一种光纤光栅计轴方法及系统与流程

1.本发明涉及轨道交通系统的车辆计轴技术领域，具体涉及一种光纤光栅计轴方法及系统。


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。
4.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；两个方案中，都需要消除温度变化带来的波长变化，从而实现准确的应力测量；在cn107921978a专利中，利用两个应力检测光栅的差分信号消除温度变化带来的影响，cn113335338a专利中，额外放置了一个温度补偿光栅，分别利用两个应力检测光栅与温度补充光栅的差值信号进行计轴，消除温度变化带来的影响，在实际情况中光栅随温度变化的情况并不一致，补偿后的信号会干扰计轴判断。此外两个专利中，车轮轴数以及方向的判断依赖于车轮经过时光栅的变化量，由于光栅的应变灵敏度也不完全一致，因此可能存在漏记轴情况，影响行车安全。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种光纤光栅计轴方法及系统。
6.本发明通过如下技术方案实现：
7.本发明提供一种光纤光栅计轴方法，包括如下步骤：
8.对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据；
9.基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态；
10.根据所述应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据；
11.针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据；
12.采用状态时序表征所述处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和车辆方向判断。
13.进一步的，所述应力检测光栅包括第一应力检测光栅和第二应力检测光栅。
14.进一步的，所述对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，具体包括：
15.设定波长校准量，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准
量；
16.基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据。
17.进一步的，设定波长校准量，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量，具体包括：
18.s1定义波长校准量相关参数，所述波长校准量相关参数包括波长采集次数、波长校准量以及更新周期；其中，所述波长校准量包括第一波长校准量、第二波长校准量、第三波长校准量以及第四波长校准量；在每个更新周期内，波长采集次数能够进行累计计数，波长采集次数初始设置为0；在不同更新周期内，波长校准量能够累计计数，最初波长校准量为0；
19.s2在当前更新周期内，第一应力检测光栅和第二应力检测光栅实时采集对应波长值，将第一应力检测光栅首次采集的波长值记为λ1_ref，第二应力检测光栅首次采集的波长值记为λ2_ref，此时波长采集次数从初始值0变为1，当波长采集次数累计计数大于1时，将第一应力检测光栅采集的波长值记为λ1_raw，将第二应力检测光栅采集的波长值记为λ2_raw；
20.将当前最新的第一校准量和第二校准量的加和赋值给第一校准量作为本周期的第一校准量，将当前最新的第三校准量和第四校准量的加和赋值给第二校准量作为本周期的第二校准量，并将所述当前最新的第二校准量和当前最新的第四校准量清零；
21.判断时间计时是否达到当前更新周期的最大值，若是，则将当前更新周期的波长采集次数累计计数清零，并判断当前更新周期内采集的波长变化量是否小于设定波长变化量；
22.若当前更新周期内采集的波长变化量小于设定波长变化量，则将第一应力检测光栅对应采集的λ1_raw减去所述λ1_ref的余值赋值给第二校准量作为本周期的第二校准量，第二应力检测光栅对应采集的λ2_raw减去所述λ2_ref的余值赋值给第四校准量作为本周期的第四校准量；
23.若当前更新周期内采集的波长变化量大于设定变化量，则本周期的第二校准量为0，本周期的第四校准量为0；
24.s3重复上述步骤s2，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量。
25.进一步的，所述判断当前更新周期内采集的波长变化量是否小于设定波长变化量，具体包括：
26.获取当前更新周期内第一应力检测光栅采集的波长最大值和波长最小值，得到第一差值；
27.获取当前更新周期内第二应力检测光栅采集的波长最大值和波长最小值，得到第二差值；
28.判断所述第一差值以及第二差值是否同时小于所述设定波长变化量。
29.进一步的，基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，具体包括：
30.将第一应力检测光栅实时采集的波长值λ1_raw减去当前最新周期内的第一校准
量以及第二校准量，得到波长校准数据λ1；
31.将第二应力检测光栅实时采集的波长值λ2_raw减去当前最新周期内的第三校准量以及第四校准量，得到波长校准数据λ2。
32.进一步的，所述基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态，具体包括：
33.基于所述波长校准数据λ1判断第一应力检测光栅状态；
34.基于所述波长校准数据λ2判断第二应力检测光栅状态。
35.进一步的，所述基于所述波长校准数据λ1判断第一应力检测光栅状态，具体包括：
36.实时查找所述波长校准数据λ1的第一最小值以及第一最大值；
37.设定第一上升阈值，基于所述第一最小值、第一最大值以及第一上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第一下降阈值；
38.根据所述波长校准数据λ1、第一最小值、第一最大值、第一上升阈值、第一下降阈值判断第一应力检测光栅状态。
39.进一步的，所述基于所述第一最小值、第一最大值以及第一上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第一下降阈值，具体包括：
40.th_down1＝th_high1-th_low1-th_up1；
41.其中，th_down1表示第一下降阈值，th_high1表示第一最大值，th_low1表示第一最小值，th_up1表示第一上升阈值。
42.进一步的，所述根据所述波长校准数据λ1、第一最小值、第一最大值、第一上升阈值、第一下降阈值判断第一应力检测光栅状态，具体包括：
43.若所述λ1-th_low1＞th_up1，则第一应力检测光栅状态为可能车轮正在经过；
44.若所述th_high1-λ1＞th_down1，则第一应力检测光栅状态为可能车轮完全经过。
45.进一步的，所述基于所述波长校准数据λ2判断第二应力检测光栅状态，具体包括：
46.实时查找所述波长校准数据λ1的第二最小值以及第二最大值；
47.设定第二上升阈值，基于所述第二最小值、第二最大值以及第二上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第二下降阈值；
48.根据所述波长校准数据λ2、第二最小值、第二最大值、第二上升阈值、第二下降阈值判断第二应力检测光栅状态。
49.进一步的，所述基于所述第二最小值、第二最大值以及第二上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第二下降阈值，具体包括：
50.th_down2＝th_high2-th_low2-th_up2；
51.其中，th_down2表示第二下降阈值，th_high2表示第二最大值，th_low2表示第二最小值，th_up2表示第二上升阈值。
52.进一步的，所述根据所述波长校准数据λ2、第二最小值、第二最大值、第二上升阈值、第二下降阈值判断第二应力检测光栅状态，具体包括：
53.若所述λ2-th_low2＞th_up2，则判断第二应力检测光栅状态为可能车轮正在经过；
54.若所述th_high2-λ2＞th_down2，则判断第二应力检测光栅状态为可能车轮完全经过。
55.进一步的，所述根据所述应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据，具
体包括：
56.若第一应力检测光栅状态或者第二应力检测光栅状态为可能有车轮经过，则执行如下操作：
57.将所述波长校准数据λ1作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，存储的所有可能有车轮经过的波形数据值构成第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据；
58.将所述波长校准数据λ2作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，存储的所有可能有车轮经过的波形数据值构成第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据。
59.进一步的，所述针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据，具体包括：
60.判断所述第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间是否大于设定时间，
61.若所述第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间大于设定时间，则将所述第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第一处理波形数据，将所述第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第二处理波形数据。
62.进一步的，将所述第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第一处理波形数据，具体包括：
63.将所述第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形变化量调整在1-100pm范围内，并将波形数据进行等比例缩放，得到第一处理波形数据；
64.将所述第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第二处理波形数据，具体包括：
65.将所述第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形变化量调整在1-100pm范围内，并将波形数据进行等比例缩放，得到第二处理波形数据。
66.进一步的，若第一应力检测光栅状态或者第二应力检测光栅状态为可能有车轮经过，在所述波长校准数据λ1以及λ2出现变化时，将变化前的所述波长校准数据λ1作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，将变化前的所述波长校准数据λ2作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储。
67.进一步的，采用状态时序表征所述处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和方向判断，具体包括：
68.设定判断阈值以及状态时序表征方式；
69.结合所述判断阈值以及状态时序表征方式，对第一处理波形数据的波形变化过程采用第一状态时序表征，将第二处理波形数据的波形变化过程采用第二状态时序表征；
70.将所述第一状态时序和第二状态时序进行组合，得到组合状态时序；
71.根据所述组合状态时序进行车辆车轮轴数统计和方向判断。
72.对应的，本发明还提供一种光纤光栅计轴系统，包括波长校准单元、光栅状态判断单元、波形数据获取单元、波形数据处理单元以及计轴单元；所述波长校准单元、光栅状态判断单元、波形数据获取单元、波形数据处理单元以及计轴单元依次通信连接；
73.所述波长校准单元用于，对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，并将波长校准数据发送给光纤状态判断单元；
74.所述光纤状态判断单元用于，基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态，并将应力检测光栅状态发送给所述波形数据获取单元；
75.所述波形数据获取单元用于，根据所述应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据并发送给波形数据处理单元；
76.所述波形数据处理单元用于，针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据并发送给所述计轴单元；
77.所述计轴单元用于，采用状态时序表征所述处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和车辆方向判断。
78.进一步的，所述应力检测光栅包括第一应力检测光栅和第二应力检测光栅；
79.所述对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，具体包括：
80.设定波长校准量，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量；
81.基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据。
82.进一步的，设定波长校准量，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量，具体包括：
83.s1定义波长校准量相关参数，所述波长校准量相关参数包括波长采集次数、波长校准量以及更新周期；其中，所述波长校准量包括第一波长校准量、第二波长校准量、第三波长校准量以及第四波长校准量；在每个更新周期内，波长采集次数能够进行累计计数，波长采集次数初始设置为0；在不同更新周期内，波长校准量能够累计计数，最初波长校准量为0；
84.s2在当前更新周期内，第一应力检测光栅和第二应力检测光栅实时采集对应波长值，将第一应力检测光栅首次采集的波长值记为λ1_ref，第二应力检测光栅首次采集的波长值记为λ2_ref，此时波长采集次数从初始值0变为1，当波长采集次数累计计数大于1时，将第一应力检测光栅采集的波长值记为λ1_raw，将第二应力检测光栅采集的波长值记为λ2_raw；
85.将当前最新的第一校准量和第二校准量的加和赋值给第一校准量作为本周期的第一校准量，将当前最新的第三校准量和第四校准量的加和赋值给第二校准量作为本周期的第二校准量，并将所述当前最新的第二校准量和当前最新的第四校准量清零；
86.判断时间计时是否达到当前更新周期的最大值，若是，则将当前更新周期的波长采集次数累计计数清零，并判断当前更新周期内采集的波长变化量是否小于设定波长变化量；
87.若当前更新周期内采集的波长变化量小于设定波长变化量，则将第一应力检测光栅对应采集的λ1_raw减去所述λ1_ref的余值赋值给第二校准量作为本周期的第二校准量，第二应力检测光栅对应采集的λ2_raw减去所述λ2_ref的余值赋值给第四校准量作为本周期的第四校准量；
88.若当前更新周期内采集的波长变化量大于设定变化量，则本周期的第二校准量为0，本周期的第四校准量为0；
89.s3重复上述步骤s2，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校
准量。
90.进一步的，所述基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，具体包括：
91.将第一应力检测光栅实时采集的波长值λ1_raw减去当前最新周期内的第一校准量以及第二校准量，得到波长校准数据λ1；
92.将第二应力检测光栅实时采集的波长值λ2_raw减去当前最新周期内的第三校准量以及第四校准量，得到波长校准数据λ2。
93.进一步的，所述基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态，具体包括：
94.基于所述波长校准数据λ1判断第一应力检测光栅状态；
95.基于所述波长校准数据λ2判断第二应力检测光栅状态；
96.其中第一应力检测光栅状态或者第二应力检测光栅状态包括可能有车轮经过以及无车轮经过。
97.进一步的，所述根据所述应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据，具体包括：
98.若第一应力检测光栅状态或者第二应力检测光栅状态为可能有车轮经过，则执行如下操作：
99.将所述波长校准数据λ1作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，存储的所有可能有车轮经过的波形数据值构成第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据；
100.将所述波长校准数据λ2作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，存储的所有可能有车轮经过的波形数据值构成第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据。
101.进一步的，所述针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据，具体包括：
102.判断所述第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间是否大于设定时间，
103.若所述第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间大于设定时间，则将所述第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第一处理波形数据，将所述第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第二处理波形数据；
104.其中，将所述第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第一处理波形数据，具体包括：
105.将所述第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形变化量调整在1-100pm范围内，并将波形数据进行等比例缩放，得到第一处理波形数据；
106.将所述第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第二处理波形数据，具体包括：
107.将所述第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形变化量调整在1-100pm范围内，并将波形数据进行等比例缩放，得到第二处理波形数据。
108.和现有技术比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
109.本发明提供一种光纤光栅计轴方法，对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，具体的，设定波长校准量，对波长校准量进行周期性更新，获取最新
周期的波长校准量，基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据进行后续应力检测光栅状态，通过自校准方式消除了温度变化对光栅计轴的影响，不需要额外的温度补偿光栅，并且比两个光栅差分的方式更准确。
110.本发明提供一种光纤光栅计轴方法，基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态，根据应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据，针对可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到处理波形数据，将处理的波形数据采用状态时序表征所述处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和车辆方向判断，波形数据的归一化处理消除了光纤光栅计轴传感器在制作安装过程中应变检测光栅灵敏度不一致导致误计漏计轴的情况。
附图说明
111.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
112.图1为应力检测光栅采集的未经过校准处理的原始波长数据和经过校准处理的波长校准数据对比示意图。
113.图2为本发明的两个应力检测光栅采集的经过校准后的过车波形示意图。
114.图3为本发明用于应力检测光栅状态判断的两个应力检测光栅采集的波形数据示意图。
115.图4为本发明的两个应力检测光栅采集的波形数据归一化处理前的存储示意图。
116.图5为本发明的两个应力检测光栅采集的波形数据归一化处理后的示意图。
具体实施方式
117.下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
118.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检查方案进行改进。
119.光纤光栅传感器的设置方案同现有技术一样，即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。
120.本实施例示例采用两个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力检测光栅，即本实施例的光纤光栅传感器包括第一应力检测光栅和第二应力检测光栅。
121.本实施例提供的光纤光栅计轴方法，总体包括如下步骤：
122.a1对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据；
123.a2基于波长校准数据判断应力检测光栅状态；
124.a3根据应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据；
125.a4针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据；
126.a5采用状态时序表征处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和车辆方向判断。
127.其中，上述a1对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据,具体包括如下步骤：
128.p1设定波长校准量，对波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量，具体如下：
129.s1定义波长校准量相关参数，其中，波长校准量相关参数包括更新周期、波长采集次数以及波长校准量。
130.对于更新周期的时长，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，示例性的，本实施例的更新周期选取100秒作为一个更新周期。
131.对于波长采集次数，在每个更新周期内，波长采集次数能够进行累计计数，每次计数加1，且每个更新周期内，波长采集次数初始设置为0，比如波长采集次数在上一更新周期已经累计计数至10，当进入下一更新周期时，波长采集次数重新从0开始计数。
132.对于波长校准量，示例性的，本实施例的波长校准量包括第一波长校准量、第二波长校准量、第三波长校准量以及第四波长校准量。
133.和波长采集次数不同，在不同更新周期内，波长校准量能够累计计数，即下一更新周期的波长校准量在上一更新周期的波长校准量基础上进行累计计算，需要说明的是，最初波长校准量设置为0。
134.s2在当前更新周期内，第一应力检测光栅和第二应力检测光栅实时采集对应波长值，将第一应力检测光栅首次采集的波长值记为λ1_ref，第二应力检测光栅首次采集的波长值记为λ2_ref，此时波长采集次数从初始值0变为1，当波长采集次数累计计数大于1时，将第一应力检测光栅采集的波长值记为λ1_raw，将第二应力检测光栅采集的波长值记为λ2_raw。
135.将当前最新的第一校准量1-1和第二校准量1-2的加和赋值给第一校准量1-1作为本周期的第一校准量，将当前最新的第三校准量2-1和第四校准量2-2的加和赋值给第二校准量1-2作为本周期的第二校准量，并将所述当前最新的第二校准量1-2和当前最新的第四校准量2-2清零。
136.判断时间计时是否达到当前更新周期的最大值，若是，则将当前更新周期的波长采集次数累计计数清零，并判断当前更新周期内采集的波长变化量是否小于设定波长变化量。
137.若当前更新周期内采集的波长变化量小于设定波长变化量，则将第一应力检测光栅对应采集的λ1_raw减去所述λ1_ref的余值赋值给第二校准量1-2作为本周期的第二校准量，第二应力检测光栅对应采集的λ2_raw减去所述λ2_ref的余值赋值给第四校准量2-2作为本周期的第四校准量。
138.若当前更新周期内采集的波长变化量大于设定变化量，则本周期的第二校准量为0，本周期的第四校准量为0。
139.s3重复上述步骤s2，对所述波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量。
140.p2基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数，具体如下：
141.将第一应力检测光栅实时采集的波长值λ1_raw减去当前最新周期内的第一校准量以及第二校准量，得到波长校准数据λ1；
142.将第二应力检测光栅实时采集的波长值λ2_raw减去当前最新周期内的第三校准量以及第四校准量，得到波长校准数据λ2。
143.具体的，上述步骤s2中，判断当前更新周期内采集的波长变化量是否小于设定变化量，具体包括：
144.获取当前更新周期内第一应力检测光栅采集的波长最大值和波长最小值，得到第一差值；
145.获取当前更新周期内第二应力检测光栅采集的波长最大值和波长最小值，得到第二差值；
146.判断所述第一差值以及第二差值是否同时小于所述设定波长变化量。
147.图1所示为原始波长数据和经过上述处理的波长校准数据对比示意图，从图中可以看出，由于温度变化影响，原始波长数据出现很大的波动变化量，而经过上述处理的波长校准数据几乎没有波动变化量，可见经过上述波长校准处理可以通过自校准方式消除了温度变化对光栅计轴的影响。
148.其中，a2基于波长校准数据判断应力检测光栅状态，具体包括如下步骤：
149.k1基于波长校准数据λ1判断第一应力检测光栅状态，具体如下：
150.k11实时查找所述波长校准数据λ1的第一最小值以及第一最大值。
151.k12设定第一上升阈值，基于所述第一最小值、第一最大值以及第一上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第一下降阈值，具体通过如下公式实现：
152.th_down1＝th_high1-th_low1-th_up1；
153.其中，th_down1表示第一下降阈值，th_high1表示第一最大值，th_low1表示第一最小值，th_up1表示第一上升阈值。
154.k13根据波长校准数据λ1、第一最小值、第一最大值、第一上升阈值、第一下降阈值判断第一应力检测光栅状态，判断过程如下：
155.若所述λ1-th_low1＞th_up1，则第一应力检测光栅状态为可能车轮正在经过；
156.若所述th_high1-λ1＞th_down1，则第一应力检测光栅状态为可能车轮完全经过。
157.需要说明的是，第一上升阈值的设定，与应力检测光栅的灵敏度有关系，根据本实施例采用的应力检测光栅，本实施例的第一上升阈值优选设定在20pm。
158.考虑到最轻轴重的情况，上述第一下降阈值需要大于某一设定值，以防止计轴错误，本实施例的第一下降阈值的设定值范围为30-50pm,第一下降阈值的设定值优选为40pm。
159.k2基于波长校准数据λ2判断第二应力检测光栅状态，具体如下：
160.k21实时查找所述波长校准数据λ1的第二最小值以及第二最大值。
161.k22设定第二上升阈值，基于所述第二最小值、第二最大值以及第二上升阈值确定所述波长校准数据λ1的第二下降阈值，具体通过如下公式实现：
162.th_down2＝th_high2-th_low2-th_up2；
163.其中，th_down2表示第二下降阈值，th_high2表示第二最大值，th_low2表示第二最小值，th_up2表示第二上升阈值。
164.k23根据所述波长校准数据λ2、第二最小值、第二最大值、第二上升阈值、第二下降阈值判断第二应力检测光栅状态，判断过程如下：
165.若所述λ2-th_low2＞th_up2，则判断第二应力检测光栅状态为可能车轮正在经过；
166.若所述th_high2-λ2＞th_down2，则判断第二应力检测光栅状态为可能车轮完全经过。
167.同理，第二上升阈值的设定，与应力检测光栅的灵敏度有关系，根据本实施例采用的应力检测光栅，本实施例的第二上升阈值优选设定在20pm。即本实施例的第二上升阈值的设定值与第一上升阈值的设定值相同。
168.同上，第二下降阈值也需要大于某一设定值，以防止计轴错误，本实施例的第一下降阈值的设定值范围为30-50pm,第二下降阈值的设定值优选为40pm。
169.如图2所示，在t1、t2时刻，可以分别确定th_low1、th_low2；在t3、t4时刻，可以分别确定th_high1、th_high2，并确定第一下降阈值th_down1、第二下降阈值th_down2。
170.如图3所示，在t5之前第一应力检测光栅状态为无车轮经过，t5-t7时间段第一应力检测光栅状态变为可能有车轮经过，在t7之后，第一应力检测光栅状态又变为无车轮经过；
171.在t6之前第二应力检测光栅状态为无车轮经过，t6-t8时间段第二应力检测光栅状态变为可能有车轮经过，在t8之后，第二应力检测光栅状态又变为无车轮经过。
172.其中，a3根据所述应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据，具体包括：
173.若上述第一应力检测光栅状态或者第二应力检测光栅状态为可能有车轮经过，此时由第一应力检测光栅和第二应力检测光栅构成的光纤光栅传感器的整体状态为可能有车轮经过，此时将波长校准数据λ1作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，存储的所有可能有车轮经过的波形数据值构成第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据；将波长校准数据λ2作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，存储的所有可能有车轮经过的波形数据值构成第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据。
174.当光纤光栅传感器的整体状态为可能有车轮经过，若第一应力检测光纤光栅状态以及第二应力检测光纤状态均变为无车轮经过，则说明此时车辆车轮已经离开，可以进入后面的a4-a5步骤处理，并且光纤光栅传感器的整体状态变换为无车轮经过。
175.如图3所示，t5-t8时间段内，满足至少1个应力检测光栅状态为可能有车轮经过，此时光纤光栅传感器状态同样为可能有车轮经过，将t5-t8时间段内的波长校准数据λ1作为可能有车轮经过的波形数据值存储至波形数据tem_lam1(如图4所示)，将t5-t8时间段内的波长校准数据λ2作为可能有车轮经过的波形数据值保存至波形数据tem_lam2(如图4所示)。t8之后，第一应力检测光栅状态以及第二应力检测光纤状态均变为无车轮经过，可以进行后续a4-a5步骤处理。
176.由于有的列车过车速度非常缓慢，此时上述第一应力检测光栅状态或者第二应力检测光栅状态长期可能保持为可能有车轮经过，即光纤光栅传感器的整体状态长期保持为
可能有车轮经过，此过程中，会将同一列车的波长校准数据λ1或波长校准数据λ2作为可能有车轮经过的波形数据值进行重复存储，大大浪费存储内存，因此上述若第一应力检测光栅状态或者第二应力检测光栅状态为可能有车轮经过，在波长校准数据λ1以及λ2出现变化时，将变化前的所述波长校准数据λ1作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，将变化前的所述波长校准数据λ2作为可能有车轮经过的波形数据值进行存储，从而达到节约存储内存的目的。
177.其中，上述a4针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据，具体包括：
178.判断第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间是否大于设定时间。
179.若第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间大于设定时间，则进行如下操作：
180.将第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第一处理波形数据，具体如下：
181.将第一应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形变化量调整在1-100pm范围内，并将波形数据进行等比例缩放，得到第一处理波形数据，即如图5所示的波形数据tem_lam1，波形数据tem_lam1的纵坐标显示波形变化量在1-100pm内；
182.将第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到第二处理波形数据，具体如下：
183.将第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形变化量调整在1-100pm范围内，并将波形数据进行等比例缩放，得到第二处理波形数据，即如图5所示的波形数据tem_lam2，波形数据tem_lam2的纵坐标显示波形变化量在1-100pm内。
184.若第一应力检测光栅以及第二应力检测光栅采集的可能有车轮经过的波形数据的波形维持时间小于等于设定时间，则不进行操作，避免错误计轴。
185.其中，上述a5采用状态时序表征处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和方向判断，具体包括如下步骤：
186.m1设定判断阈值以及确定状态时序表征方式。
187.这里的判断阈值本领域技术人员可以根据实际进行设定，本实施例示例性将判断阈值设定为60pm。
188.若波形数据中的波形数据值大于判断阈值，则将应力检测光栅的波形状态表征为1，若波形数据中的波形数据值小于判断阈值，则将应力检测光栅的波形状态表征为0。
189.m2结合判断阈值以及状态时序表征方式，对第一处理波形数据的波形变化过程采用第一状态时序表征，将第二处理波形数据的波形变化过程采用第二状态时序表征，然后将第一状态时序和第二状态时序进行组合，得到组合状态时序。
190.如图5所示，在0-t1时间段，波形数据tem_lam1的波形状态为0，波形数据tem_lam2波形状态为0，波形数据tem_lam1、波形数据tem_lam2组合状态为00；
191.经过t1时刻，波形数据tem_lam1的值大于判断阈值，此时波形数据tem_lam1状态变为1，波形数据tem_lam2波形状态为0，t1-t2时间段内波形数据tem_lam1、波形数据tem_lam2组合状态为10。
192.经过t2时刻，波形数据tem_lam2的值大于阈值判断阈值，此时波形数据tem_lam1状态为1，波形数据tem_lam2波形状态变为1，t2-t3时间段内波形数据tem_lam1、波形数据tem_lam2组合状态为11。
193.经过t3时刻，波形数据tem_lam1的值小于判断阈值，此时波形数据tem_lam1状态变为0，波形数据tem_lam2波形状态为1，t3-t4时间段内波形数据tem_lam1、波形数据tem_lam2组合状态为01。
194.t4时刻后，波形数据tem_lam2的值小于判断阈值，此时波形数据tem_lam1状态为0，波形数据tem_lam2波形状态变为0，波形数据tem_lam1、波形数据tem_lam2组合状态为00。
195.m3根据所述组合状态时序进行车辆车轮轴数统计和方向判断。
196.当第一应力检测光栅的波形状态和第二应力检测光栅的波形状态组合状态为00，10，11，01，00，判断列车从第一应力检测光栅向第二应力检测光栅驶过，并进行车辆车轮轴数计数。
197.当第一应力检测光栅的波形状态和第二应力检测光栅的波形状态组合状态为00，01，11，10，00，判断列车从第二应力检测光栅向第一应力检测光栅驶过，并进行车辆车轮轴数计数。
198.如图5所示，当波形数据tem_lam1、tem_lam2组合状态时序为00，10，11，01，00，表示列车从第一应力检测光栅向第二应力检测光栅驶过，并进行车辆车轮轴数计数；
199.当波形数据tem_lam1、tem_lam2组合状态时序为00，01，11，10，00，表示列车从第二应力检测光栅向第一应力检测光栅驶过，并进行车辆车轮轴数计数。
200.进一步的，本实施例还对应提供光纤光栅计轴系统，用于执行上述的光纤光栅计轴方法。
201.具体的，光纤光栅计轴系统，包括波长校准单元、光栅状态判断单元、波形数据获取单元、波形数据处理单元以及计轴单元。
202.波长校准单元、光栅状态判断单元、波形数据获取单元、波形数据处理单元以及计轴单元依次通信连接。
203.波长校准单元用于，对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，并将波长校准数据发送给光纤状态判断单元；
204.光纤状态判断单元用于，基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态，并将应力检测光栅状态发送给所述波形数据获取单元；
205.波形数据获取单元用于，根据所述应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据并发送给波形数据处理单元；
206.波形数据处理单元用于，针对所述可能有车轮经过的波形数据进行处理，得到处理波形数据并发送给所述计轴单元；
207.计轴单元用于，采用状态时序表征所述处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和车辆方向判断。
208.本发明提供的光纤光栅计轴方法，对应力检测光栅实时采集的波长值进行校准，得到波长校准数据，具体的，设定波长校准量，对波长校准量进行周期性更新，获取最新周期的波长校准量，基于所述最新周期的波长校准量对应力检测光栅实时采集的波长值进行
校准，得到波长校准数据进行后续应力检测光栅状态，通过自校准方式消除了温度变化对光栅计轴的影响，不需要额外的温度补偿光栅，并且比两个光栅差分的方式更准确。
209.本发明提供的光纤光栅计轴方法，基于所述波长校准数据判断应力检测光栅状态，根据应力检测光栅状态，获取可能有车轮经过的波形数据，针对可能有车轮经过的波形数据进行归一化处理，得到处理波形数据，将处理的波形数据采用状态时序表征所述处理波形数据的变化过程，根据状态时序进行车辆车轮轴数统计和车辆方向判断，波形数据的归一化处理消除了光纤光栅计轴传感器在制作安装过程中应变检测光栅灵敏度不一致导致误计漏计轴的情况。
210.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。