲波以及地震波。
[0012]DAS可以被操作用來在長的纖維長度上提供許多感測通道，例如DAS可以被應(yīng)用在具有1m長的量級的鄰接感測通道的長達(dá)40km或更多的纖維長度上。因此長的鐵路長度可以被監(jiān)測但是要以高空間分辨率采樣。對于更長的大約40km的長度而言，可以以各種間隔部署幾個DAS傳感器單元以便提供對鐵路的任何期望長度的連續(xù)監(jiān)測。
[0013]檢測在多個分離通道(其在鐵路的長的長度上可以是鄰接的)上的聲信號的能力允許如將在下面更詳細(xì)描述的那樣檢測指示列車分離(即列車分裂)的信號。
[0014]檢測指示列車已分離的識別標(biāo)志可以包括:檢測與列車的第一部分相關(guān)聯(lián)的第一聲事件和與列車的第二不同部分相關(guān)聯(lián)的第二聲事件，以及檢測第一聲事件和第二聲事件之間的分離(即距離)超出閾值。換言之，該方法可以包括使用來自(多個)DAS傳感器的聲響應(yīng)來標(biāo)識列車的不同部分。將會認(rèn)識到，在列車沿著鐵路移動時它在其行進(jìn)所沿著的軌道的區(qū)段中產(chǎn)生相當(dāng)大的噪聲。在本發(fā)明中，隨著列車移動而由列車產(chǎn)生的聲信號被檢測并且用于區(qū)分列車的不同部分。當(dāng)列車移動時，可能會存在由車廂之間的耦合的正常操作引起的列車上(不是同一車廂/車架上)的任何兩個給定位置之間的距離的某一改變。然而，對于列車上的任何兩個給定位置，分離量將保持在一定范圍之內(nèi)(其將依賴于兩個位置分開得有多遠(yuǎn)，例如在兩個位置之間可以存在多少個耦合)。因此，該方法可以檢測在列車的兩個部分之間的分離是否超過閾值。該閾值將被清楚地設(shè)置在大于可能經(jīng)歷的正常距離變化量的某一水平。
[0015]在一個實施例中，該方法包括:分析來自聲傳感器部分的聲響應(yīng)以便定位指示列車前部的聲信號和與列車的后部相關(guān)聯(lián)的聲信號，以及確定指示列車的前部和后部的聲信號之間的距離。
[0016]在該實施例中，檢測與列車的前部和后部相關(guān)聯(lián)的聲信號。這可以通過分析來自多個聲傳感器部分的聲響應(yīng)來執(zhí)行以便檢測來自纖維的延長長度(即來自多個鄰接傳感器部分)的聲響應(yīng)。如上面所提到的，列車將在它移動時創(chuàng)建聲音，該聲音將會被鄰近軌道的相關(guān)部分的纖維的感測部分檢測到。鄰近列車的所有感測部分將檢測到顯著的聲信號并且因此列車的位置將呈現(xiàn)為聲噪聲的連續(xù)區(qū)域。當(dāng)然將會認(rèn)識到，由列車產(chǎn)生的聲音也將在列車的前部之前行進(jìn)并且從火車向后行進(jìn)，并且因此列車之前和之后的纖維區(qū)段也將因為列車移動而檢測到噪聲。然而，盡管與列車移動相關(guān)聯(lián)的一些聲音(諸如鐵軌的響聲)可以行進(jìn)達(dá)相當(dāng)大的距離，但當(dāng)列車實際鄰近感測部分時這樣的聲音將具有與檢測到的聲音不同的特性。因此，可以分析聲響應(yīng)以便檢測指示列車鄰近或非常靠近感測部分的通常連續(xù)的聲信號。因此，該方法可以包括標(biāo)識指示列車的連續(xù)聲擾動的開始和結(jié)束。
[0017]因此，可以檢測歸因于列車的聲響應(yīng)的開始和結(jié)束。由于光纖在鐵路旁邊的部署將是已知的，因此可以確定在列車的前部和后部之間的距離。
[0018]如果在給定時間下監(jiān)測的特定列車的長度是已知的，那么將確定的距離和基于列車的最大預(yù)期長度的閾值進(jìn)行比較將是可能的(可能包括對于在檢測列車的前部和后部中的輕微不準(zhǔn)確性的某裕度)。如果列車的長度超過閾值，則可以檢測列車分離事件。
[0019]然而，有時預(yù)期長度或列車可能不是已知的或者實際長度可以與預(yù)期長度不同，因為實際上可能已經(jīng)附著了與預(yù)期數(shù)目不同的車廂數(shù)目。這不是本發(fā)明的實施例具有的問題，因為DAS傳感器可以在它沿著所監(jiān)測的軌道區(qū)段前進(jìn)時提供列車的連續(xù)監(jiān)測。因此，該方法可以包括反復(fù)地確定指示列車的前部和后部的聲信號之間的距離以及檢測所述距離是否增大超出閾值量。這樣，列車的初始長度是多少無關(guān)緊要，可以檢測高于閾值量的列車的前部和后部之間的距離上的任何變化。因此，可以檢測列車分離，甚至是關(guān)于未知標(biāo)稱長度的列車。因此，閾值可以基于先前確定的列車的前部和后部之間的距離。換言之，DAS系統(tǒng)將通過檢測與列車的前部和后部相關(guān)聯(lián)的聲信號之間的距離來在它在軌道的監(jiān)測區(qū)段上移動時提供總體長度的指示。如果該測量的距離那時增大未預(yù)料到的量(例如長度增加高于最初測量的長度的某百分比)，則這可以指示列車分離事件。
[0020]如上面所提到的，列車的前部和后部之間的距離將在正常操作中隨著車廂變得更靠近在一起(例如如果列車正減速或走下坡路)或者進(jìn)一步分開(例如如果列車正加速或者走上坡路)而變化。因此，可以獲得列車長度的初始值并且將其與列車長度的后續(xù)值進(jìn)行比較。可以建立基于初始值的閾值和某一百分比。如果前部和后部之間的距離超過該閾值，則可以檢測列車分離。如果列車停留在閾值之內(nèi)達(dá)某一時間段，則可以使用在此期間確定的前部和后部之間的距離的更多值來改善初始值和/或閾值?？梢岳肈AS系統(tǒng)以高空間分辨率監(jiān)測軌道的長區(qū)段(例如大約40km的軌道，具有全部沿著該40km的1m量級的感測部分)的事實就是使這種方法能夠以有效方式實施的事實。
[0021]在一個實施例中，檢測與列車的前部和后部分別相關(guān)聯(lián)的聲信號包括標(biāo)識第一感測部分和最后感測部分以便檢測由列車通過軌道特征產(chǎn)生的聲識別標(biāo)志。特別地該方法可以包括標(biāo)識與列車的輪副通過軌道特征相關(guān)聯(lián)的聲信號。如將會認(rèn)識到的，隨著列車移動，將存在所產(chǎn)生的各種聲音。然而，特別地，隨著列車的輪副在特征上通過，產(chǎn)生噪聲的任何軌道特征將產(chǎn)生由輪副的布置產(chǎn)生的特性重復(fù)模式。因此，例如對于接合的軌道，可以存在當(dāng)車輪從一個鐵軌區(qū)段轉(zhuǎn)到另一個時產(chǎn)生的噪聲。這通常將產(chǎn)生聲信號。當(dāng)后面的輪副在同一接合處上通過時，它們每個也將產(chǎn)生相似的聲信號。因此，鐵軌接合處附近的聲感測部分將檢測特性模式。例如，考慮到列車具有機(jī)頭，機(jī)頭具有兩個前輪副，并且在較大間隙之后具有兩個后輪副。如果列車已相對恒定的速度行進(jìn)，則鄰近接合處或其它軌道特征的感測部分可以檢測到與依次橫穿該特征的四個輪副中的每一個相對應(yīng)的四個不同的聲音，其中兩個聲音在時間上相對靠近地跟在時間上相對靠近的另外兩個聲音的較大間隙之后。因此橫穿軌道特征的輪副的不同的重復(fù)模式可以被用來檢測列車的位置并且通過標(biāo)識第一和最后感測部分來標(biāo)識列車的前部和后部以便可靠地檢測特性聲音。然而，一般來說，列車在相對無特征的軌道上的通過將生成與列車的輪副/輪軸的通過相關(guān)聯(lián)的聲信號，這顯現(xiàn)為由于列車的通過在普通聲信號內(nèi)的相對強(qiáng)的寬帶噪聲“尖峰”。
[0022]除了檢測列車的前部和后部之外或者作為對其的替換，該方法可以包括標(biāo)識與列車的分離的車廂相關(guān)聯(lián)的聲特征。因此，可以檢測與列車的第一車廂相關(guān)聯(lián)的聲信號并且將其同與列車的第二車廂相關(guān)聯(lián)的聲信號區(qū)別開。再次，對橫穿軌道特征的輪副的響應(yīng)或者歸因于輪副的普通寬帶噪聲尖峰可以被用來區(qū)別列車的不同車廂。
[0023]考慮由同一布置的幾個車廂組成的列車。每個具有輪副的特定布置。例如，作為簡單的示例，車廂可以僅具有兩個輪副，以有效地固定的第一距離分離的前部和后部。在鄰近車廂的前部和后部輪副之間也將存在分離?？膳c第一距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)不同的第二距離可以在列車移動時在某一范圍內(nèi)變化。為了討論的緣故，假定正常使用的第二距離的最大量仍比第一距離更短。當(dāng)一系列車廂通過給定軌道特征時，每個輪副將導(dǎo)致相似的聲信號被產(chǎn)生。對于以相對恒定速度行進(jìn)的列車而言，這將產(chǎn)生以模式為長、短、長、短等等的間隙分離的不同聲響應(yīng)的一系列實例。長間隙的持續(xù)時間將相當(dāng)恒定而短間隙的持續(xù)時間可以輕微變化。如果檢測到這樣的模式，則它可以被標(biāo)識為在長間隙任一側(cè)上檢測到的信號與橫穿軌道特征的個體車廂的輪副相對應(yīng)而短間隙表示鄰近車廂的輪副之間的時間。因此可以確定車廂之間的分離并且針對閾值來監(jiān)測該分離。
[0024]因此，該方法可以包括標(biāo)識與輪副通過軌道特征相關(guān)聯(lián)的聲信號以及檢測與不同輪副相對應(yīng)的聲信號之間的間隔?？梢源_定由同一車廂上的輪副生成的聲特征之間的間隔以及由不同車廂上的輪副生成的特征之間的間隔。
[0025]為了確定車廂之間的實際距離，將有必要知道列車的速度。然而，這可以通過查看可如上文闡述那樣確定的列車的前部和/或后部的前進(jìn)速率來計算?？商鎿Q地，如果車廂的輪軸之間的長度是已知的，則可以根據(jù)將測量的車廂之間的持續(xù)時間與歸因于單個車廂的輪副的聲信號之間的持續(xù)時間進(jìn)行比較來確定車廂之間的距離。一旦已經(jīng)確定一個車廂的后部輪副和下一車廂的前部輪副之間的距離，就可以將該距離與最大可允許閾值進(jìn)行比較。
[0026]可替換地，可以針對例如可通過基于列車的速度而調(diào)整的時間閾值來直接監(jiān)測車廂之間在時間上的分離?？商鎿Q地，該方法可以包括確定由不同車廂上的輪副生成的特征之間的間隔是否超過基于同一車廂上的輪副之間的間隔的閾值。例如，如果有可能確定單個車廂的第一和最后輪副之間的時間并且已知鄰接車廂的輪副之間的距離永遠(yuǎn)不應(yīng)大于單個車廂的第一和最后輪副之間的距離，則測量的單個車廂的輪副通過軌道特征的持續(xù)時間可以被直接用來確定適當(dāng)?shù)拈撝怠?br> [0027]實際上，車廂的輪副的實際布置可能是更復(fù)雜的。例如，每個車廂可以具有每一個都支撐兩個輪副的前部和后部轉(zhuǎn)向架。一般來說，雖然對于個體車廂，但因此在不同的輪副之間將存在通常固定的距離(受制于使用中轉(zhuǎn)向架的運動)。在鄰接車廂的輪副之間也將存在分離一這通常不可能與同一車廂上的輪副之間的分離相同。因此，可以執(zhí)行相同類型的分析，只是例如尋找與轉(zhuǎn)向架上的一對輪副相對應(yīng)的相對快速連續(xù)的聲信號對，稍后接下來是代表下一轉(zhuǎn)向架的另一對聲信號。
[0028]當(dāng)然，鄰接車廂的輪副之間的分離可以幾乎與給定車廂上的輪副之間的分離相同是可能的。在這種情況下，不可能唯一地標(biāo)識哪些信號與同一車廂的輪副相對應(yīng)以及哪些信號與鄰近車廂的輪副相對應(yīng)是可能的。然而，仍可以將相對持續(xù)時間彼此進(jìn)行比較并且隨著時間監(jiān)測該相對持續(xù)時間。而且列車可以包括許多不同的車廂，每一個都具有不同的車輪布置，并且以未知次序連接在一起。然而，該方法仍可以被應(yīng)用于檢測列車分離。
[0029]實際上，列車將沿著軌道的長度通過許多軌道特征，并且每一個可以鄰近分布式聲傳感器的不同感測部分。因此，可以將當(dāng)列車通過一個軌道特征時所檢測的聲信號的相對持續(xù)時間與在列車通過另一軌道特征時的稍后時間點處由另一感測部分檢測到的相對持續(xù)時間進(jìn)行比較。事實上，可以將在軌道的一部分處獲得的相對模式與在軌道的另一部分處獲得的相對模式進(jìn)行比較。列車速度的變化將影響聲信號之間的絕對間距而不是相對間距。如果檢測到相當(dāng)大的變化，并且聲信號模式的兩個部分之間的持續(xù)時間已經(jīng)顯著增力口，與該模式的剩余部分不成比例，則這可以是列車分離的指示。
[0030]鐵軌接合處已經(jīng)被提及為適當(dāng)?shù)能壍捞卣?。通常以每幾十米來分離鐵軌接合處并且因此每個接合處可以鄰近光纖的分離感測部分而定位，其中感測部分長度為大約1m的量級。這允許連續(xù)監(jiān)測列車的幾乎整個長度，其還考慮到歸因于被容易確定的列車加速/減速的事件之間的持續(xù)時間的變化。然而，通過產(chǎn)生對列車的多個不同部分中的設(shè)置部分的不同聲響應(yīng)來對列車的通過進(jìn)行響應(yīng)的任何軌道特征將是適當(dāng)?shù)摹?br> [0031]因此，一般來說該方法可以包括標(biāo)識由DAS傳感器檢測到的歸因于列車在軌道的監(jiān)測區(qū)段上通過而引起的普通聲信號。然后可以分析因列車而檢測到的聲信號以便檢測一系列相對強(qiáng)的寬帶信號，即處于寬頻率范圍的信號。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此類信號與由列車的輪副生成的信號相對應(yīng)，并且因此此類信號可以被用來標(biāo)識列車的輪副/輪軸。通過標(biāo)識當(dāng)列車沿著軌道移動時由于列車的輪副而引起的信號，可以通過查看由于輪副引起的信號之間的距離(或時間)分離來容易地檢測任何列車分離事件，即列車分裂。
[0032]應(yīng)該注意，應(yīng)變傳感器在過去就已經(jīng)被用于輪軸計數(shù)應(yīng)用，例如用于檢測列車是否已完全清除軌道的區(qū)段(諸如平交路口)。本發(fā)明的實施例將允許輪軸計數(shù)，但是輪軸計數(shù)通常被應(yīng)用在固定位置中并且需要知道列車的輪軸數(shù)目。本發(fā)明的實施例使用聲感測來確定由于輪副連續(xù)沿著軌道的監(jiān)測區(qū)段而引起的信號并且確定當(dāng)列車移動時由于輪副引起的信號之間的距離。這與輪軸計數(shù)非常不同。
[0033]在使用中，光纖可以被部署在軌道旁邊。可以沿著軌道的路徑來掩埋光纖的至少一部分。所使用的光纖可以是已經(jīng)在軌道旁邊延伸的通信基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，或者它可以被特別安裝用于分布式聲感測。另外或可替換地，可以將光纖的至少一部分附著到軌道。保護(hù)掩埋的光纖免受環(huán)境影響并且可以將掩埋的光纖留在原地達(dá)許多年而無需任何維護(hù)。盡管土地可以提供聲信號的某些衰減，但是仍可以檢測到良好的信號。然而，附著到軌道一部分(例如附著到鐵軌)的纖維可以能夠檢測附加信號并且可以能夠在某些應(yīng)用中提供更好的辨別能力。
[0034]可以鄰近多個鄰近軌道來部署光纖的至少一部分。換言之，光纖的至少一部分可以在平行的兩條或更多條鐵軌線旁邊延伸。在這種情況下，分布式聲感測可以為行進(jìn)在兩條或更多條平行軌道上的列車提供列車分離的檢測。如果列車移動是提前已知的，則根據(jù)上下文被監(jiān)測的特定軌道將是顯而易見的，即聲信號的沿著軌道的位置和時間。然而，在一些實施例中，該方法可以標(biāo)識列車正在多個鄰近軌道中的哪個上行進(jìn)。存在可以標(biāo)識特定軌道的各種各樣的方式。如果至少一些軌道特征的位置根據(jù)軌道而改變以使得在軌道特征旁邊的纖維的相關(guān)感測部分對于每個軌道來說是不同的，那么根據(jù)對此類特征的聲響應(yīng)的位置，在給定軌道上列車的通過將是可標(biāo)識的。
[0035]另外地或可替換地，由列車的通過生成的聲信號的特性可以被分析以便確定從纖維到信號的源的橫向偏移。這可以通過檢測給定聲刺激到達(dá)感測纖維的不同部分的時間來執(zhí)行。感測部分之間的到達(dá)時間的差將取決于橫向偏移的程度而變化。因此，不同的信號(諸如列車使其喇叭發(fā)聲)可以在多個不同感測部分處被檢測到并且到達(dá)的時間差被確定。可替換地，可以使用任何適當(dāng)?shù)牟煌穆曅盘?。另外地或可替換地，該信號可以被分析以便檢測相對恒定頻率的任何信號中的多普勒頻移的變化率。多普勒頻移的最大變化率將取決于感測部分有多靠近恒定頻率聲音的源。
[0036]如果檢測到列車分離，則該方法可以包括標(biāo)識列車分裂的位置。在該方法監(jiān)測到列車的前部和后部的情況下，該方法可以就列車的解耦部分的后部的位置來標(biāo)識分裂的大概位置。在該方法包括監(jiān)測響應(yīng)于軌道特征的聲信號的情況下，可以標(biāo)識并跟蹤解耦列車的實際區(qū)段。該方法還可以包括生成警報，該警報可以包括控制室中的可見和/或可聽見的警告中的至少一個或?qū)刂剖业奶嵝选Ｗ詣影l(fā)信號可以生效以阻止同一線路上的其它列車?yán)^續(xù)前進(jìn)，并且如果解耦的區(qū)段失控，則可以將提醒發(fā)送到該線路上的交叉口和車站。還可以通過無線電自動通知已分離的列車的駕駛員。如果列車的解耦部分仍在同一方向上行進(jìn)，則駕駛員可以能夠逐步降低速度以避免高動量碰撞并且使列車的兩個區(qū)段慢慢地停下來。
[0037]在一些實施方式中，控制室將從沿著鐵軌網(wǎng)絡(luò)部署的多個DAS傳感器接收數(shù)據(jù)并且對返回進(jìn)行處理以便檢測列車分裂。因此，在本發(fā)明的另一方面中，提供一種檢測列車的分離的方法，包括:從沿著鐵路長度的多個位置接收與所檢測的聲信號相對應(yīng)的測量信號；以及分析該測量信號以便檢測指示列車分離的識別標(biāo)志。
[0038]本發(fā)明的該方面的方法提供所有與本發(fā)明的第一方面相同的優(yōu)點并且可以以與本發(fā)明的第一方面相同的方式來使用。特別地，通過對沿著鐵路長度部署的光纖執(zhí)行分布式聲感測來獲取測量信號。可以使用其中將多個傳感器沿著鐵路長度來部署的任何類型的聲傳感器，但是DAS提供了一種在長的連續(xù)長度上提供聲傳感器的相對便宜且可靠的方式，其不要求許多各個傳感器具有各個功率需求和維護(hù)要求。因此，DAS是一種沿著鐵路長度提供聲感測的切實可行的方式，從某種程度上說以其它方式是不切實可行的。
[0039]本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行如上所述方法的計算機(jī)程序。
[0040]一般而言，本發(fā)明涉及光纖分布式聲感測用于檢測列車分裂的用途。
[0041]在另一方面中，提供一種用于檢測列車分裂的系統(tǒng)，包括:控制器，其被配置成:從被配置成對沿著鐵路長度部署的至少一個光纖執(zhí)行分布式聲感測以便提供沿著該鐵路的多個縱向聲傳感器部分的至少一個分布式聲傳感器單元接收測量信號；以及分析來自所述聲傳感器部分的聲響應(yīng)以檢測指示列車分離的識別標(biāo)志。
[0042]該系統(tǒng)可以以與上文關(guān)于方法描述的相同的方式來操作并且可以在所述實施例中的任一個中實施。該系統(tǒng)可以包括至少一個分布式聲傳感器單兀。
[0043]本發(fā)明還涉及被編程為執(zhí)行上述方法的計算機(jī)系統(tǒng)。
[0044]現(xiàn)在將僅關(guān)于下面的圖來作為示例描述本發(fā)明，在圖中:
圖1圖示出傳統(tǒng)DAS傳感器；
圖2圖示出可以如何沿著鐵路來部署DAS傳感器；
圖3圖示出DAS系統(tǒng)對正在鐵路上移動的列車的響應(yīng)；
圖4圖示出可以如何反復(fù)地將聲信號用于確定列車的部分的相對位置；以及圖5示出由DAS傳感器從所監(jiān)測的軌道區(qū)段上的列車檢測到的聲信號。
[0045]圖1示出分布式光纖感測布置的示意圖。感測纖維104的長度在一端被可去除地連接到詢問器106。從詢問器106的輸出被傳遞到信號處理器108 (其可以與詢問器共同定位或者可以遠(yuǎn)離該詢問器)以及可選地用戶接口 /圖形顯示110 (其實際上可以通過適當(dāng)指定的PC來實現(xiàn))。用戶接口可以與信號處理器共同定位或者可以遠(yuǎn)離該信號處理器。
[0046]感測纖維104的長度可以是許多千米并且長度可以是例如40km或更長。感測纖維可以是標(biāo)準(zhǔn)的、未修改的單模光纖，諸如在不需要故意引入的反射位置(諸如纖維布拉格光柵等等)的情況下按照慣例在遠(yuǎn)程通信應(yīng)用中使用的光纖。使用未修改長度的標(biāo)準(zhǔn)光纖來提供感測的能力意味著可以使用低成本容易獲得的纖維。然而，在一些實施例中，纖維可以包括已經(jīng)被制造成尤其對入射振動敏感的纖維。將通過利用電纜結(jié)構(gòu)包含它來保護(hù)該纖維。在使用中，纖維104被部署在要被監(jiān)測的感興趣區(qū)域中，在本發(fā)明中，該感興趣區(qū)域可以沿著如將描述的鐵路的路徑。
[0047]在操作中，詢問器106將詢問電磁輻射發(fā)射到感測纖維中，該詢問電磁輻射可以例如包括具有所選頻率模式的一系列光學(xué)脈沖。該光學(xué)脈沖可以具有如在GB專利公開GB2, 442，745中描述的頻率模式(特此通過參考將該GB專利公開的內(nèi)容合并于此)，然而依賴于單個詢問脈沖的DAS傳感器也是已知的并且可以被使用。要注意，如這里所使用的，術(shù)語“光學(xué)”不限于可見光譜并且光學(xué)輻射包括紅外輻射和紫外輻射。如在GB2，442，745中所描述的那樣，瑞利反向散射的現(xiàn)象導(dǎo)致輸入到纖維中的光的某些部分被反射回到詢問器，其在那里被檢測以提供表示纖維附近聲擾動的輸出信號。因此，詢問器合宜地包括至少一個激光器112和至少一個光調(diào)制器114以便產(chǎn)生被已知光學(xué)頻率差分離的多個光學(xué)脈沖。詢問器還包括至少一個光電檢測器116，其被布置成檢測從纖維104內(nèi)的本征散射位置反向散射的瑞利輻射。在本發(fā)明的實施例中瑞利反向散射DAS傳感器非常有用，但是基于布里淵或拉曼散射的系統(tǒng)也是已知的并且可以在本發(fā)明的實施例中使用。
[0048]來自光電檢測器的信號被信號處理器108處理。信號處理器合宜地基于光學(xué)脈沖之間的頻率差來解調(diào)返回的信號，例如如GB2，442，745中描述的那樣。信號處理器還可以應(yīng)用如在GB2，442，745中描述的相位展開算法。因此可以監(jiān)測從光纖的不同區(qū)段反向散射的光的相位。因此可以檢測在纖維的給定區(qū)段內(nèi)有效光學(xué)路徑長度的任何改變，諸如將歸因于在纖維上引起應(yīng)變的入射壓力波的改變。
[0049]光學(xué)輸入的形式以及檢測的方法允許將單個連續(xù)纖維空間分解成離散縱向感測部分。也就是說，可以基本獨立于在鄰近部分處感測的信號來提供在一個感測部分處感測到的聲信號。這樣的傳感器可以被看作完全分布式或本征傳感器，因為它使用在光纖中被固有處理的本征散射，并且因此遍及整個光纖分配感測功能。光纖的感測部分的空間分辨率例如可以是大概10m，對于40km量級的纖維的連續(xù)長度，其提供例如沿著40km鐵路部署的大約4000個獨立聲通道。這可以提供軌道的整個40km區(qū)段的有效同時監(jiān)測。在列車監(jiān)測的應(yīng)用中，各個感測部分的每一個的長度可以是1m量級或更少。
[0050]由于感測光纖相對便宜，所以可以以永久方式將感測纖維部署在位置中，因為將纖維留在原地的成本不大。纖維可以被部署在軌道旁邊并且可以例如被掩埋在軌道的區(qū)段旁邊。
[0051]圖2圖示出具有掩埋在軌道旁邊的光纖的鐵軌軌道201的區(qū)段。如上文所提到的，可以在量級為40-50km的纖維長度上執(zhí)行光纖感測。然而，對于某些DAS傳感器，可能難以沿著纖維可靠地感測超過大約50km。40-50km的長度可能足以監(jiān)測例如在主站臺之間的期望軌道區(qū)段，并且可以部署其它纖維以監(jiān)測軌道的其它區(qū)段。對于非常長的軌道，可能有必要用鏈條將幾個DAS傳感器拴在一起。圖2圖示出被布置成監(jiān)測沿著軌道的一部分部署的一個光纖104a和沿著軌道的另一長度部署的另一光纖104b的一個詢問器單元106。該詢問器單元可以容納兩個激光器和檢測器等等(即用于每個纖維的專用部件)，或者可以在兩個纖維之間多路復(fù)用激光器和可能的檢測器。在纖維104b的例如40km之后，可以部署由另一詢問器單元監(jiān)測的另一纖維。因此在詢問器單元之間可以存在大約80km。
[0052]在使用中，詢問器如上述那樣操作以便提供沿著軌道路徑的一系列毗鄰的聲感測通道。在使用中，由沿著軌道201運動的列車202生成的聲信號可以被檢測和分析以便檢測列車分離。DAS傳感器由此提供監(jiān)測系統(tǒng)，其可以以高空間分辨率來監(jiān)測軌道的長的長度。如所提到的，感測部分的長度可以是米量級。然而，部署傳感器僅包括沿著軌道路徑來鋪設(shè)光纖電纜，一以及在一些實例中適當(dāng)?shù)墓饫w可能已經(jīng)就位。
[0053]因為可以由纖維的毗鄰感測部分來監(jiān)測軌道的相當(dāng)長的長度，所以可以相對簡單地檢測列車沿著該軌道的移動。顯然列車的移動將創(chuàng)建一系列噪聲，來自機(jī)車的引擎噪聲、來自列車車廂和耦合的噪聲以及來自軌道上車輪的噪聲。聲信號在列車附近將是最大的并且因此查看由傳感器檢測到的信號的強(qiáng)度，來自鄰近列車當(dāng)前位置的纖維的感測部分的返回將展示相對高的聲強(qiáng)度。如圖3 (其圖示出檢測到的聲強(qiáng)度與DAS傳感器的通道的關(guān)系)中所圖示的那樣，因此可以通過檢測相對高強(qiáng)度的連續(xù)聲擾動來大體確定列車的位置。
[0054]因此，可能嘗試通過檢測連續(xù)擾動在哪里開始302和結(jié)束303來估計列車的前部和后部的位置。通過在列車移動時監(jiān)測該列車的前部和后部的位置，可以檢測到列車總長度的任何變化，并且如果長度變化大于閾值量，則可以檢測到列車分離。將會理解，因為耦合被設(shè)計成允許車廂之間某一程度的相對移動(例如用于減震)，所以將發(fā)生列車長度的某一變化量。因此，在長的貨運列車中，可能存在正常操作的列車的前部和后部之間的分離的明顯變化。然而，如果耦合允許普通車廂長度的至多5%的相對移動，則明顯地10%量級的長度變化可以指示列車分裂。因此，本發(fā)明可以隨著時間監(jiān)測列車的前部和后部的分離以確定超過閾值量的長度變化。如果檢測到這樣的長度變化，則可以檢測到列車分裂。
[0055]要注意，沒必要知道列車的確切長度或者構(gòu)成列車的車廂的布置，然而如果可用的話該信息可以被用來提供附加的準(zhǔn)確性?？梢酝ㄟ^監(jiān)測在一時間段內(nèi)列車的前部和后部的初始分離來確定列車長度。例如，想象列車離開車站到所監(jiān)測的軌道區(qū)段上。列車的確切長度是未知的，但是在一些情境中可以假定在車站中已經(jīng)注意到列車分裂。沿著所監(jiān)測的軌道區(qū)段來跟蹤列車的前部，并且一旦所有列車都在監(jiān)測區(qū)段上，則可以獲取列車的后部的位置以及由此的前部和后部之間的分離的初始值。隨著列車?yán)^續(xù)，前部和后部的位置將被連續(xù)跟蹤并且獲得前部和后部的分離的更多值。如果這些值保持在設(shè)置范圍之內(nèi)(例如諸如在5%之內(nèi))，則隨著時間分離的初始值可以被改進(jìn)成平均值。初始或改進(jìn)的平均值可以被用來設(shè)置閾值，例如分離的10%，并且如果發(fā)現(xiàn)所確定的分離變化超過閾值量，則可以檢測到列車分離事件。
[0056]如圖3中所圖示出的那樣，可以有可能僅通過查看感測部分的強(qiáng)度輪廓(profile)來檢測列車的前部或后部的位置并且標(biāo)識高于某一強(qiáng)度的通常連續(xù)聲擾動的開始和結(jié)束。然而，與列車移動相關(guān)聯(lián)的一般性噪聲可以遠(yuǎn)離列車行進(jìn)并且聲速(尤其沿著鐵軌的聲速)將比列車速度更快得多。
[0057]因此，在一個實施例中，與列車通過軌道特征相關(guān)聯(lián)的不同的聲音可以被用來檢測列車的部分在哪里。例如，在其中鐵軌區(qū)段之間存在間隙的接合的軌道中，可能存在在車輪從一個鐵軌區(qū)段轉(zhuǎn)到下一個處生成的噪聲。這將創(chuàng)建相對短持續(xù)時間的相對高強(qiáng)度的噪聲。然后此類噪聲的重復(fù)模式將由于各種輪副在同一接合處上的通過而出現(xiàn)。要注意，導(dǎo)致來自輪副的聲響應(yīng)的任何軌道特征將生成此類聲信號的重復(fù)模式。這可以是鐵軌連接處、鐵軌接合處、鐵軌焊接等等或鐵軌上的缺陷。將會理解，鐵軌接合處趨向于每幾十米軌道出現(xiàn)。因此，通常纖維的每1m感測部分將存在至多一個鐵軌接合處，從而允許單個軌道特征的響應(yīng)被個體感測部分檢測到。
[0058]圖4a圖示出該原理。圖4a示出包括鐵軌軌道201上的三個相似耦合車廂401(例如箱式車)的列車的一部分。每個車廂401具有支持兩個輪副的前轉(zhuǎn)向架和支持兩個輪副的后轉(zhuǎn)向架。
[0059]如所圖示的那樣，前轉(zhuǎn)向架的輪副的輪軸之間的距離是Cl1，并且在該示例中，相同的間距適用于后轉(zhuǎn)向架。車廂上前和后轉(zhuǎn)向架的內(nèi)輪軸之間的距離是d2。一個車廂的最后輪軸和下一車廂的第一輪軸之間的標(biāo)稱距離是d3。在該示例中，d2> d3> Cl1，然而技術(shù)人員將會認(rèn)識到其它布置是可能的。
[0060]圖4a示出正朝向軌道上的特征402 (例如鐵軌接合處)移動的列車的該區(qū)段，在輪副在其上移動時其將導(dǎo)致聲識別標(biāo)志。如果列車以恒定速度移動，則這將導(dǎo)致如圖4b中示出的一系列不同的聲信號。圖4b示出強(qiáng)度對比時間(為了清楚起見忽略一般性列車運動的背景噪聲)。在某一時間下存在第一聲信號，時間T1之后接著是第二信號。這些信號與前車廂的前轉(zhuǎn)向架的輪副相對應(yīng)。然后在由T1分離的另一對信號之前存在間隙T2。這與第一車廂的后部行進(jìn)到特征402并且后轉(zhuǎn)向架的輪副越過所花費的時間相對應(yīng)。然后在第二車廂的前轉(zhuǎn)向架到達(dá)該特征之前存在間隙Τ3。
[0061]因此，可以看到特征402附近的感測部分將在車輪通過該位置處的特征時檢測到聲信號的重復(fù)模式。這允許確定列車的車輪正通過該位置的事實。
[0062]當(dāng)然，來自車輪通過特征的聲信號可以行進(jìn)到下一感測部分是可能的。給定一般噪聲的水平，來自給定軌道特征的信號可能僅被靠近該特征的感測部分可檢測。如果任何信號確實傳播相對長的距離并且因此被幾個感測部分檢測到，則可以確定到達(dá)不同部分的時間以便檢測最早的到達(dá)時間一其明顯與最靠近該特征的感測部分相對應(yīng)。因此，通過分析由在圖3中圖示出的連續(xù)系列擾動的前部和后部處的感測部分檢測到的信號，可以確定檢測到列車的前部或后部的輪副的聲音的感測部分。
[0063]然而，圖4b中不出的聲信號的重復(fù)模式可以被用來確定信號與哪個輪副相對應(yīng)以及由此的車廂的相對分離。如上文所提到的，該模式由具有連續(xù)間隙！\、T2, T1, T3、T1, T2等等的信號組成，其中T2> T3> T10將會認(rèn)識到，由T1分離的該對信號與轉(zhuǎn)向架的兩個輪副相對應(yīng)。如果間隙T2大于間隙T3,則可以預(yù)期間隙T2與個體車廂的轉(zhuǎn)向架之間的間隙相對應(yīng)并且間隙T3與車廂之間的間隙相對應(yīng)。假設(shè)車廂是相同的并且車輪布置是已知的，則這可以通過聆聽再多一些序列而容易地驗證。只要列車速度相對恒定(并且通?？赡茏钇谕O(jiān)測的類型的長列車不具有高加速度或減速度)，則同一車廂上的轉(zhuǎn)向架之間的間隙應(yīng)該相對恒定并且反之車廂之間的間隙可能改變。
[0064]因此這可以被用來檢測列車分離。圖4c圖示出其中最后車廂已變得解耦且掉回到列車的剩余部分后面的列車。圖4d于是示出可以被檢測到的聲信號。在該實例中，被檢測到的首先幾個聲信號之間的間隙可以展示具有分別地在聲信號之間的持續(xù)時間(相對于彼此)!\、T2、1\、T3、1\、T2的相同的相對模式，其中T2> T3> T10根據(jù)該序列，可以推斷!\是由于轉(zhuǎn)向架的輪副之間的間隙而引起的，T2是由于一個車廂上轉(zhuǎn)向架之間的間隙而引起的并且T3是由于第一和第二車廂之間的間隙而引起的。然而，下一信號僅在大于T2和T3的間隙T4之后出現(xiàn)。在序列中的該階段，已知T4是由于第二和第三車架之間的間隙而引起的。因此可以將持續(xù)時間T4與閾值進(jìn)行比較，該閾值可以基于持續(xù)時間T3 (或者實際上持續(xù)時間T1或T2),并且可以確定持續(xù)時間T4超過持續(xù)時間。在這種情況下，其指示在第二和第三車廂的轉(zhuǎn)向架之間的相應(yīng)距離d4大于標(biāo)稱最大距離一指示車廂已變得解耦。
[0065]上面的分析假設(shè)一些知識，即車廂都是相同的，因此較長的持續(xù)時間T4不是由于較長的耦合或者實際上T2是由于車廂之間的耦合，其中T3表示短車廂并且T4表示較長的車廂。然而，即使在不了解列車布置的情況下也可以通過將列車越過一個軌道特征時的響應(yīng)與列車通過另一個更后面的列車特征時的響應(yīng)進(jìn)行比較來應(yīng)用該方法。在該實例中，列車速度可能已經(jīng)改變，從而使絕對持續(xù)時間變化，但是聲信號之間的相對持續(xù)時間將基本上相同(允許耦合的正常移動)。因此，模式可以被標(biāo)準(zhǔn)化和比較，并且高于閾值的任何變化被用來指示列車分離。
[0066]—般而言，由DAS傳感器從列車檢測到的聲信號因此將產(chǎn)生將被列車附近的DAS傳感器的感測部分檢測到的相對強(qiáng)的聲信號。在此一般性信號之內(nèi)，將存在與列車的輪副/輪軸相對應(yīng)的一系列可標(biāo)識的聲信號。這些信號通常地將是相對強(qiáng)的寬帶信號。圖5示出當(dāng)列車經(jīng)過時從在鐵軌軌道旁邊的感測纖維獲取的被DAS傳感器的多個通道記錄的聲信號?？梢钥吹剑嬖谟膳c列車相對應(yīng)的DAS傳感器的多個毗鄰?fù)ǖ罊z測到的清晰聲信號?？梢钥吹?，就高強(qiáng)度信號的前沿和后沿而言該信號被相對明確地限定。這通常可以被用來確定列車的前部和后部的位置并且因此可以如上文所討論的那樣確定列車的總長度。
[0067]帶寬噪聲尖峰的重復(fù)系列的出現(xiàn)也是十分顯然的。這些信號是由于列車的輪副/輪軸沿著軌道的通過而引起的。由于DAS傳感器的高空間分辨率以及DAS傳感器以根據(jù)軌道的長的長度的頻率范圍檢測聲信號的能力而使這些信號可檢測。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的實施例的DAS傳感器因此可以被布置成分析聲信號以便檢測此類寬帶噪聲尖峰。根據(jù)對此類寬帶噪聲尖峰的檢測，在列車沿著軌道移動時沿著其整個長度有效地監(jiān)測列車。此類信號之間的分離因此可以被監(jiān)測以檢測大于某一數(shù)量(例如大于設(shè)置的百分比)的分離的增加，以便檢測未計劃的列車分離事件。
[0069]如果檢測到列車分離事件，則其可以是初始的試探性提醒，其在例如通過進(jìn)一步跟蹤列車來確認(rèn)分離的同時發(fā)起一些初始的防御措施。也可以聯(lián)系駕駛員來看他是否可以確認(rèn)或否認(rèn)列車分離。例如，可以施加輕微加速來看檢測到的過度分離是否增加。一旦檢測到列車分離，列車控制室中就可以生成明確的提醒?？梢月?lián)系駕駛員來使列車受控停止以便嘗試逐漸地停止解耦區(qū)段。如果解耦區(qū)段達(dá)到分離停止，則可以記錄軌道上的位置并且控制其它列車以避免軌道的該區(qū)段直到危險被清除為止。如果解耦區(qū)段開始失控(例如由回退下坡)，則可以通知該線路上的任何列車、車站、交叉口等等并且采取防御措施。在解耦區(qū)段正移動的同時，可以使用與上文一般性討論的相同的技術(shù)來跟蹤該解耦區(qū)段。
[0070]因此，DAS的使用允許列車分離被檢測。當(dāng)檢測到列車分離時，位置被容易地獲得并且可以將適當(dāng)?shù)姆烙胧┞鋵嵉轿?。可以跟蹤解耦區(qū)段的運動，如被監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)上的其它列車可以那樣，直到解耦區(qū)段被安全恢復(fù)為止。
[0071]DAS特別地可應(yīng)用于此類監(jiān)測，因為它提供對鐵路的長的長度的低成本連續(xù)監(jiān)測，同時需要從沿著鐵路整個長度的毗鄰感測部分提供數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測列車的分離的方法，包括: 對沿著鐵路的長度部署的至少一個光纖執(zhí)行分布式聲感測以便沿著鐵路提供多個縱向聲傳感器部分； 分析來自所述聲傳感器部分的聲響應(yīng)以檢測指示列車已分離的識別標(biāo)志。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述檢測所述識別標(biāo)志包括檢測與列車的第一部分相關(guān)聯(lián)的第一聲事件和與列車的第二不同部分相關(guān)聯(lián)的第二聲事件，以及檢測第一聲事件和第二聲事件之間的分離超出閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的方法，包括分析來自聲傳感器部分的聲響應(yīng)以便定位指示列車的前部的聲信號和與列車的后部相關(guān)聯(lián)的聲信號，以及確定指示列車的前部和后部的聲信號之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的方法，包括重復(fù)地確定指示列車的前部和后部的聲信號之間的距離，以及檢測所述距離是否增加超出閾值量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其中所述閾值基于先前確定的列車的前部和后部之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項中所述的方法，其中檢測與列車的前部和后部相關(guān)聯(lián)的聲信號分別包括標(biāo)識指示列車的連續(xù)聲擾動的開始和結(jié)束。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一項中所述的方法，其中檢測與列車的前部和后部相關(guān)聯(lián)的聲信號分別包括標(biāo)識第一感測部分和最后感測部分以檢測由輪副通過軌道特征而產(chǎn)生的聲識別標(biāo)志。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的方法，包括標(biāo)識與列車的分離車廂相關(guān)聯(lián)的聲特征。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的方法，包括標(biāo)識與輪副相關(guān)聯(lián)的聲信號以及檢測與不同輪副相對應(yīng)的聲信號之間的間隔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的方法，其中標(biāo)識與輪副相關(guān)聯(lián)的聲信號包括標(biāo)識來自所述聲傳感器部分的聲響應(yīng)中的相對強(qiáng)的寬帶噪聲分量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10中所述的方法，其中標(biāo)識與輪副相關(guān)聯(lián)的聲信號包括標(biāo)識與輪副通過軌道特征相關(guān)聯(lián)的聲信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11任一項中所述的方法，包括標(biāo)識由同一車廂上的輪副生成的聲特征之間的間隔以及由不同車廂上的輪副生成的特征之間的間隔。
13.根據(jù)權(quán)利要求12中所述的方法，其中該方法包括確定由不同車廂上的輪副生成的特征之間的間隔是否超過基于同一車廂上的輪副之間的間隔的閾值。
14.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的方法，其中所述光纖被部署在軌道旁邊。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的方法，其中所述光纖的至少一部分被沿著軌道的路徑掩埋。
16.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的方法，其中所述光纖的至少一部分被附著到軌道。
17.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的方法，其中所述光纖的至少一部分被部署成鄰近多個鄰近軌道。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中所述的方法，還包括標(biāo)識列車在所述多個鄰近軌道中的哪一個上行進(jìn)。
19.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的方法，包括如果檢測到列車已分離，則標(biāo)識列車分裂的位置。
20.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的方法，如果檢測到列車已分離，則生成警報。
21.一種檢測列車的分離的方法，包括: 從沿著鐵路長度的多個位置接收與所檢測的聲信號相對應(yīng)的測量信號；以及 分析該測量信號以便檢測指示列車已分離的識別標(biāo)志。
22.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的方法，其中通過對沿著鐵路長度部署的光纖執(zhí)行分布式聲感測來獲取所述測量信號。
23.一種用于執(zhí)行任一前述權(quán)利要求的方法的計算機(jī)程序。
24.一種光纖分布式聲感測用于檢測列車分裂的用途。
25.一種用于檢測列車分裂的系統(tǒng)，包括: 控制器，其被配置成: 從被配置成對沿著鐵路長度部署的至少一個光纖執(zhí)行分布式聲感測的至少一個分布式聲傳感器單元接收測量信號，以便提供沿著該鐵路的多個縱向聲傳感器部分；以及分析來自所述聲傳感器部分的聲響應(yīng)以檢測指示列車分離的識別標(biāo)志。
26.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的系統(tǒng)，還包括至少一個分布式聲傳感器單元。
27.被編程為執(zhí)行權(quán)利要求1至23中的任一項的方法的計算機(jī)系統(tǒng)。
【文檔編號】B61L1/14GK104203713SQ201380018283
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月1日
【發(fā)明者】J.凱利 申請人:光學(xué)感應(yīng)器控股有限公司