具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种城市轨道交通列车的动态纳应变实时定位系统，如图1所示，所述系统包括分布式光纤、现场数据采集基站、长距离通讯光缆、监控中心，其中：

所述现场数据采集基站实时采集分布式光纤的动态纳应变信号，并将采集的动态纳应变信号通过长距离通讯光缆传输至监控中心；

所述现场数据采集基站包括光纤分路器、分布式光纤解调仪、光电转换器发射端；

所述分布式光纤与光纤分路器连接，光纤分路器与分布式光纤解调仪连接，分布式光纤解调仪与光电转换器发射端连接，光电转换发射端连接长距离通讯光缆；

所述监控中心包括光电转化器接收端、交换机、工作站、显示终端；

所述长距离通讯光缆连接光电转化器接收端，光电转化器接收端连接交换机，进而将数据传输至工作站；

所述工作站的操作系统中安装轨道交通列车实时定位软件系统，工作站通过内嵌的轨道交通列车实时定位软件系统处理分布式光纤的动态纳应变信号，并将处理结果在显示终端显示。

如图2所示，所述分布式光纤通长布设于轨道的钢轨上，采用环氧树脂类胶水将分布式光纤与钢轨紧密结合、变形同步。

如图3所示，所述轨道交通列车实时定位软件系统包括轨道全线实时应变显示模块、轨道应变数据基准模型构建模块、轨道全线列车位置实时显示模块、轨道列车行车安全评估模块、轨道列车行车安全预警模块，其中：轨道全线实时应变显示模块用于显示轨道的实时动态纳应变信号，轨道应变数据基准模型构建模块用于建立空载作用下轨道全线应变数据的基准模型，轨道全线列车位置实时显示模块用于显示识别的列车位置，轨道列车行车安全评估模块根据识别的列车位置，用于评估列车行驶是否处于安全状态，轨道列车行车安全预警模块用于对列车行驶可能发生的风险进行预警。在轨道交通列车实时定位软件系统中，首先将采集的分布式光纤的动态纳应变信号输入轨道全线实时应变显示模块和轨道应变数据基准模型构建模块；其次，根据轨道交通列车实时定位方法确定列车位置，并将结果输入至轨道全线列车位置实时显示模块；再次，将列车位置实时结果输入轨道列车行车安全评估模块；最后，将评估结果输入轨道列车行车安全预警模块。

本发明提供了一种城市轨道交通列车的动态纳应变实时定位方法，如图4所示，所述方法的具体步骤如下：

步骤一：采集轨道空载作用下的动态纳应变的监测数据集合X，如下式所示：

式中，i为动态纳应变监测数据的某一测点，i∈(1,2,…,n)，n为分布式应变测点数；k为应变监测数据的某一采样点，k∈(1,2,…,m)， m为某一监测时段内全部采样点数；X_k,i为第i个测点的应变监测数据的第k个采样点。

步骤二：计算空载下轨道全线列车实时定位因子，建立轨道空载下的数据基准模型。具体步骤如下：

步骤二一：利用轨道空载作用下的动态纳应变的监测数据集合X，计算空载作用下的动态纳应变各测点的最大值，并将其作为空载下轨道全线列车实时定位因子，如下式所示：

式中，第i个测点的应变监测数据的最大值，即空载下轨道全线列车实时定位因子。

步骤二二：将全部应变测点监测数据的最大值进行组合，该组合即为轨道空载下的数据基准模型，如下式所示，

步骤三：计算轨道全线列车实时定位阈值和列车运营状态下轨道全线列车实时定位因子。具体步骤如下：

步骤三一：计算轨道全线列车实时定位阈值，如下式所示：

式中，为轨道交通列车实时定位的保证系数，取值范围为1.5～2； {·}_95％为取集合95％置信概率的中位数；η为轨道全线列车实时定位阈值。

步骤三二：在列车运营状态下，将各应变测点实时监测数据作为运营状态下轨道全线列车实时定位因子。

步骤四：对多条轨道全线列车进行实时定位。具体步骤如下：

将轨道全线实时的应变监测数据与轨道全线列车实时定位阈值η进行比较，若则表明列车在测点区间n1-n2处。其中，表示列车运营状态下任意第n1个测点的应变监测数据的任意第 k个采样点；表示列车运营状态下任意第n2个测点的应变监测数据的任意第k个采样点。