轨道监测方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及自动监测领域，尤其涉及一种轨道监测方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.为保证列车安全行驶，定期对列车及轨道进行检查是铁路部门必不可少的工作，列车行驶时的安全隐患通常来自列车车轮扁疤或凸起、轨道磨损、轨夹松动和枕木破裂等异常情况。
3.目前主要的检测手段有三种：第一种，人工机械仪器检测，此类检测方法只能运行于天窗期，不具有实时性，人工检测耗时，人力投入大；第二种，电类传感器检测，这种检测方法可以进行实时监测，但电类传感器容易受轨道信息电流影响，长期监测会发生零点漂移；第三种，光栅传感器监测，光栅传感器性能稳定，但只能进行单点测量，主要用于针对高危轨道进行局部监测，监测不全面，监测效率低。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种轨道监测方法、装置、设备及存储介质，用于通过分布于轨道侧面的光纤实时且全面地监测列车及轨道的工作状态，提高监测效率。
5.本发明第一方面提供了一种轨道监测方法，应用于轨道监测设备，所述轨道监测设备包括分布式光纤振动传感系统和监控终端，所述轨道监测方法包括：通过所述分布式光纤振动传感系统从目标光纤获取目标震动信息，所述目标光纤铺设于目标轨道段对应的线缆槽内；根据所述目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则从所述目标震动信息中提取列车轨迹信息，并根据所述列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据；根据所述目标震动信息获取实际背景噪声数据；将所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据分别与预置标准库中对应的标准数据进行比对，得到比对结果；当所述比对结果为不一致时，对所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据进行分析，生成轮轨异常信息，所述轮轨异常信息包括轨道损伤信息和列车车轮损伤信息；向所述监控终端发送告警信息，并通过所述监控终端展示告警信息，所述告警信息包括所述轮轨异常信息。
6.可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述根据所述目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则从所述目标震动信息中提取列车轨迹信息，并根据所述列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据，包括：根据所述目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则采用动态规划算法从所述目标震动信息中提取列车轨迹信息；通过短时傅里叶算法和多项式拟合算法对所述列车轨迹信息进行数据处理，得到实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据。
7.可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述根据所述目标震动信息获取实际背景噪声数据，包括：当根据所述目标震动信息判断有列车驶过时，从所述目标震动信息中剔除列车行驶在所述目标轨道段中以及驶离所述目标轨道段后预设时长内的数据，
对保留的数据进行分析，得到第一实际背景噪声数据；当根据所述目标震动信息判断无列车驶过时，对所述目标震动信息进行分析，得到第二实际背景噪声数据。
8.可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述当所述比对结果为不一致时，对所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据进行分析，生成轮轨异常信息，包括：当所述比对结果为不一致时，对所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据进行分析；若所述实际轨道震动数据与预置标准库中的标准轨道震动数据不相同，则根据所述实际轨道震动数据生成第一异常信息，所述第一异常信息包括轨道主体损伤的位置；若所述实际背景噪声数据与预置标准库中的标准背景噪声数据不相同，则根据所述实际背景噪声数据生成第二异常信息，所述第二异常信息包括轨道配合部件损伤的位置；若所述实际轮轨震动数据与预置标准库中的标准轮轨震动数据不相同，则根据所述实际轮轨震动数据和所述实际轨道震动数据判断是否列车车轮出现异常，若是，则生成第三异常信息，所述第三异常信息包括列车车轮损伤的位置；将所述第一异常信息、所述第二异常信息或所述第三异常信息进行组合，得到轮轨异常信息。
9.可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述向所述监控终端发送告警信息，并通过所述监控终端展示告警信息，包括：向所述监控终端发送告警信息，所述告警信息包括所述轮轨异常信息；通过所述监控终端调取监控地图，将所述告警信息展示于所述监控地图上。
10.可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述通过所述监控终端调取监控地图，将所述告警信息展示于所述监控地图上，包括：通过所述监控终端调取监控地图，所述监控地图为地理信息系统地图；从所述告警信息中提取轨道异常信息和列车车轮异常信息；根据轨道异常信息获取至少一个异常位置信息和对应的至少一个异常属性信息，在所述监控地图中标记与所述至少一个异常位置信息对应的区域，并在每个标记区域显示对应的异常属性信息；在所述监控地图上叠加告警窗口展示所述列车车轮异常信息。
11.可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述在通过所述分布式光纤振动传感系统从目标光纤获取目标震动信息之前，还包括：在轨道主体、轨道配合部件和列车车轮均无损伤的情况下，通过分布式光纤振动传感系统获取标准震动信息，所述标准震动信息包括轨道上有列车行驶和无列车行驶时的震动信息；根据所述标准震动信息获取标准轮轨震动数据、标准轨道震动数据和标准背景噪声数据；建立初始库，将所述标准轮轨震动数据、所述标准轨道震动数据和所述标准背景噪声数据添加至所述初始库中，生成标准库。
12.本发明第二方面提供了一种轨道监测装置，包括：第一获取模块，用于通过所述分布式光纤振动传感系统从目标光纤获取目标震动信息，所述目标光纤铺设于目标轨道段对应的线缆槽内；提取模块，用于根据所述目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则从所述目标震动信息中提取列车轨迹信息，并根据所述列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据；第二获取模块，用于根据所述目标震动信息获取实际背景噪声数据；比对模块，用于将所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据分别与预置标准库中对应的标准数据进行比对，得到比对结果；分析模块，用于当所述比对结果为不一致时，对所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据进行分析，生成轮轨异常信息，所述轮轨异常信息包括轨道损伤信息和列车车轮损伤信息；展示模块，用于向所述监控终端发送告警信息，并通过所述监控终端展示告警信息，
所述告警信息包括所述轮轨异常信息。
13.可选的，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述提取模块具体用于：根据所述目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则采用动态规划算法从所述目标震动信息中提取列车轨迹信息；通过短时傅里叶算法和多项式拟合算法对所述列车轨迹信息进行数据处理，得到实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据。
14.可选的，在本发明第二方面的第二种实现方式中，所述第二获取模块具体用于：当根据所述目标震动信息判断有列车驶过时，从所述目标震动信息中剔除列车行驶在所述目标轨道段中以及驶离所述目标轨道段后预设时长内的数据，对保留的数据进行分析，得到第一实际背景噪声数据；当根据所述目标震动信息判断无列车驶过时，对所述目标震动信息进行分析，得到第二实际背景噪声数据。
15.可选的，在本发明第二方面的第三种实现方式中，所述比对模块具体用于：当所述比对结果为不一致时，对所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据进行分析；若所述实际轨道震动数据与预置标准库中的标准轨道震动数据不相同，则根据所述实际轨道震动数据生成第一异常信息，所述第一异常信息包括轨道主体损伤的位置；若所述实际背景噪声数据与预置标准库中的标准背景噪声数据不相同，则根据所述实际背景噪声数据生成第二异常信息，所述第二异常信息包括轨道配合部件损伤的位置；若所述实际轮轨震动数据与预置标准库中的标准轮轨震动数据不相同，则根据所述实际轮轨震动数据和所述实际轨道震动数据判断是否列车车轮出现异常，若是，则生成第三异常信息，所述第三异常信息包括列车车轮损伤的位置；将所述第一异常信息、所述第二异常信息或所述第三异常信息进行组合，得到轮轨异常信息。
16.可选的，在本发明第二方面的第四种实现方式中，所述展示模块包括：发送单元，用于向所述监控终端发送告警信息，所述告警信息包括所述轮轨异常信息；展示单元，用于通过所述监控终端调取监控地图，将所述告警信息展示于所述监控地图上。
17.可选的，在本发明第二方面的第五种实现方式中，所述展示单元具体用于：通过所述监控终端调取监控地图，所述监控地图为地理信息系统地图；从所述告警信息中提取轨道异常信息和列车车轮异常信息；根据轨道异常信息获取至少一个异常位置信息和对应的至少一个异常属性信息，在所述监控地图中标记与所述至少一个异常位置信息对应的区域，并在每个标记区域显示对应的异常属性信息；在所述监控地图上叠加告警窗口展示所述列车车轮异常信息。
18.可选的，在本发明第二方面的第六种实现方式中，在第一获取模块之前还包括建立模块，所述建立模块具体用于：在轨道主体、轨道配合部件和列车车轮均无损伤的情况下，通过分布式光纤振动传感系统获取标准震动信息，所述标准震动信息包括轨道上有列车行驶和无列车行驶时的震动信息；根据所述标准震动信息获取标准轮轨震动数据、标准轨道震动数据和标准背景噪声数据；建立初始库，将所述标准轮轨震动数据、所述标准轨道震动数据和所述标准背景噪声数据添加至所述初始库中，生成标准库。
19.本发明第三方面提供了一种轨道监测设备，包括：分布式光纤振动传感系统、监控终端和处理器，所述分布式光纤振动传感系统、所述监控终端和所述处理器电联接；其中，所述分布式光纤振动传感系统用于获取目标震动信息；所述监控终端用于接收和显示告警信息，所述处理器用于通过所述分布式光纤振动传感系统获取目标震动信息，从所述目标
震动信息中获取实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据，通过与预置标准库中的标准数据对比分析，得到轮轨异常信息，并将所述轮轨异常信息显示于所述监控终端。
20.本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的轨道监测方法。
21.本发明提供的技术方案中，通过所述分布式光纤振动传感系统从目标光纤获取目标震动信息，所述目标光纤铺设于目标轨道段对应的线缆槽内，据所述目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则从所述目标震动信息中提取列车轨迹信息，并根据所述列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据，根据所述目标震动信息获取实际背景噪声数据，将所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据分别与预置标准库中对应的标准数据进行比对，得到比对结果，当所述比对结果为不一致时，对所述实际轨道震动数据、所述实际轮轨震动数据和所述实际背景噪声数据进行分析，生成轮轨异常信息，所述轮轨异常信息包括轨道损伤信息和列车车轮损伤信息，向所述监控终端发送告警信息，并通过所述监控终端展示告警信息，所述告警信息包括所述轮轨异常信息。本发明实施例中，通过震动感应器从分布于轨道侧面的光纤中获取震动信息，根据震动信息获取轮轨震动数据、轨道震动数据和背景噪声数据，将上述三个数据与对应的标准数据进行比对和分析，若存在异常情况，则向监控终端发送告警信息，能够实时且全面地监测列车及轨道的工作状态，提高监测效率。
附图说明
22.图1为本发明实施例中轨道监测方法的一个实施例示意图；图2为震动感应器的构成示意图；图3为轨道与线缆槽的空间位置示意图；图4为本发明实施例中轨道监测方法的另一个实施例示意图；图5为本发明实施例中轨道监测装置的一个实施例示意图；图6为本发明实施例中轨道监测装置的另一个实施例示意图；图7为本发明实施例中轨道监测设备的一个实施例示意图。
具体实施方式
23.本发明实施例提供了一种轨道监测方法、装置、设备及存储介质，用于实时且全面地监测列车及轨道的工作状态，提高监测效率。
24.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
25.为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，可以理解的是，本发明的
执行主体可以为轨道监测装置，还可以是服务器，具体此处不做限定。本发明实施例以服务器为执行主体为例进行说明。
26.请参阅图1，本发明实施例中轨道监测方法的一个实施例包括：101、通过分布式光纤振动传感系统从目标光纤获取目标震动信息，目标光纤铺设于目标轨道段对应的线缆槽内；其中，如图2所示，分布式光纤振动传感系统包括激光器、光纤耦合器、光调制器、光放大器、光环形器、相干接收器和平衡探测器，其中，激光器的输出端口与光纤耦合器的输入端口电连接、光纤耦合器的第一输出端口与光调制器的输入端口电连接、光调制器的输出端口与光放大器的输入端口电连接，光放大器的输出端口与光环形器的第一传输端口电连接，相干接收器的第一输入端口与光环形器的第二传输端口电连接，相干接收器的第二输入端口与光纤耦合器的第二输出端口电连接，相干接收器的输出端口与平衡探测器的输入端口电连接，光环形器的第三传输端口用于连接光纤（例如目标光纤），分布式光纤振动传感系统与目标光纤直接连接或通过其他光纤间接连接，激光器产生的光信号在光纤耦合器中分成两部分，一部分作为参考光进入相干接收器，另一部分作为发射信号经过光调制器的调制生成光脉冲信号进入光放大器，放大的光脉冲信号进入光环形器，然后进入与分布式光纤振动传感系统连接的光纤中，放大的光脉冲信号在光纤中传播时产生后向瑞利散射光信号，分布式光纤振动传感系统将光脉冲信号产生的后向瑞利散射光信号送到光环形器中，再到相干接收器中与参考光进行拍频，拍频之后的信号经过平衡探测器后生成震动信息。
27.服务器通过分布式光纤振动传感系统从光纤获取震动信息，光纤铺设于轨道旁的线缆槽内，轨道与线缆槽的空间位置如图3所示，由于地理位置或光纤长度的限制，线缆槽内通常安装串联的多段光纤，每段光纤对应一个轨道段，服务器通过分布式光纤振动传感系统基于目标光纤中信号的频率和光强获取对应目标轨道段的目标震动信息，目标震动信息为在震动幅度和时间两个维度上目标轨道段的震动波形信息，服务器可根据震动波形信息获取震动点的位置、震动振幅和震动频率等参数。
28.102、根据目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则从目标震动信息中提取列车轨迹信息，并根据列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据；当有列车驶过轨道时，列车碾压轨道会造成强烈的振动冲击，冲击过程产生宽谱频率信号，服务器识别目标震动信息中是否包含宽谱频率信号，若包含，则有列车驶过目标轨道段，使用动态规划算法从目标震动信息中提取列车轨迹信息，再使用短时傅里叶算法和基于最小平方法的多项式拟合算法根据列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据。其中，实际轨道震动数据为列车通过目标轨道段后预设时长内在震动幅度和时间两个维度上目标轨道段的震动波形信息，实际轮轨震动数据为列车通过目标轨道时在震动幅度和时间两个维度上目标轨道段的震动波形信息；若不包含，则没有列车驶过目标轨道段，此时，根据目标震动信息获取实际背景噪声数据，将实际背景噪声数据与预置标准库中的标准背景噪声数据进行比对，若比对结果不相同，说明目标轨道段配合部件存在损伤，则根据实际背景噪声数据获取目标轨道段配合部件的异常信息，目标轨道段配合部件的异常信息包括目标轨道段配合部件损伤的位置，向监控终端发送告警信息，告警信息包括目标轨道段配合部件的异常信息。
29.103、根据目标震动信息获取实际背景噪声数据；由于背景噪声造成的震动频率和震动幅度在特定区间内，服务器从目标震动信息中识别并提取实际背景噪声数据，实际背景噪声数据为无列车通过目标轨道段时在震动幅度和时间两个维度上目标轨道段的震动波形信息。
30.104、将实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据分别与预置标准库中对应的标准数据进行比对，得到比对结果；预置标准库中存储每个轨道段的标准轨道震动数据、标准轮轨震动数据和标准背景噪声数据，服务器将目标轨道段的实际轨道震动数据与预置标准库中目标轨道段的标准轨道震动数据进行比对、将目标轨道段的实际轮轨震动数据与预置标准库中目标轨道段的标准轮轨震动数据进行比对、将目标轨道段的实际背景噪声数据与预置标准库中目标轨道段的标准背景噪声数据进行比对，得到比对结果，当比对结果为一致时，说明目标轨道段的实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据与预置标准库中目标轨道段的标准轨道震动数据、标准轮轨震动数据和标准背景噪声数据对应相同；当比对结果为不一致时，说明目标轨道段的实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据中至少有一个与预置标准库中目标轨道段的标准轨道震动数据、标准轮轨震动数据和标准背景噪声数据不对应相同。
31.105、当比对结果为不一致时，对实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据进行分析，生成轮轨异常信息，轮轨异常信息包括轨道损伤信息和列车车轮损伤信息；当比对结果为不一致时，识别不相同的数据信息，若实际轨道震动数据与预置标准库中的标准轨道震动数据不相同，说明目标轨道段主体存在损伤，如轨道磨损、轨夹磨损等，则服务器根据实际轨道震动数据获取第一异常信息，第一异常信息包括目标轨道段轨道主体损伤的位置；若实际背景噪声数据中与预置标准库中的标准背景噪声数据不相同，说明目标轨道段配合部件存在损伤，如枕木破裂、路基沉降等，则服务器根据实际背景噪声数据获取第二异常信息，第二异常信息包括目标轨道段轨道配合部件损伤的位置；若实际轮轨震动数据与预置标准库中的标准轮轨震动数据不相同，说明列车车轮或目标轨道段的轨道主体存在异常，则服务器根据实际轨道震动数据排除实际轮轨震动数据中轨道异常造成的影响，然后检测是否有规律性变化的异常信号，若有，则说明列车车轮存在损伤，获取第三异常信息，第三异常信息包括列车车轮损伤的位置，列车车轮损伤的位置并非指单个车轮上的具体部位，而是指列车的车轮相对于列车主体所在的位置，例如，以列车前进方向为参照方向，列车主体左侧的车轮以车头为起点以车尾为终点依次称为左一位置的车轮、左二位置的车轮
…
，列车主体右侧的车轮以车头为起点以车尾为终点依次称为右一位置的车轮、右二位置的车轮
…
，将第一异常信息、第二异常信息或第三异常信息进行组合，得到轮轨异常信息。
32.具体地，当服务器根据实际轨道震动数据排除实际轮轨震动数据中轨道异常造成的影响后，若检测到规律性变化的异常信号，说明列车车轮存在损伤，则服务器获取每个异常信号点对应的目标轨道段的位置和相应列车车头对应的目标轨道段的位置，根据列车车轮的间距进行计算，确认损伤车轮在列车中的位置，即列车车轮损伤的位置。
33.106、向监控终端发送告警信息，并通过监控终端展示告警信息，告警信息包括轮
轨异常信息。
34.服务器向监控终端发送告警信息提醒监控人员对异常点进行排查，告警信息包括轮轨异常信息，为增加监控信息的易阅读性，通常采用图形和文字相结合的方式在监控终端展示告警信息。
35.本发明实施例中，通过分布式光纤振动传感系统获取目标震动信息，从目标震动信息中获取实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据，通过与预置标准库中的标准数据对比分析，得到轮轨异常信息，并将轮轨异常信息显示于监控终端，能够实时且全面地监测列车及轨道的工作状态，提高监测效率。
36.请参阅图4，本发明实施例中轨道监测方法的另一个实施例包括：401、建立标准库；服务器在轨道主体、轨道配合部件和列车车轮均无损伤的情况下，通过分布式光纤振动传感系统从光纤获取标准震动信息，标准震动信息包括轨道上有列车行驶和无列车行驶时的震动信息，根据标准震动信息获取标准轮轨震动数据、标准轨道震动数据和标准背景噪声数据，建立初始库，将标准轮轨震动数据、标准轨道震动数据和标准背景噪声数据添加至初始库中，生成标准库。
37.具体的，服务器通过分布式光纤振动传感系统从光纤获取震动信息，光纤铺设于轨道旁的线缆槽内，轨道与线缆槽的空间位置如图3所示，由于地理位置或光纤长度的限制，线缆槽内通常安装串联的多段光纤，每段光纤对应一个轨道段，服务器在轨道主体、轨道配合部件和列车车轮均无损伤的情况下，通过分布式光纤振动传感系统从每段光纤获取对应轨道段的标准震动信息，根据每个轨道段的标准震动信息计算相应轨道段的标准轮轨震动数据、标准轨道震动数据和标准背景噪声数据，将每个轨道段与相应的标准轮轨震动数据、标准轨道震动数据和标准背景噪声数据建立链接，建立初始库，将建立的链接添加至初始库中，生成标准库。
38.例如，轨道旁的线缆槽内铺设了3段光纤，其中，光纤1对应轨道段1、光纤2对应轨道段2、光纤3对应轨道段3，在轨道主体、轨道配合部件和列车车轮均无损伤的情况下，服务器通过分布式光纤振动传感系统从光纤1中获取轨道段1的标准震动信息1、从光纤2中获取轨道段2的标准震动信息2、从光纤3中获取轨道段3的标准震动信息3，并根据标准震动信息1计算标准轮轨震动数据1、标准轨道震动数据1和标准背景噪声数据1；根据标准震动信息2计算标准轮轨震动数据2、标准轨道震动数据2和标准背景噪声数据2；根据标准震动信息3计算标准轮轨震动数据3、标准轨道震动数据3和标准背景噪声数据3，将轨道段1与标准轮轨震动数据1、标准轨道震动数据1和标准背景噪声数据1建立链接1，将轨道段2与标准轮轨震动数据2、标准轨道震动数据2和标准背景噪声数据2建立链接2，将轨道段3与标准轮轨震动数据3、标准轨道震动数据3和标准背景噪声数据3建立链接3，建立初始库，将链接1、链接2和链接3添加至初始库中，生成标准库。
39.402、通过分布式光纤振动传感系统从目标光纤获取目标震动信息，目标光纤铺设于目标轨道段对应的线缆槽内；其中，如图2所示，分布式光纤振动传感系统包括激光器、光纤耦合器、光调制器、光放大器、光环形器、相干接收器和平衡探测器，其中，激光器的输出端口与光纤耦合器的输入端口电连接、光纤耦合器的第一输出端口与光调制器的输入端口电连接、光调制器的
输出端口与光放大器的输入端口电连接，光放大器的输出端口与光环形器的第一传输端口电连接，相干接收器的第一输入端口与光环形器的第二传输端口电连接，相干接收器的第二输入端口与光纤耦合器的第二输出端口电连接，相干接收器的输出端口与平衡探测器的输入端口电连接，光环形器的第三传输端口用于连接光纤，分布式光纤振动传感系统与目标光纤直接连接或通过其他光纤间接连接，激光器产生的光信号在光纤耦合器中分成两部分，一部分作为参考光进入相干接收器，另一部分作为发射信号经过光调制器的调制生成光脉冲信号进入光放大器，放大的光脉冲信号进入光环形器，然后进入与分布式光纤振动传感系统连接的光纤中，放大的光脉冲信号在光纤中传播时产生后向瑞利散射光信号，分布式光纤振动传感系统将光脉冲信号产生的后向瑞利散射光信号送到光环形器中，再到相干接收器中与参考光进行拍频，拍频之后的信号经过平衡探测器后生成震动信息。
40.服务器通过分布式光纤振动传感系统基于目标光纤中信号的频率和光强获取对应目标轨道段的目标震动信息，目标震动信息为在震动幅度和时间两个维度上目标轨道段的震动波形信息，服务器可根据震动波形信息获取震动点的位置、震动振幅和震动频率等参数。
41.403、根据目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则采用动态规划算法从目标震动信息中提取列车轨迹信息；当有列车驶过轨道时，列车碾压轨道会造成强烈的振动冲击，冲击过程产生宽谱频率信号，服务器识别目标震动信息中是否包含宽谱频率信号，若包含，则有列车驶过目标轨道段，使用动态规划算法从目标震动信息中提取列车轨迹信息；若不包含，则没有列车驶过目标轨道段，此时，根据目标震动信息获取实际背景噪声数据，将实际背景噪声数据与预置标准库中的标准背景噪声数据进行比对，若比对结果不相同，说明目标轨道段配合部件存在损伤，则根据实际背景噪声数据获取目标轨道段配合部件的异常信息，目标轨道段配合部件的异常信息包括目标轨道段配合部件损伤的位置，向监控终端发送告警信息，告警信息包括目标轨道段配合部件的异常信息。
42.404、通过短时傅里叶算法和多项式拟合算法对列车轨迹信息进行数据处理，得到实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据；使用短时傅里叶算法和基于最小平方法的多项式拟合算法根据列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据。其中，实际轨道震动数据为列车通过目标轨道段后预设时长内在震动幅度和时间两个维度上目标轨道段的震动波形信息，实际轮轨震动数据为列车通过目标轨道时在震动幅度和时间两个维度上目标轨道段的震动波形信息。
43.405、根据目标震动信息获取实际背景噪声数据；当根据目标震动信息判断有列车驶过时，从目标震动信息中剔除列车行驶在目标轨道段中以及驶离目标轨道段后预设时长内的数据，对保留的数据进行分析，得到第一实际背景噪声数据；当根据目标震动信息判断无列车驶过时，对目标震动信息进行分析，得到第二实际背景噪声数据。
44.406、将实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据分别与预置标准库中对应的标准数据进行比对，得到比对结果；预置标准库中存储每个轨道段的标准轨道震动数据、标准轮轨震动数据和标准背景噪声数据，服务器将目标轨道段的实际轨道震动数据与预置标准库中目标轨道段的标准
轨道震动数据进行比对、将目标轨道段的实际轮轨震动数据与预置标准库中目标轨道段的标准轮轨震动数据进行比对、将目标轨道段的实际背景噪声数据与预置标准库中目标轨道段的标准背景噪声数据进行比对，得到比对结果，当比对结果为一致时，说明目标轨道段的实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据与预置标准库中目标轨道段的标准轨道震动数据、标准轮轨震动数据和标准背景噪声数据对应相同；当比对结果为不一致时，说明目标轨道段的实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据中至少有一个与预置标准库中目标轨道段的标准轨道震动数据、标准轮轨震动数据和标准背景噪声数据不对应相同。
45.407、当比对结果为不一致时，对实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据进行分析，生成轮轨异常信息，轮轨异常信息包括轨道损伤信息和列车车轮损伤信息；当比对结果为不一致时，对实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据进行分析，若实际轨道震动数据与预置标准库中的标准轨道震动数据不相同，说明目标轨道段主体存在损伤，如轨道磨损、轨夹磨损等，则根据实际轨道震动数据生成第一异常信息，第一异常信息包括轨道主体损伤的位置；若实际背景噪声数据与预置标准库中的标准背景噪声数据不相同，说明目标轨道段配合部件存在损伤，如枕木破裂、路基沉降等，则根据实际背景噪声数据生成第二异常信息，第二异常信息包括轨道配合部件损伤的位置；若实际轮轨震动数据与预置标准库中的标准轮轨震动数据不相同，说明列车车轮或目标轨道段的轨道主体存在异常，则根据实际轮轨震动数据和实际轨道震动数据判断是否列车车轮出现异常，若是，则生成第三异常信息，第三异常信息包括列车车轮损伤的位置，列车车轮损伤的位置并非指单个车轮上的具体部位，而是指列车的车轮相对于列车主体所在的位置，例如，以列车前进方向为参照方向，列车主体左侧的车轮以车头为起点以车尾为终点依次称为左一位置的车轮、左二位置的车轮
…
，列车主体右侧的车轮以车头为起点以车尾为终点依次称为右一位置的车轮、右二位置的车轮
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。具体地，当服务器根据实际轨道震动数据排除实际轮轨震动数据中轨道异常造成的影响后，若检测到规律性变化的异常信号，说明列车车轮存在损伤，则服务器获取每个异常信号点对应的目标轨道段的位置和相应列车车头对应的目标轨道段的位置，根据列车车轮的间距进行计算，确认损伤车轮在列车中的位置，即列车车轮损伤的位置；将第一异常信息、第二异常信息或第三异常信息进行组合，得到轮轨异常信息。
46.408、向监控终端发送告警信息，告警信息包括轮轨异常信息；服务器向监控终端发送告警信息提醒监控人员对异常点进行排查，告警信息包括轮轨异常信息，具体的告警事由包括轨道主体损伤告警、轨道配合部件损伤告警或列车车轮损伤告警。
47.409、通过监控终端调取监控地图，将告警信息展示于监控地图上。
48.服务器通过监控终端调取监控地图，监控地图为地理信息系统地图，从告警信息中提取轨道异常信息和列车车轮异常信息，根据轨道异常信息获取至少一个异常位置信息和对应的至少一个异常属性信息，在监控地图中标记与至少一个异常位置信息对应的区域，并在每个标记区域显示对应的异常属性信息，在监控地图上叠加告警窗口展示列车车
轮异常信息。
49.本发明实施例中，通过分布式光纤振动传感系统获取目标震动信息，从目标震动信息中获取实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据，通过与预置标准库中的标准数据对比分析，得到轮轨异常信息，并将轮轨异常信息显示于监控终端的地图上，能够实时、全面且方便地监测列车及轨道的工作状态，提高监测效率。
50.上面对本发明实施例中轨道监测方法进行了描述，下面对本发明实施例中轨道监测装置进行描述，请参阅图5，本发明实施例中轨道监测装置一个实施例包括：第一获取模块501，用于通过分布式光纤振动传感系统从目标光纤获取目标震动信息，目标光纤铺设于目标轨道段对应的线缆槽内；提取模块502，用于根据目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则从目标震动信息中提取列车轨迹信息，并根据列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据；第二获取模块503，用于根据目标震动信息获取实际背景噪声数据；比对模块504，用于将实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据分别与预置标准库中对应的标准数据进行比对，得到比对结果；分析模块505，用于当比对结果为不一致时，对实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据进行分析，生成轮轨异常信息，轮轨异常信息包括轨道损伤信息和列车车轮损伤信息；展示模块506，用于向监控终端发送告警信息，并通过监控终端展示告警信息，告警信息包括轮轨异常信息。
51.本发明实施例中，通过分布式光纤振动传感系统获取目标震动信息，从目标震动信息中获取实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据，通过与预置标准库中的标准数据对比分析，得到轮轨异常信息，并将轮轨异常信息显示于监控终端，能够实时且全面地监测列车及轨道的工作状态，提高监测效率。
52.请参阅图6，本发明实施例中轨道监测装置的另一个实施例包括：第一获取模块501，用于通过分布式光纤振动传感系统从目标光纤获取目标震动信息，目标光纤铺设于目标轨道段对应的线缆槽内；提取模块502，用于根据目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则从目标震动信息中提取列车轨迹信息，并根据列车轨迹信息获取实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据；第二获取模块503，用于根据目标震动信息获取实际背景噪声数据；比对模块504，用于将实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据分别与预置标准库中对应的标准数据进行比对，得到比对结果；分析模块505，用于当比对结果为不一致时，对实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据进行分析，生成轮轨异常信息，轮轨异常信息包括轨道损伤信息和列车车轮损伤信息；展示模块506，用于向监控终端发送告警信息，并通过监控终端展示告警信息，告警信息包括轮轨异常信息。
53.可选的，提取模块502具体用于：
根据目标震动信息判断是否有列车驶过，若有，则采用动态规划算法从目标震动信息中提取列车轨迹信息；通过短时傅里叶算法和多项式拟合算法对列车轨迹信息进行数据处理，得到实际轨道震动数据和实际轮轨震动数据。
54.可选的，第二获取模块503具体用于：当根据目标震动信息判断有列车驶过时，从目标震动信息中剔除列车行驶在目标轨道段中以及驶离目标轨道段后预设时长内的数据，对保留的数据进行分析，得到第一实际背景噪声数据；当根据目标震动信息判断无列车驶过时，对目标震动信息进行分析，得到第二实际背景噪声数据。
55.可选的，比对模块504具体用于：当比对结果为不一致时，对实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据进行分析；若实际轨道震动数据与预置标准库中的标准轨道震动数据不相同，则根据实际轨道震动数据生成第一异常信息，第一异常信息包括轨道主体损伤的位置；若实际背景噪声数据与预置标准库中的标准背景噪声数据不相同，则根据实际背景噪声数据生成第二异常信息，第二异常信息包括轨道配合部件损伤的位置；若实际轮轨震动数据与预置标准库中的标准轮轨震动数据不相同，则根据实际轮轨震动数据和实际轨道震动数据判断是否列车车轮出现异常，若是，则生成第三异常信息，第三异常信息包括列车车轮损伤的位置；将第一异常信息、第二异常信息或第三异常信息进行组合，得到轮轨异常信息。
56.可选的，展示模块506包括：发送单元5061，用于向监控终端发送告警信息，告警信息包括轮轨异常信息；展示单元5062，用于通过监控终端调取监控地图，将告警信息展示于监控地图上。
57.可选的，展示单元5062具体用于：通过监控终端调取监控地图，监控地图为地理信息系统地图；从告警信息中提取轨道异常信息和列车车轮异常信息；根据轨道异常信息获取至少一个异常位置信息和对应的至少一个异常属性信息，在监控地图中标记与至少一个异常位置信息对应的区域，并在每个标记区域显示对应的异常属性信息；在监控地图上叠加告警窗口展示列车车轮异常信息。
58.可选的，轨道监测装置还包括建立模块507，建立模块507具体用于：在轨道主体、轨道配合部件和列车车轮均无损伤的情况下，通过分布式光纤振动传感系统获取标准震动信息，标准震动信息包括轨道上有列车行驶和无列车行驶时的震动信息；根据标准震动信息获取标准轮轨震动数据、标准轨道震动数据和标准背景噪声数据；建立初始库，将标准轮轨震动数据、标准轨道震动数据和标准背景噪声数据添加至初始库中，生成标准库。
59.本发明实施例中，通过分布式光纤振动传感系统获取目标震动信息，从目标震动信息中获取实际轨道震动数据、实际轮轨震动数据和实际背景噪声数据，通过与预置标准库中的标准数据对比分析，得到轮轨异常信息，并将轮轨异常信息显示于监控终端的地图上，能够实时、全面且方便地监测列车及轨道的工作状态，提高监测效率。
60.上面图5和图6从模块化功能实体的角度对本发明实施例中的轨道监测装置进行详细描述，下面从硬件处理的角度对本发明实施例中轨道监测设备进行详细描述。
61.图7是本发明实施例提供的一种轨道监测设备的结构示意图，该轨道监测设备700
可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器（central processing units，cpu）710（例如，一个或一个以上处理器）、分布式光纤振动传感系统720和监控终端730，处理器710在轨道监测设备700上执行上述各实施例中的所述轨道监测方法的步骤。
62.本领域技术人员可以理解，图7示出的轨道监测设备结构并不构成对轨道监测设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
63.本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述轨道监测方法的步骤。
64.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
65.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory， rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
66.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。