相位敏感光时域反射计是怎样检测列车位置和速度的？

天上的月亮

相位敏感光时域反射计是怎样检测列车位置和速度的？

直接答案：这种方法用轨旁光缆做传感介质，通过相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）采集列车行驶引起的振动信号，再对相邻时刻信号做差值、阈值和滤波处理，提取有效信号来判断列车当前位置、行驶方向和速度。它属于辅助判断手段，不替代既有列车运行控制系统。

原因说明：铺在铁轨旁的光纤在列车经过时，相应位置光纤的折射率和长度等参数会发生变化，导致该位置光相位改变，最终表现为光强变化，并与扰动位置对应。Φ-OTDR与常规OTDR一样从光纤一端注入光脉冲、探测后向瑞利散射光，区别在于注入光是强相干的，输出是后向瑞利散射光相干干涉的结果。

处理步骤：先对采集的原始信号去噪，资料中采用基于sym8小波分解的去噪方法；再计算两个紧邻时刻原始信号的差值，资料中探测脉冲重复发射频率为500Hz，相邻记录间隔为2ms，用当前记录减去2ms前的记录，以减小基准变化的影响；然后计算差值信号的动态阈值并做阈值处理，资料中的做法是取差值信号极值的绝对值从小到大排序，取95%位置处的值作为动态阈值，信号绝对值大于等于该阈值则保留，否则置0；接着做基于db12小波变换的低通滤波；最后进行幅值特征判断，大于等于阈值的判为有效信号并计算持续长度，资料中将持续长度300m以上的有效信号判定为列车行驶的有效信号，该位置即列车当前位置，否则认为是异常或外界环境干扰。

位置和速度计算：位置按s＝v*t/2确定，其中t为系统从发射探测脉冲到接收所经历的时间，v＝c/n，c为光在真空中的速度，n为光纤固有折射率，资料中给出c约为3.0×10⁸m/s、n在1.50左右，实际按采用的光纤确定。方向由前后两个时刻位置的不同判断。速度按vc＝Δs/Δt计算，资料示例中列车从6000m变为6060m、时间从1570ms变为3750ms，算得约99.08km/h。

现场提示：资料明确该方法仅使用现有轨旁光缆，无需额外施工，可作为列车行驶的辅助判断手段。涉及实际作业时，检测结果的使用应以现行规章、调度命令和现场管理要求为准。

资料来源：《一种基于相位敏感光时域反射计的列车行驶轨迹检测方法》。
说明：本文仅供学习参考；涉及规章、技术参数和现场作业要求时，以现行有效文件为准。