一种光纤光栅传感器计轴方法、系统和设备与流程

1.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、系统和设备。

背景技术：

2.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。
3.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的发明中，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，不同重量的车轴连续经过时，可能会导致两个应变检测光栅测量得到部分车轴的过车波形部分重叠或者顺序错乱，采用原有的计轴判断方法可能会存在漏记轴，影响行车安全。

技术实现要素：

4.鉴于上述问题，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、系统和设备。
5.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：分别根据所述光纤光栅传感器中的第一及第二应变检测光栅的实时波长和本次计轴过程中的实时最小波长的差值，得到对应应变检测光栅的阈值对比值；根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态；根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态；当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，更新第一及第二校准值，并根据第一及第二校准值对所述计轴状态进行校准，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数；
其中，所述更新第一及第二校准值包括：将第一校准值赋给第二校准值，且通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值对比值，设置第一校准值；所述校准计轴状态包括：当所述第二校准值为2且计轴状态为1时，将计轴状态设为4，当所述第二校准值为2且计轴状态为2时，将计轴状态设为5，当所述第二校准值为1且计轴状态为4时，将计轴状态设为1，当所述第二校准值为1且计轴状态为5时，将计轴状态设为2。
6.具体的，根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态，包括以下步骤：当应变检测光栅的状态为0，且对应的应变检测光栅阈值对比值大于对应的应变检测光栅上升阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为1；当应变检测光栅的状态为1，且对应的应变检测光栅阈值对比值小于对应的应变检测光栅下降阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为0。
7.具体的，根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态之前，包括以下步骤：将计轴状态初始化为0，将第一及第二校准值初始化为0，将标识位初始化为0。
8.具体的，根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态，包括以下步骤：当第一及第二应变检测光栅的状态分别为00时，将计轴状态设为0；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为10时，将计轴状态设为1；当计轴状态为1，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为11时，将计轴状态设为2；当计轴状态为2，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为01时，将计轴状态设为3；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为01时，将计轴状态设为4；当计轴状态为4，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为11时，将计轴状态设为5；当计轴状态为5，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为10时，将计轴状态设为6。
9.具体的，当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，或当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正量时，还包括以下步骤：将标识位设为1，在分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值时，将所述标识位设为0。
10.具体的，通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值对比值，设置第一校准值，包括以下步骤：当第一应变检测光栅的阈值对比值大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第
一校准值设为1，当第一应变检测光栅的阈值对比值不大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为2。
11.具体的，根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数，包括以下步骤：当计轴状态为3，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为00时，输出正向轴数；当计轴状态为6，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为00时，输出反向轴数。
12.可选的，所述方法还包括：当输出带有列车行驶方向的轴数时，开始下一次计轴过程。
13.第二方面，本发明实施例提供一种光纤光栅传感器计轴系统，包括：阈值对比值获取模块，用于分别根据所述光纤光栅传感器中的第一及第二应变检测光栅的实时波长和本次计轴过程中的实时最小波长的差值，得到对应应变检测光栅的阈值对比值；光栅状态切换模块，用于根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态；计轴状态设置模块，用于根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态；标识值设置模块，用于当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；状态校准值更新模块，用于当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，更新第一及第二校准值，所述更新第一及第二校准值包括：将第一校准值赋给第二校准值，且通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值对比值，设置第一校准值；计轴状态校准模块，用于当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，根据第一及第二校准值对所述计轴状态进行校准；所述校准计轴状态包括：当所述第二校准值为2且计轴状态为1时，将计轴状态设为4，当所述第二校准值为2且计轴状态为2时，将计轴状态设为5，当所述第二校准值为1且计轴状态为4时，将计轴状态设为1，当所述第二校准值为1且计轴状态为5时，将计轴状态设为2；轴数输出模块，用于根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数。
14.具体的，所述光栅状态切换模块，具体用于，当应变检测光栅的状态为0，且对应的应变检测光栅阈值对比值大于对应的应变检测光栅上升阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为1；当应变检测光栅的状态为1，且对应的应变检测光栅阈值对比值小于对应的应变检测光栅下降阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为0。
15.具体的，所述系统还包括：
参数初始化模块，用于将计轴状态初始化为0，将第一及第二校准值初始化为0，将标识位初始化为0。
16.具体的，所述计轴状态设置模块，具体用于，当第一及第二应变检测光栅的状态分别为00时，将计轴状态设为0；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为10时，将计轴状态设为1；当计轴状态为1，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为11时，将计轴状态设为2；当计轴状态为2，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为01时，将计轴状态设为3；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为01时，将计轴状态设为4；当计轴状态为4，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为11时，将计轴状态设为5；当计轴状态为5，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为10时，将计轴状态设为6。
17.具体的，所述标识值设置模块还用于，将标识位设为1，在分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值时，将所述标识位设为0。
18.具体的，第一校准值设置单元在所述状态校准值更新模块中，所述第一校准值设置单元具体用于，当第一应变检测光栅的阈值对比值大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为1，当第一应变检测光栅的阈值对比值不大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为2。
19.具体的，所述轴数输出模块，具体用于，当计轴状态为3，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为00时，输出正向轴数；当计轴状态为6，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为00时，输出反向轴数。
20.可选的，所述系统还包括：再次计轴开启模块，用于当输出带有列车行驶方向的轴数时，开始下一次计轴过程。
21.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种光纤光栅传感器计轴设备，所述计轴设备包括光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器至少包括两个应变检测光栅，所述光纤光栅传感器采用前述光纤光栅传感器计轴方法进行计轴。
22.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：通过动态校准计轴状态，提升了系统在不规则过车波形时的可用性，避免了漏计轴情况，便于更加准确地判断列车在轨道上的位置和行驶方向，有助于提高轨道交通安全。
进一步的，本发明便于对得到阈值对比量、上升阈值、下降阈值、计轴状态、第一标识值及其修正值、第二标识值及其修正值、第一校准值、第二校准值的过程和参数进行调整，有助于提高本发明技术方案在不同轨道情况下的适用性。
23.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
24.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
25.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明实施例中光纤光栅传感器示意图；图2为本发明实施例中一种光纤光栅传感器计轴方法流程图；图3为本发明实施例中两个应变检测光栅的波形图；图4为本发明实施例中一种光纤光栅传感器计轴系统框图。
26.附图标记说明：1光纤光栅传感器11第一应变检测光栅12第二应变检测光栅
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
27.为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种光纤光栅传感器计轴方法、系统和设备。
28.本发明对现有采用光纤光栅传感器作为计轴传感器对车辆车轮轴数统计的技术方案进行改进。
29.本发明中的光纤光栅传感器通过紧固件安装在钢轨底部采集列车经过时的应变信号进行车辆车轮轴数统计，其中光纤光栅传感器至少包括两个应变检测光栅，两个应变检测光栅沿的位置落在与轨道平行的方向上。如图1所示，光纤光栅传感器1固定有两个应变检测光栅，分别是第一应变检测光栅11和第二应变检测光栅12。
30.本实施例示例采用光纤光栅传感器采集列车经过时的应变信号，光纤光栅传感器采用应变检测光栅，即本实施例的光纤光栅传感器包括第一应变检测光栅和第二应变检测光栅。
31.实施例一本发明实施例一提供一种光纤光栅传感器计轴方法，其流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤s1：分别根据所述光纤光栅传感器中的第一及第二应变检测光栅的实时波长和本次计轴过程中的实时最小波长的差值，得到对应应变检测光栅的阈值对比值。
32.步骤s2：根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态。
33.具体的，根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态，包括以下步骤：当应变检测光栅的状态为0，且对应的应变检测光栅阈值对比值大于对应的应变检测光栅上升阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为1；当应变检测光栅的状态为1，且对应的应变检测光栅阈值对比值小于对应的应变检测光栅下降阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为0。
34.步骤s3：根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态；具体的，设置计轴状态之前，将计轴状态初始化为0，将第一及第二校准值初始化为0，将标识位初始化为0。
35.具体的，根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态，包括以下步骤：当第一及第二应变检测光栅的状态分别为00时，将计轴状态设为0；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为10时，将计轴状态设为1；当计轴状态为1，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为11时，将计轴状态设为2；当计轴状态为2，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为01时，将计轴状态设为3；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为01时，将计轴状态设为4；当计轴状态为4，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为11时，将计轴状态设为5；当计轴状态为5，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为10时，将计轴状态设为6。
36.步骤s4：当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；可选的，当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，将标识位设为1，在分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值时，将所述标识位设为0。
37.步骤s5：当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，更新第一及第二校准值，并根据第一及第二校准值对所述计轴状态进行校准，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；可选的，当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正量时，将标识位设为1，在分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值时，将所述标识位设为0。
38.所述更新第一及第二校准值包括：将第一校准值赋给第二校准值，且通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值对比值，设置第一校准值；具体的，通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值对比值，设置第一校准值，包括以下步骤：当第一应变检测光栅的阈值对比值大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为1，当第一应变检测光栅的阈值对比值不大于第二应变检测
光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为2。
39.所述校准计轴状态包括：当所述第二校准值为2且计轴状态为1时，将计轴状态设为4，当所述第二校准值为2且计轴状态为2时，将计轴状态设为5，当所述第二校准值为1且计轴状态为4时，将计轴状态设为1，当所述第二校准值为1且计轴状态为5时，将计轴状态设为2。
40.步骤s6：根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数。
41.具体的，根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数，包括以下步骤：当计轴状态为3，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为00时，输出正向轴数；当计轴状态为6，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为00时，输出反向轴数。
42.步骤s7：当输出带有列车行驶方向的轴数时，开始下一次计轴过程；其中，开始下一次计轴过程的同时，将输出带有列车行驶方向的轴数时的应变检测光栅实时波长，设为本次计轴过程中同一应变检测光栅的最小波长，并在本次计轴过程中，实时更新最小波长。
43.例如，布置如图1所示的光纤光栅计轴传感器1，传感器部件固定有第一应变检测光栅11，和第二应变检测光栅12，传感器通过紧固件安装于钢轨底部采集列车经过时的应变信号进行轴数判断。
44.实时采集两个应变检测光栅的波长值λ1、λ2，设置上升阈值th_up为50 pm，设置下降阈值thre_down为50 pm，上升阈值和下降阈值可以设置成不同值。设置计轴状态state=0，设置第一校准值state_ca1=0, 第二校准值state_ca2=0，设置标识位save=0。
45.实时查两个应变检测光栅的波长λ1、λ2的最小值记录为th_low1、th_low2。上升阈值th_up与下降阈值th_down用来判断两个应变检测光栅的状态，当应变检测光栅状态为0时，应变检测光栅的阈值对比值大于等于上升阈值时，对应应变检测光栅状态变为1，应变检测光栅的阈值对比值即其波长与波长最小值差值，具体由下式得到：dif_low1=λ1
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th_low1dif_low2=λ2
‑ꢀ
th_low2其中，dif_low1和dif_low2分别为第一、第二应变检测光栅的阈值对比值。当一个应变检测光栅状态从0变至1，另一个应变检测光栅状态仍为0时，置一标识位save为1；当应变检测光栅状态为1时，应变检测光栅的阈值对比值（dif_low1、dif_low2）小于下降阈值th_down时，对应的应变检测光栅状态变为0。
46.当第一、第二应变检测光栅状态分别为00时，将计轴状态state置于0；计轴状态state为0，当第一、第二应变检测光栅状态由分别为00切换至分别为10时，将计轴状态state置于1；计轴状态state为1，当第一、第二应变检测光栅状态由10变为11时，将计轴状态state置于2；计轴状态state为2，当两个应变检测光栅状态由11变为01时，将计轴状态state置于3；计轴状态state为3，当两个应变检测光栅状态由01变为00时，此时计轴系统输出正向轴数；计轴状态state为0，当两个应变检测光栅状态由00变为01时，将计轴状态state置
于4；计轴状态state为4，当两个应变检测光栅状态由01变为11时，将计轴状态state置于5；计轴状态state为5，当两个应变检测光栅状态由11变为10时，将计轴状态state置于6；计轴状态state为6，当两个应变检测光栅状态由10变为00时，此时计轴系统输出反向轴数；当标识位save为1时，将此时的第一、第二应变检测光栅的阈值对比值（dif_low1、dif_low2）分别赋值给第一标识值dif_low_save1、第二标识值dif_low_save2，并将标识位save置为0。
47.当dif_low1》dif_low_save1+30且dif_low2》dif_low_save2+30时，此处的修正参数30也可以设置为其他值，用于形成第一标识值或第二标识值的修正值，即dif_low_save1+30或dif_low_save2+30，第一标识值的修正参数可以和第二标识值的修正参数不同。如果此时dif_low1》dif_low2，令state_ca2= state_ca1， state_ca1=1；如果此时dif_low1 ≤ dif_low2，令state_ca2= state_ca1， state_ca1=2；如果此时state_ca2 = 2且计轴状态state = 1，令计轴状态state = 4；如果此时state_ca2 = 2且计轴状态state = 2，令计轴状态state = 5；如果此时state_ca2 = 1且计轴状态state = 4，令计轴状态state = 1；如果此时state_ca2 = 1且计轴状态state = 5，令计轴状态state = 2；将此时的波长与波长最小值差值（dif_low1、dif_low2）赋值给dif_low_save1、dif_low_save2。
48.如图3所示，曲线s1与s2分别代表第一、第二应变检测光栅的波形。图3中，横轴代表时间，纵轴代表波长变化量，即实时波长相对本次计轴过程中波长最小值的变化量。t0时刻两个应变检测光栅的波长λ1、λ2记录为波长最小值th_low1、th_low2，上升阈值th_up为50pm、下降阈值thre_down为50 pm，计轴状态state=0， state_ca1=0, state_ca2=0；t0-t1时，此段时间曲线s1状态为0，s2状态为0，s1、s2的状态依次为00，计轴状态state=0；t1时刻，第二应变检测光栅的阈值对比值dif_low2等于上升阈值th_up，此时第二应变检测光栅状态变为1，第一应变检测光栅状态仍为0，标识位save变为1。将此时两个应变监测光栅的阈值对比值分别保存在第一标识值、第二标识值中，dif_low_save1=dif_low1=42，dif_low_save2=dif_low2=50，并将标识位save变为0。
49.t1-t2时，此段时间曲线s1状态为0，s2状态为1，s1、s2组合状态为01，计轴状态state=4；t2时刻，第一应变检测光栅的阈值对比值dif_low1等于上升阈值th_up，此时第一应变检测光栅状态变为1，s1、s2组合状态为11，计轴状态state=5；t2-t3时，此段时间曲线s1状态为1，s2状态为1，s1、s2组合状态为11，计轴状态state=5；t3时刻，dif_low1=104，dif_low2 =85满足dif_low1》dif_low_save1+30（此时dif_low_save1+30为72）且dif_low2》dif_low_save2+30（此时dif_low_save2+30等于80），dif_low1大于dif_low2，此时将第一校准值赋给第二校准值，即state_ca2= state_ca1，再将第一校准值设为1，即state_ca1=1；此时将dif_low1的值赋给dif_low_save1，dif_low2的值赋给dif_low_save2。由于state_ca2=0，因此计轴状态state=5保持不变；t3-t4时，此段时间曲线s1状态为1，s2状态为1，s1、s2组合状态为11，计轴状态state=5；t4时刻，dif_low1=176，dif_low2 =140满足dif_low1》dif_low_save1+30（此时
dif_low_save1+30等于134）且dif_low2》dif_low_save2+30（此时dif_low_save2+30等于115），dif_low1大于dif_low2，此时state_ca2= state_ca1， state_ca1=1；此时dif_low1赋给dif_low_save1，将dif_low2赋给dif_low_save2。此时state_ca2=1，state=5，因此需要将state校准为2，此时state=2；t4-t5时，此段时间曲线s1状态为1，s2状态为1，s1、s2组合状态为11，计轴状态state=2；t5-t6时，第一应变检测光栅的阈值对比值dif_low1小于下降阈值th_down，此时第一应变检测光栅状态变为0，s1、s2组合状态为01，计轴状态state=3；t6时刻，第二应变检测光栅的波长与波长最小值差值dif_low2小于下降阈值th_down，此时第二应变检测光栅状态变为0，s1、s2组合状态为00，输出正向轴数。
50.输出轴数后将上升阈值设置为初始值50 pm，下降阈值设置为初始值50 pm，计轴状态设置为初始值0，state_ca1与state_ca2设置为初始值0，标识位save设置为初始值0，将此时两个应变检测光栅的波长λ1、λ2更新为最小值，即th_low1=λ1、th_low2=λ2，重新开始进行轴数判断。
51.本实施例的上述方法中，通过动态校准计轴状态，提升了在不规则过车波形时的可用性，避免了漏计轴情况，便于更加准确地判断列车在轨道上的位置和行驶方向，有助于提高轨道交通安全。进一步的，本发明便于对得到阈值对比量、上升阈值、下降阈值、计轴状态、第一标识值及其修正值、第二标识值及其修正值、第一校准值、第二校准值的过程和参数进行调整，有助于提高本发明技术方案在不同轨道情况下的适用性。
52.本领域技术人员能够对上述顺序进行变换而并不离开本公开的保护范围。
53.实施例二本发明实施例二提供一种光纤光栅传感器计轴系统，其结构如图4所示，包括：阈值对比值获取模块，用于分别根据所述光纤光栅传感器中的第一及第二应变检测光栅的实时波长和本次计轴过程中的实时最小波长的差值，得到对应应变检测光栅的阈值对比值；光栅状态切换模块，用于根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态；计轴状态设置模块，用于根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态；标识值设置模块，用于当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；状态校准值更新模块，用于当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，更新第一及第二校准值，所述更新第一及第二校准值包括：将第一校准值赋给第二校准值，且通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值对比值，设置第一校准值；计轴状态校准模块，用于当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，根据第一及第二校准值对所述计轴状态进行校准；所述校准计轴状态
包括：当所述第二校准值为2且计轴状态为1时，将计轴状态设为4，当所述第二校准值为2且计轴状态为2时，将计轴状态设为5，当所述第二校准值为1且计轴状态为4时，将计轴状态设为1，当所述第二校准值为1且计轴状态为5时，将计轴状态设为2；轴数输出模块，用于根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数。
54.具体的，所述光栅状态切换模块，具体用于，当应变检测光栅的状态为0，且对应的应变检测光栅阈值对比值大于对应的应变检测光栅上升阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为1；当应变检测光栅的状态为1，且对应的应变检测光栅阈值对比值小于对应的应变检测光栅下降阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为0。
55.具体的，所述系统还包括：参数初始化模块，用于将计轴状态初始化为0，将第一及第二校准值初始化为0，将标识位初始化为0。
56.具体的，所述计轴状态设置模块，具体用于，当第一及第二应变检测光栅的状态分别为00时，将计轴状态设为0；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为10时，将计轴状态设为1；当计轴状态为1，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为11时，将计轴状态设为2；当计轴状态为2，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为01时，将计轴状态设为3；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为01时，将计轴状态设为4；当计轴状态为4，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为11时，将计轴状态设为5；当计轴状态为5，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为10时，将计轴状态设为6。
57.具体的，所述标识值设置模块还用于，将标识位设为1，在分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值时，将所述标识位设为0。
58.具体的，第一校准值设置单元在所述状态校准值更新模块中，所述第一校准值设置单元具体用于，当第一应变检测光栅的阈值对比值大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为1，当第一应变检测光栅的阈值对比值不大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为2。
59.具体的，所述轴数输出模块，具体用于，当计轴状态为3，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为00时，输出正向轴数；当计轴状态为6，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为00时，输出反向轴数。
60.可选的，所述系统还包括：再次计轴开启模块，用于当输出带有列车行驶方向的轴数时，开始下一次计轴过程；其中，开始下一次计轴过程的同时，将输出带有列车行驶方向的轴数时的应变检测光栅实时波长，设为本次计轴过程中同一应变检测光栅的最小波长，并在本次计轴过程中，实时更新最小波长。
61.关于上述实施例中的系统，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
62.本实施例中，通过动态校准计轴状态，提升了系统在不规则过车波形时的可用性，避免了漏计轴情况，便于更加准确地判断列车在轨道上的位置和行驶方向，有助于提高轨
道交通安全。进一步的，本发明便于对得到阈值对比量、上升阈值、下降阈值、计轴状态、第一标识值及其修正值、第二标识值及其修正值、第一校准值、第二校准值的过程和参数进行调整，有助于提高本发明技术方案在不同轨道情况下的适用性。
63.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种光纤光栅传感器计轴设备，所述计轴设备包括光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器至少包括两个应变检测光栅，所述光纤光栅传感器采用前述光纤光栅传感器计轴方法进行计轴。
64.关于上述实施例中的设备，其中执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
65.本实施例中，通过动态校准计轴状态，提升了在不规则过车波形时的可用性，避免了漏计轴情况，便于更加准确地判断列车在轨道上的位置和行驶方向，有助于提高轨道交通安全。进一步的，本发明便于对得到阈值对比量、上升阈值、下降阈值、计轴状态、第一标识值及其修正值、第二标识值及其修正值、第一校准值、第二校准值的过程和参数进行调整，有助于提高本发明技术方案在不同轨道情况下的适用性。
66.凡在本发明的原则范围内做的任何修改、补充和等同替换等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围内。

技术特征：

1.一种光纤光栅传感器计轴方法，其特征在于，包括以下步骤：分别根据所述光纤光栅传感器中的第一及第二应变检测光栅的实时波长和本次计轴过程中的实时最小波长的差值，得到对应应变检测光栅的阈值对比值；根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态；根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态；当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，更新第一及第二校准值，并根据第一及第二校准值对所述计轴状态进行校准，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数；其中，所述更新第一及第二校准值包括：将第一校准值赋给第二校准值，且通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值对比值，设置第一校准值；所述校准计轴状态包括：当所述第二校准值为2且计轴状态为1时，将计轴状态设为4，当所述第二校准值为2且计轴状态为2时，将计轴状态设为5，当所述第二校准值为1且计轴状态为4时，将计轴状态设为1，当所述第二校准值为1且计轴状态为5时，将计轴状态设为2。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态，包括以下步骤：当应变检测光栅的状态为0，且对应的应变检测光栅阈值对比值大于对应的应变检测光栅上升阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为1；当应变检测光栅的状态为1，且对应的应变检测光栅阈值对比值小于对应的应变检测光栅下降阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为0。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态之前，包括以下步骤：将计轴状态初始化为0，将第一及第二校准值初始化为0，将标识位初始化为0。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态，包括以下步骤：当第一及第二应变检测光栅的状态分别为00时，将计轴状态设为0；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为10时，将计轴状态设为1；当计轴状态为1，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为11时，将计轴状态设为2；当计轴状态为2，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为01时，将计轴状态设为3；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为01时，将
计轴状态设为4；当计轴状态为4，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为11时，将计轴状态设为5；当计轴状态为5，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为10时，将计轴状态设为6。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，或当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正量时，还包括以下步骤：将标识位设为1，在分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值时，将所述标识位设为0。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值对比值，设置第一校准值，包括以下步骤：当第一应变检测光栅的阈值对比值大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为1，当第一应变检测光栅的阈值对比值不大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为2。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数，包括以下步骤：当计轴状态为3，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为00时，输出正向轴数；当计轴状态为6，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为00时，输出反向轴数。8.如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当输出带有列车行驶方向的轴数时，开始下一次计轴过程。9.一种光纤光栅传感器计轴系统，其特征在于，包括：阈值对比值获取模块，用于分别根据所述光纤光栅传感器中的第一及第二应变检测光栅的实时波长和本次计轴过程中的实时最小波长的差值，得到对应应变检测光栅的阈值对比值；光栅状态切换模块，用于根据所述阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态；计轴状态设置模块，用于根据两个所述应变检测光栅的状态，设置计轴状态；标识值设置模块，用于当有任一所述应变检测光栅状态从0切换至1，同时另一所述应变检测光栅状态未变化且为0时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；状态校准值更新模块，用于当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，更新第一及第二校准值，所述更新第一及第二校准值包括：将第一校准值赋给第二校准值，且通过比较第一应变检测光栅的阈值对比值和第二应变检测光栅的阈值
对比值，设置第一校准值；计轴状态校准模块，用于当第一及第二应变检测光栅的阈值对比值分别大于对应标识值的修正值时，根据第一及第二校准值对所述计轴状态进行校准；所述校准计轴状态包括：当所述第二校准值为2且计轴状态为1时，将计轴状态设为4，当所述第二校准值为2且计轴状态为2时，将计轴状态设为5，当所述第二校准值为1且计轴状态为4时，将计轴状态设为1，当所述第二校准值为1且计轴状态为5时，将计轴状态设为2；轴数输出模块，用于根据预设的验证条件，对所述第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的所述计轴状态进行验证，验证通过时输出带有列车行驶方向的轴数。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述光栅状态切换模块，具体用于，当应变检测光栅的状态为0，且对应的应变检测光栅阈值对比值大于对应的应变检测光栅上升阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为1；当应变检测光栅的状态为1，且对应的应变检测光栅阈值对比值小于对应的应变检测光栅下降阈值时，所述应变检测光栅的状态切换为0。11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：参数初始化模块，用于将计轴状态初始化为0，将第一及第二校准值初始化为0，将标识位初始化为0。12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述计轴状态设置模块，具体用于，当第一及第二应变检测光栅的状态分别为00时，将计轴状态设为0；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为10时，将计轴状态设为1；当计轴状态为1，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为11时，将计轴状态设为2；当计轴状态为2，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为01时，将计轴状态设为3；当计轴状态为0，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为00切换至分别为01时，将计轴状态设为4；当计轴状态为4，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为11时，将计轴状态设为5；当计轴状态为5，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为11切换至分别为10时，将计轴状态设为6。13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述标识值设置模块还用于，将标识位设为1，在分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值时，将所述标识位设为0。14.如权利要求9所述的系统，其特征在于，第一校准值设置单元在所述状态校准值更新模块中，所述第一校准值设置单元具体用于，当第一应变检测光栅的阈值对比值大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为1，当第一应变检测光栅的阈值对比值不大于第二应变检测光栅的阈值对比值时，将第一校准值设为2。
15.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述轴数输出模块，具体用于，当计轴状态为3，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为01切换至分别为00时，输出正向轴数；当计轴状态为6，且第一及第二应变检测光栅的状态由分别为10切换至分别为00时，输出反向轴数。16.如权利要求9-15任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：再次计轴开启模块，用于当输出带有列车行驶方向的轴数时，开始下一次计轴过程。17.一种光纤光栅传感器计轴设备，所述计轴设备包括光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器至少包括两个应变检测光栅，其特征在于，所述光纤光栅传感器采用权利要求1-8任一所述光纤光栅传感器计轴方法进行计轴。

技术总结

本发明公开了一种光纤光栅传感器计轴方法、系统和设备。包括：分别根据所述光纤光栅传感器中的第一及第二应变检测光栅的实时波长和本次计轴过程中的实时最小波长的差值，得到对应应变检测光栅的阈值对比值；根据阈值对比值和上升阈值或下降阈值的对比，切换对应应变检测光栅的状态；根据两个应变检测光栅的状态，设置计轴状态；根据应变检测光栅状态，分别将第一及第二应变检测光栅的阈值对比值设为第一标识值和第二标识值；更新第一及第二校准值，并根据第一及第二校准值对计轴状态进行校准；根据第一及第二应变检测光栅的状态和校准后的计轴状态，输出带有列车行驶方向的轴数。能够动态校准计轴状态，避免了漏计轴情况。避免了漏计轴情况。避免了漏计轴情况。