一种轨道交通安全监测系统及方法

1.本发明交通安全监测技术领域，尤其涉及一种轨道交通安全监测系统及方法。


背景技术：

2.近年来，城市轨道运输系统迅猛发展，作为重大结构工程和城市交通命脉重要组成部分的城市轨道交通工程结构，其健康运转对于城市正常运转至关重要。然而，轨道交通工程结构随着运营逐渐伤损，尤其是在温度、列车、基础变形、外部侵扰等复杂载荷条件影响下，随时可能出现病害，影响行车安全。轨道交通工程结构病害表现出频发、突发性，引起诸多安全事故。
3.针对轨道交通基础结构的健康安全，进行面向结构健康监测、损伤识别、故障预警与报警的传感检测理论、监测方法的研究，是实现轨道交通工程结构高效、实时安全监测的关键。地铁工程结构安全监测安全问题来源复杂，监测需求覆盖距离长，地铁工程结构间的相互耦合，这些因素都对安全监测提出了极大的挑战。而目前我国的城市轨道交通工程结构状态检测、维修大多是定期检修或者事后故障修复的方式，运营护养和维修的成本高、效率低，无法保证监测的实时性。因此，迫切需要利用新技术、新方法，提升轨道交通工程基础设施的安全监测技术和管理水平。
4.综上，工程实用化的轨道交通工程结构全时全域安全监测亟需多参量、大容量、易实施的底层传感技术。因此，如何构建面向轨道交通工程结构全时全域安全监测系统是亟待解决的问题，以此全面及时地掌握轨道工程结构的健康状况，对潜在的病害和突发的事故隐患及时地预警和报警，为轨道交通安全运营保驾护航。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供及一种轨道交通安全监测系统及方法，用以克服现有技术中对轨道交通的监测缺乏实时性、高效性和全面性的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供一种轨道交通安全监测系统，包括：依次通信连接的传感网络、数据处理中心以及智能化运维服务平台，其中：
7.所述传感网络，包括布设于轨道交通工程结构上的光纤光栅振动传感光缆、光纤光栅应变传感光缆以及光纤光栅阵列温度传感光缆；
8.所述数据处理中心，用于对所述光纤光栅振动传感光缆、所述光纤光栅应变传感光缆以及所述光纤光栅阵列温度传感光缆的监测信号进行处理，确定传感数据；
9.所述智能化运维服务平台，用于根据所述传感数据进行智能分析，基于智能分析结果，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测。
10.进一步地，所述光纤光栅振动传感光缆、所述光纤光栅应变传感光缆以及所述光纤光栅阵列温度传感光缆都由光纤光栅阵列传感探头制成，所述光纤光栅阵列传感探头包括预设反射率光栅阵列，单根光纤上复用预设规模的光纤光栅传感测点。
11.进一步地，所述光纤光栅振动传感光缆沿轨道交通线路进行纵向全线敷设；所述
光纤光栅应变传感光缆沿轨道交通线路进行纵向及关键横断面的环向敷设；所述光纤光栅阵列温度传感光缆沿轨道交通线路进行纵向敷设。
12.进一步地，所述数据处理中心包括解调仪表、采集数据网络平台，其中：
13.所述解调仪表，用于将所述光纤光栅振动传感光缆、所述光纤光栅应变传感光缆以及所述光纤光栅阵列温度传感光缆的所述监测信号转化为数字信号；
14.所述采集数据网络平台，用于实时采集所述数字信号，转化为所述传感数据上传至所述智能化运维服务平台。
15.本发明还提供一种轨道交通安全监测方法，应用于根据如上所述的轨道交通安全监测系统中的智能化运维服务平台，包括：
16.获取所述传感数据；
17.根据所述传感数据进行横向对比和纵向对比，确定识别数据；
18.根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测。
19.进一步地，所述根据所述传感数据进行横向对比和纵向对比，确定识别数据，包括：
20.基于所述传感数据，通过同一时刻不同区域横向对比，同一区域不同时间的纵向对比，确定奇异点和异常点；
21.对所述奇异点和所述异常点进行数据筛选和数据分类，确定反映工程结构特征和列车状态特征的所述识别数据。
22.进一步地，所述识别数据包括拾振单元感知的地震波信号，所述拾振单元为所述光纤光栅振动传感光缆中等间距的相邻光纤光栅之间的形成的振动感知单元，所述根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测，包括：
23.根据所述地震波信号进行特征匹配；
24.若所述地震波信号满足异常信号的特征，则识别出非法作业，并根据所述拾振单元的位置进行定位报警。
25.进一步地，所述识别数据包括拾振单元感知的列车车轮和钢轨的振动激励信号，所述拾振单元为所述光纤光栅振动传感光缆中等间距的相邻光纤光栅之间的形成的振动感知单元，所述根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测，包括：
26.当所述拾振单元获取所述振动激励信号时，将所述拾振单元标记为占用分区，当列车驶出所述拾振单元时，将所述拾振单元标记为空闲分区；
27.根据所述占用分区和所述空闲分区，识别出车头至车尾激励覆盖的感知区域，对列车进行定位。
28.进一步地，所述识别数据包括所述光纤光栅振动传感光缆在每个传感测点的轮轨耦合响应信号，所述根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测，包括：
29.将所述轮轨耦合响应信号输入至训练完备的深度学习模型，输出所述轮轨耦合响应信号对应的故障类型。
30.进一步地，所述识别数据包括所述光纤光栅振动传感光缆在每个传感测点的动力学响应信号，所述根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测，包括：
31.若所述传感测点异常，则收集所述动力学响应信号并进行统计分析，与对应的故
障类型进行关联，确定故障依据。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过设置传感网络，利用光纤光栅振动传感光缆、光纤光栅应变传感光缆以及光纤光栅阵列温度传感光缆进行多参量的监测，保证监测信息的丰富性和准确性，实现全面的监测；通过设置数据处理中心，对上述多种光缆的监测信息进行数据转化，转化成传感数据；通过设置智能化运维服务平台，对传感数据进行相应的智能分析，从智能分析的结果，有效反馈轨道交通的工程结构和列车状态，以此保证对列车实时状态和工程结构的运行情况的快速监测，并及时发出相应的报警处理。综上，本发明改变传统轨道交通工程结构运营期健康监测主要基于应变参量评估的缺陷，利用多参量、大容量、易实施的底层传感技术，通过应变、振动、温度等多参量联合监测，提高结构健康状态评价的准确性和可靠性。
附图说明
33.图1为本发明提供的轨道交通安全监测系统一实施例的流程示意图；
34.图2为本发明提供的光纤光栅振动传感光缆一实施例的布设示意图；
35.图3为本发明提供的光纤光栅应变传感光缆一实施例的纵向通长布设示意图；
36.图4为本发明提供的光纤光栅应变传感光缆一实施例的关键横断面布设示意图；
37.图5为本发明提供的光纤光栅温度传感光缆一实施例的布设示意图；
38.图6为本发明提供的轨道交通安全监测方法一实施例的流程示意图；
39.图7为本发明提供的图6中步骤s602一实施例的流程示意图；
40.图8为本发明提供的图6中步骤s603一实施例的流程示意图；
41.图9为本发明提供的非法作业“侵入”保护区一实施例的原理示意图；
42.图10为本发明提供的图6中步骤s603另一实施例的流程示意图；
43.图11为本发明提供的列车定位一实施例的原理示意图；
44.图12为本发明提供的轨道交通安全监测装置一实施例的结构示意图；
45.图13为本发明提供的电子设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
46.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
47.在本发明的描述中，提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
48.本发明提供了一种轨道交通安全监测系统及方法，通过应变、振动、温度进行多参量联合监测，对轨道交通情况进行全面地判断，为进一步提高对轨道交通监测的准确性和高效性提供了新思路。
49.在实施例描述之前，对相关词语进行释义：
50.光纤传感器：是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器，在调制器内与外界被测参数的相
互作用，使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。整个过程中，光束经由光纤导入，通过调制器后再射出，其中光纤的作用首先是传输光束，其次是起到光调制器的作用；
51.光纤阵列：是利用v形槽(即v槽，v-groove)基片，把一束光纤或一条光纤带按照规定间隔安装在基片上，所构成的阵列；
52.光缆：为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。
53.基于上述技术名词的描述，现有技术中，光纤传感器由于具有长期稳定性佳，信号可远程传输，易于组网，抗电磁干扰等优势，已逐步取代长期稳定性难以得到保证的电类传感器，并在桥梁、隧道、机场、铁路等领域的长期健康监测中被广泛采用。目前光纤传感组网复用中最为典型的两类技术是波分复用技术和时分复用技术，但这两类技术在面向轨道交通全时全域监测工程实用化需求时，依然存在以下问题：
54.一方面，波分复用技术具有精度高、测点定位准确等优点。但是传统波分复用组网技术由于光源带宽受限，单根光纤上最多只能复用几十个传感点，这限制了传感系统的集成容量，难以满足面向轨道交通基础设施工程结构全时全域监测中大规模、大容量传感网路的应用需求；
55.另一方面，时分复用技术突破了光源带宽的限制，大大提高了光纤传感网络的复用容量。但是由于传统的时分复用光纤传感技术检测的是光纤背向散射信号，信号十分微弱，难以实现高精度、高采样速率、高空间分辨率、多参量的检测，所形成的监测系统难以实现轨道交通工程结构健康状况的准确评估。
56.除此之外，传统的分布式光纤传感技术由于光纤中散射系数较低，系统的信噪比通常不高，进而影响到分布式传感系统的空间分辨率及检测灵敏度。为解决此问题，研究人员通常采用多次平均的算法或人为增加散射系数的方法。数千次的平均可以改善信噪比，但会造成系统响应时间的增加。而通过紫外线曝光或飞秒激光加工等方法来改善后向散射强度可有效提高信噪比，但其工艺上的均匀性与时效性是需要解决的问题。
57.综上，在现有技术中往往利用采用定期检修或者事后故障修复的方式，对轨道交通工程状态结构进行监测，缺乏实时性，且无法全面地判断轨道交通工程情况。因而，本发明旨在提出一种轨道交通安全监测系统及方法。
58.以下分别对具体实施例进行详细说明：
59.本发明实施例提供了一种轨道交通安全监测系统，结合图1来看，图1为本发明提供的轨道交通安全监测系统一实施例的流程示意图，包括：依次通信连接的传感网络1、数据处理中心2以及智能化运维服务平台3，其中：
60.所述传感网络1，包括布设于轨道交通工程结构上的光纤光栅振动传感光缆11、光纤光栅应变传感光缆12以及光纤光栅阵列温度传感光缆13；
61.所述数据处理中心2，用于对所述光纤光栅振动传感光缆、所述光纤光栅应变传感光缆以及所述光纤光栅阵列温度传感光缆的监测信号进行处理，确定传感数据；
62.所述智能化运维服务平台3，用于根据所述传感数据进行智能分析，基于智能分析结果，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测。
63.在本发明实施例中，通过设置传感网络，利用光纤光栅振动传感光缆、光纤光栅应变传感光缆以及光纤光栅阵列温度传感光缆进行多参量的监测，保证监测信息的丰富性和准确性，实现全面的监测；通过设置数据处理中心，对上述多种光缆的监测信息进行数据转化，转化成传感数据；通过设置智能化运维服务平台，对传感数据进行相应的智能分析，从智能分析的结果，有效反馈轨道交通的工程结构和列车状态，以此保证对列车实时状态和工程结构的运行情况的快速监测，并及时发出相应的报警处理。
64.作为优选的实施例，所述光纤光栅振动传感光缆、所述光纤光栅应变传感光缆以及所述光纤光栅阵列温度传感光缆都由光纤光栅阵列传感探头制成，所述光纤光栅阵列传感探头包括预设反射率光栅阵列，单根光纤上复用预设规模的光纤光栅传感测点。
65.在本发明实施例中，利用光纤光栅阵列传感探头保证光纤光栅的复用容量，仅需敷设数根传感光缆组成的传感网络即可覆盖数十公里的轨道交通线路，实现全域无盲区的智能感知，便于监测信号的全面采集。
66.其中，预设反射率光栅阵列优选为极弱反射率光栅阵列，每根光纤探头上的光纤光栅为等间距布设，反射带宽为2～3nm，反射率一致性好，依据单根光纤上光纤光栅的复用容量，反射率范围为-30～-50db，反射率越低单根光纤上复用容量越大。
67.其中，预设规模的光纤光栅传感测点优选为超大规模的光纤光栅传感测点，便于采集多种监测信号。
68.作为优选的实施例，所述光纤光栅振动传感光缆沿轨道交通线路进行纵向全线敷设；所述光纤光栅应变传感光缆沿轨道交通线路进行纵向及关键横断面的环向敷设；所述光纤光栅阵列温度传感光缆沿轨道交通线路进行纵向敷设。
69.在本发明实施例中，通过光纤光栅振动传感光缆、光纤光栅应变传感光缆以及光纤光栅阵列温度传感光缆进行有效布设，以此全面感知相关的监测信号，便于后续准确进行数据处理。
70.作为更具体的实施例，结合图2来看，图2为本发明提供的光纤光栅振动传感光缆一实施例的布设示意图，光纤光栅阵列振动传感光缆，沿道床结构或沿隧洞洞壁结构纵向敷设皆可，敷设后传感光缆振动检测传感单元沿纵向空间连续分布，实现轨道交通线路振动激励无盲区全覆盖地感知。
71.在本发明实施例中，通过对光纤光栅阵列振动传感光缆的有效布设，采集相关的振动信号，保证对振动信号全覆盖地感知。
72.在本发明一个具体的实施例中，仍结合图2来看，选用1台4通道光纤光栅阵列振动解调仪表，每通道可实时检测5km长度的传感光缆监测信号，那么1台4通道仪表可覆盖的区间长度可达20km。若1条地铁线路有21站点，每个站间距为2km，那么仅需2台4通道解调仪表即可实现整条地铁线路振动监测纵向全域覆盖。
73.作为更具体的实施例，结合图3、图4来看，图3为本发明提供的光纤光栅应变传感光缆一实施例的纵向通长布设示意图，图4为本发明提供的光纤光栅应变传感光缆一实施例的关键横断面布设示意图，光纤光栅阵列应变传感光缆依据监测需要选择敷设位置，将应变传感光缆沿轨道交通线路纵向敷设于道床结构上，可感知道床结构纵向应变连续分布特点；将应变传感光缆沿轨道交通线路纵向敷设于洞壁上，可感知洞壁结构纵向应变连续分布特点；将应变传感光缆敷设于隧洞结构环切面上，可感知隧洞结构横断面的切向应力
分布。
74.在本发明实施例中，通过对光纤光栅应变传感光缆的有效布设，采集相关的应变信号，保证对工程结构应力变化的准确感知。
75.在本发明一个具体的实施例中，仍结合图3、图4来看，应变传感缆每个隧道内通长布置3根，位置分别位于隧道顶部及隧道洞壁下侧。此外，在每个隧道跨中断面及其他关键断面位置共选择5个断面沿断面环向进行布置。针对高精度、密集光栅阵列应变监测大数据，通过智能化数据分析处理实现隧道衬砌结构长期服役安全监测。
76.作为更具体的实施例，结合图5来看，图5为本发明提供的光纤光栅温度传感光缆一实施例的布设示意图，光纤光栅阵列温度传感沿轨道交通线路纵向布设，实现轨道交通线路环境温度全域感知。
77.在本发明实施例中，通过对光纤光栅温度传感光缆的有效布设，保证对轨道交通线路环境温度全域感知。
78.在本发明一个具体的实施例中，仍结合图5来看，温度传感缆每个隧道内通长布置2根，位置紧邻两侧腰部应变传感光缆，实现隧道内结构温度场监测，并为变形/沉降/裂纹发展与温度相关性分析评价。
79.作为更具体的实施例，上述传感光缆采用如下方法敷设：
80.光纤光栅阵列振动传感光缆和光纤光栅阵列应变传感光缆应与被测结构密贴，针对既有线路，可采用开槽后放入传感光缆，再利用水泥或固化剂将传感光缆与被测结构固化；针对新修线路，可直接将传感光缆浇筑在混凝土中。光纤光栅阵列温度传感光缆无需与被测结构估计，可直接放置于线缆桥架上，简单捆扎固定即可。
81.在本发明实施例中，通过相关的布设方法，构建全面感知的传感网络，有效采集不同的监测信号。
82.作为优选的实施例，所述数据处理中心包括解调仪表、采集数据网络平台，其中：
83.所述解调仪表，用于将所述光纤光栅振动传感光缆、所述光纤光栅应变传感光缆以及所述光纤光栅阵列温度传感光缆的所述监测信号转化为数字信号；
84.所述采集数据网络平台，用于实时采集所述数字信号，转化为所述传感数据上传至所述智能化运维服务平台。
85.在本发明实施例中，采用计算机软硬件及网络平台具备信息采集功能，将光纤光栅阵列传感光缆接入光纤光栅阵列传感解调仪表，传感光缆感知的光信号经解调仪表转化为数字信号，利用计算机软硬件及网络平台实时采集传感网络中每个感知单元的监测数据，实现轨道交通工程结构全时全域的检测。
86.其中，需要说明的是，上述采集的监测信号包括：
87.1、利用光纤光栅阵列振动传感网络实时感知轨道交通工程结构全线路振动激励响应，可感知的外部激励源主要包括；轨道交通工程结构外部入侵激励信号；轮轨耦合激励信号；列车轮群载荷激励下地质结构反射波信号。
88.2、利用光纤光栅阵列应变传感网络实时感知：轨道交通工程结构应变连续分布；轨道交通工程结构变形量。
89.3、利用光纤光栅阵列温度传感网络实时感知：轨道交通工程结构温度场分布。
90.由此，通过多方面的数据采集，实现信号的全面感知和监测，便于对列车行驶情况
和轨道工程结构进行全面、实时的判断。
91.本发明实施例提供了一种轨道交通安全监测方法，结合图6来看，图6为本发明提供的轨道交通安全监测方法一实施例的流程示意图，应用于如上所述的轨道交通安全监测系统中的智能化运维服务平台，上述方法包括步骤s601至步骤s603，其中：
92.在步骤s601中，获取所述传感数据；
93.在步骤s602中，根据所述传感数据进行横向对比和纵向对比，确定识别数据；
94.在步骤s603中，根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测。
95.在本发明实施例中，基于上述轨道交通安全监测系统，从传感数据中对比出可利用的识别数据，然后利用多种大数据处理的方法，对识别数据进行处理，对全时全域地海量数据进行分析和处理，建立轨道交通工程结构的自诊断和智能评估方法。
96.作为优选的实施例，结合图7来看，图7为本发明提供的图6中步骤s602一实施例的流程示意图，上述步骤s602中包括步骤s701至步骤s702，其中：
97.在步骤s701中，基于所述传感数据，通过同一时刻不同区域横向对比，同一区域不同时间的纵向对比，确定奇异点和异常点；
98.在步骤s702中，对所述奇异点和所述异常点进行数据筛选和数据分类，确定反映工程结构特征和列车状态特征的所述识别数据。
99.在本发明实施例中，利用全域覆盖的振动监测网络，实时采集数据，通过同一时刻不同区域横向对比，同一区域不同时间的纵向对比，找出奇异点和异常点，再通过筛选和分类，建立反映轨道工程结构各类异常和病害的特征参量，并形成识别判据。
100.作为优选的实施例，结合图8来看，图8为本发明提供的图6中步骤s603一实施例的流程示意图，所述识别数据包括拾振单元感知的地震波信号，所述拾振单元为所述光纤光栅振动传感光缆中等间距的相邻光纤光栅之间的形成的振动感知单元，上述步骤s603中包括步骤s801至步骤s802，其中：
101.在步骤s801中，根据所述地震波信号进行特征匹配；
102.在步骤s802中，若所述地震波信号满足异常信号的特征，则识别出非法作业，并根据所述拾振单元的位置进行定位报警。
103.在本发明实施例中，对地震波信号进行相应的处理，进行对非法作业识别的报警。
104.需要进一步地说明的是，光纤光栅阵列振动传感网络，以等间距的光纤光栅为节点，以相邻的节点形成高灵敏度干涉型振动感知单元。所述光纤光栅阵列节点间距可调。特殊地，本发明选用但不限于节点间距为5米或3米。以节点间距5米为例，每个拾振器能感知的最小相位差δφ《10mrad，依据公式：
[0105][0106]
其中，每个拾振单元可感知的最小应变量＜50nε，从而可感知横断面径向数十米范围内的振动信号，相当于在轨道交通线路径向设置了数十米的保护区域。光纤光栅阵列拾振单元沿轨道交通线路纵向通长铺设，从而实现覆盖整个轨道交通线路径向数十米保护区域的感知和智能监测；
[0107]
其中，当轨道交通线路沿线保护区内有作业时，会产生地震波信号，本发明的监测系统会实时监测到异常的地震波信号，通过匹配“侵界”异常判据的特征，迅速识别出非法
作业“侵界”并报警，利用异常响应感知单元的出现的位置实现对非法作业进行准确定位，并通知运营管理部门进行处理。
[0108]
在本发明一个具体的实施例中，结合图9来看，图9为本发明提供的非法作业“侵入”保护区的原理示意图，在地铁隧道通长道床/洞壁上敷设光纤光栅间距为5米的光纤光栅阵列传感光缆，所形成的拾振器阵列网络可覆盖横断面径向50米范围的地铁保护区，当50米保护区范围内有非法作业如小型勘探钻机、破拆机、挖掘机等作业时，可准确识别和定位。
[0109]
作为优选的实施例，结合图10来看，图10为本发明提供的图6中步骤s603另一实施例的流程示意图，所述识别数据包括拾振单元感知的列车车轮和钢轨的振动激励信号，上述步骤s603中包括步骤s1001至步骤s1002，其中：
[0110]
在步骤s1001中，当所述拾振单元获取所述振动激励信号时，将所述拾振单元标记为占用分区，当列车驶出所述拾振单元时，将所述拾振单元标记为空闲分区；
[0111]
在步骤s1002中，根据所述占用分区和所述空闲分区，识别出车头至车尾激励覆盖的感知区域，对列车进行定位。
[0112]
在本发明实施例中，通过对振动激励信号的识别处理，有效识别出车头至车尾激励覆盖的感知区域，准确定位列车。
[0113]
在本发明一个具体的实施例中，结合图11来看，图11为本发明提供的列车定位一实施例的原理示意图，拾振器阵列具有高动态范围，敷设于道床或洞壁上的振动传感光缆不仅能检测数十米远的激振源，而且在轮轨耦合直达波激励下的响应不会发生饱和失真，每个拾振单元均可实时、准确识别出列车激励。通过全线路敷设的振动传感光缆可实时、准确识别列车振动激励信号并实时定位，其定位精度由光纤光栅阵列中光纤光栅间距决定，本系统中光纤光栅间距仅有数米，因此可实现米级分辨率的列车定位精度。定位的实施步骤如下：
[0114]
第一步，光纤光栅阵列振动传感光缆形成的感知网络，相邻光纤光栅节点形成的振动感知单元可视作轨道占用的1个检查分区。若感知网络覆盖长度为l的轨道区间，感知单元则将轨道区间划分为n个占用检查分区(n＝l/l，l为光纤光栅节点间距)；
[0115]
第二步，当列车进入第ni个占用检查分区时，该分区的拾振单元可感知列车车轮和钢轨的振动激励，则将该分区标记为占用。当列车驶出占用检查分区时，将该分区标记为空闲；
[0116]
第三步，一列列车有多个轮对，通过占用分区空闲/占用情况识别出车头至车尾激励覆盖的感知区域，从而对列车进行定位，定位精度为
±
l。
[0117]
第四步，基于高空间分辨率的列车定位功能，可形成高密度的轨道占用检查区段，为建立更的高行车密度、更短的制动距离、更高的运营速度的列车运营调度网络提供关键基础。基于本监测系统的轨道占用检查与列车实时定位功能，形成了一套独立的不依赖于车载装置的列车运营调度控制系统。
[0118]
作为优选的实施例，所述识别数据包括所述光纤光栅振动传感光缆在每个传感测点的轮轨耦合响应信号，所述根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测，包括：
[0119]
将所述轮轨耦合响应信号输入至训练完备的深度学习模型，输出所述轮轨耦合响
应信号对应的故障类型。
[0120]
在本发明实施例中，通过深度学习模型，高效快速地对轮轨耦合响应信号进行处理，以便高效识别对应的故障类型。
[0121]
在本发明一个具体的实施例中，光纤光栅振动传感探头在地铁线路上全覆盖，实时监测轮轨耦合响应，若列车经过每个传感测点其轮轨耦合动力学响应均有异常，则可判断是列车发生故障，收集故障样本并利用深度学习方法，建立不同故障如车轮不圆、车轮松动等的识别判据，形成列车健康实时监测与评估系统。
[0122]
作为优选的实施例，所述识别数据包括所述光纤光栅振动传感光缆在每个传感测点的动力学响应信号，所述根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测，包括：
[0123]
若所述传感测点异常，则收集所述动力学响应信号并进行统计分析，与对应的故障类型进行关联，确定故障依据。
[0124]
在本发明实施例中，利用对动力学响应信号进行统计分析，与相应的故障类型进行关联，便于确定对应的故障依据。
[0125]
在本发明一个具体的实施例中，基于“绿色震源
”‑
移动列车载荷条件下，利用全覆盖的振动监测网络，实时监测轨道工程结构每个感知单元的动力学响应，当列车驶过全线路，在某些测点出现异常，则可判断该测区有故障，通过收集故障样本，并进一步分析，形成如断轨、波磨、扣件松动、弹条断裂、轨道沉降、线下基础病害(沉降、空洞、翘曲变形等)等故障判据，为运营部门建立轨道工程结构病害识别与定位服务平台。
[0126]
需要说明的是，上述列车健康评估和轨道工程结构病害识别与定位，都是基于轮轨耦合振动信号检测数据的统计分析，利用全域覆盖的应变和监测网络，可开展轨交通隧道衬砌的长期实时应变分布监测。通过纵向全程和关键环断面布设的光纤光栅阵列应变传感光缆，利用高精度、密集光栅阵列应变监测大数据，通过智能化数据分析处理实现如下功能：
[0127]
(1)衬砌纵向不均匀沉降监测；
[0128]
(2)衬砌环向收敛监测；
[0129]
(3)施工缝部位错台识别定位与预警。
[0130]
其中，采用光栅阵列温度传感缆开展轨道工程结构的长期实时温度分布监测。温度传感缆主要用于应变传感缆的温度补偿，并实现：
[0131]
(1)隧道内结构温度场监测；
[0132]
(2)变形/沉降/裂纹发展与温度相关性分析评价。
[0133]
本发明实施例还提供了一种轨道交通安全监测装置，结合图12来看，图12为本发明提供的轨道交通安全监测装置一实施例的结构示意图，轨道交通安全监测装置1200包括：
[0134]
获取单元1201，用于获取所述传感数据；
[0135]
处理单元1202，用于根据所述传感数据进行横向对比和纵向对比，确定识别数据；
[0136]
监测单元1203，用于根据所述识别数据，对轨道交通的工程结构和列车状态进行监测。
[0137]
轨道交通安全监测装置的各个单元的更具体实现方式可以参见对于上述轨道交
通安全监测方法的描述，且具有与之相似的有益效果，在此不再赘述。
[0138]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如上所述的轨道交通安全监测方法。
[0139]
一般来说，用于实现本发明方法的计算机指令的可以采用一个或多个计算机可读的存储介质的任意组合来承载。非临时性计算机可读存储介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。
[0140]
计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0141]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言，特别是可以使用适于神经网络计算的python语言和基于tensorflow、pytorch等平台框架。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0142]
本发明实施例还提供了一种电子设备，结合图13来看，图13为本发明提供的电子设备一实施例的结构示意图，电子设备1300包括处理器1301、存储器1302及存储在存储器1302上并可在处理器1301上运行的计算机程序，处理器1301执行程序时，实现如上所述的轨道交通安全监测方法。
[0143]
作为优选的实施例，上述电子设备1300还包括显示器1303，用于显示处理器1301执行如上所述的轨道交通安全监测方法。
[0144]
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器1302中，并由处理器1301执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在电子设备1300中的执行过程。例如，计算机程序可以被分割成上述实施例中的获取单元1201、处理单元1202以及监测单元1203，各单元的具体功能如上所述，在此不一一赘述。
[0145]
电子设备1300可以是带可调摄像头模组的桌上型计算机、笔记本、掌上电脑或智能手机等设备。
[0146]
其中，处理器1301可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器1301可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门
阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0147]
其中，存储器1302可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。其中，存储器1302用于存储程序，所述处理器1301在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流程定义的方法可以应用于处理器1301中，或者由处理器1301实现。
[0148]
其中，显示器1303可以是lcd显示屏，也可以是led显示屏。例如，手机上的显示屏。
[0149]
可以理解的是，图13所示的结构仅为电子设备1300的一种结构示意图，电子设备1300还可以包括比图13所示更多或更少的组件。图13中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
[0150]
根据本发明上述实施例提供的计算机可读存储介质和电子设备，可以参照根据本发明实现如上所述的轨道交通安全监测方法具体描述的内容实现，并具有与如上所述的轨道交通安全监测方法类似的有益效果，在此不再赘述。
[0151]
本发明公开了一种轨道交通安全监测方法，通过设置传感网络，利用光纤光栅振动传感光缆、光纤光栅应变传感光缆以及光纤光栅阵列温度传感光缆进行多参量的监测，保证监测信息的丰富性和准确性，实现全面的监测；通过设置数据处理中心，对上述多种光缆的监测信息进行数据转化，转化成传感数据；通过设置智能化运维服务平台，对传感数据进行相应的智能分析，从智能分析的结果，有效反馈轨道交通的工程结构和列车状态，以此保证对列车实时状态和工程结构的运行情况的快速监测，并及时发出相应的报警处理。
[0152]
本发明技术方案，改变目前轨道交通工程结构健康监测仅能开展科研性小规模试验探索的现状，发挥光栅阵列传感技术大容量、高密度的优势，采用基于振动、应变、温度的光栅阵列传感网实现轨道交通工程结构全区域监测；改变传统轨道交通工程结构运营期健康监测主要基于应变参量评估的缺陷，通过应变、振动、温度等多参量联合监测，提高结构健康状态评价的准确性和可靠性；改变传统光纤传感器现场安装时需逐个安装的缺点，采用光栅阵列传感网络，完成传感光缆的一体化布设与保护，同一根光缆上各测点间无熔接点，实现传感器的现场高效安装，提高长期监测条件下传感网络测点的存活率；改变传统监测系统采用阈值的方法进行预警和报警，利用监测参量统计特征空间上的横向比较和时间上的纵向分析与评估，实现轨道交通工程结构安全的全面评估与病害的准确识别，改变传统轨道交通工程结构运营期健康监测。综上，本发明主要基于应变参量评估的缺陷，通过应变、振动、温度等多参量联合监测，提高结构健康状态评价的准确性和可靠性。
[0153]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。