用于监测铁路轨道的方法和用于监测铁路轨道的监测单元与流程

用于监测铁路轨道的方法和用于监测铁路轨道的监测单元
1.提供了一种用于监测铁路轨道的方法和用于监测铁路轨道的监测单元。
2.为了监测铁路轨道，有必要监测移动的轨道车辆的位置。这包括监测移动的轨道车辆的完整性。这意味着，为了监测轨道车辆在铁路轨道上的运动，有必要知道轨道车辆是否仍然完整，或者轨道车辆的某些部分是否与其他部分断开连接。轨道车辆的分离部分对其他移动的轨道车辆是很危险的并且应在另一辆轨道车辆到达该分离部分的位置之前被检测到。
3.为了检查轨道车辆的完整性，可采用车轮传感器，该车轮传感器能够对经过的轨道车辆的车轴进行计数。这些车轮传感器沿轨道布置在固定位置处。相邻车轮传感器之间的距离可以是数百米或几公里。这意味着，在两个相邻的车轮传感器之间，不能检查到移动的轨道车辆的完整性。出于安全原因，两个相邻的车轮传感器之间只允许一辆轨道车辆，这意味着在一个所谓的块(block)内只允许一辆轨道车辆。只有当毗邻该块的两个车轮传感器都确认了轨道车辆的完整性时，另一辆轨道车辆才能进入该块。对于大块，这会导致轨道使用效率低下。
4.本发明的目标是提供一种精度更高的用于监测铁路轨道的方法。另一目标是提供一种精度更高的用于监测铁路轨道的监测单元。
5.这些目标通过独立权利要求来实现。另外的实施例是从属权利要求的主题。
6.根据监测铁路轨道的方法的至少一个实施例，该方法包括当轨道车辆经过初始位置时由分布式声学传感器在该初始位置处检测第一监测信号，其中该分布式声学传感器沿轨道布置。第一监测信号是当轨道车辆经过初始位置时，分布式声学传感器在初始位置处检测到的信号。第一监测信号可包括多个第一监测信号值。第一监测信号值分别是在轨道车辆经过期间在初始位置处在不同的时间检测到的。第一监测信号值是在轨道车辆经过期间在初始位置处依次检测到的。这意味着，第一监测信号包括第一监测信号值的数组，这些第一监测信号值是在轨道车辆经过期间由分布式声学传感器在初始位置处检测到的。
7.该分布式声学传感器可布置在铁路轨道环境中。这意味着，该分布式声学传感器能布置在铁路轨道附近。该分布式声学传感器的长度可达几公里或几百公里。
8.该方法还包括当轨道车辆经过沿轨道的至少一个预定位置时由分布式声学传感器在该预定位置处检测第二监测信号。第二监测信号是当轨道车辆经过预定位置时，由分布式声学传感器在该预定位置处检测到的信号。该第二监测信号可包括多个第二监测信号值。第二监测信号值分别是在轨道车辆经过期间在预定位置处在不同的时间检测到的。第二监测信号值是在轨道车辆经过期间在预定位置处依次检测到的。这意味着，第二监测信号包括第二监测信号值的数组，这些第二监测信号值是在轨道车辆经过期间由分布式声学传感器在预定位置处检测到的。
9.该方法还包括将第一监测信号与第二监测信号相互比较。第一监测信号与第二监测信号的比较能以电子方式进行。例如，监测单元的比较单元被配置为相互比较第一监测信号与第二监测信号。
10.第一监测信号包括分别与经过初始位置的轨道车辆的一个车轴相关的特征，而第
二监测信号包括分别与经过预定位置的轨道车辆的一个车轴相关的特征。例如，这些特征能够是第一监测信号或第二监测信号中的峰值。这意味着，与特征之间的点或区域相比，第一监测信号的特征能够是幅值增加的点或区域。与特征之间的点或区域相比，第二监测信号的特征能够是幅值增加的点或区域。对于经过初始位置的轨道车辆的每个车轴，第一监测信号包括一个特征。对于经过预定位置的轨道车辆的每个车轴，第二监测信号包括一个特征。第一监测信号的每个特征是在经过的轨道车辆的车轴之一经过期间在初始位置处检测到的。第二监测信号的每个特征是在经过的轨道车辆的车轴之一经过期间在预定位置处检测到的。因此，第一监测信号的特征的数量与经过初始位置的轨道车辆的车轴的数量相同。第二监测信号的特征的数量与经过预定位置的轨道车辆的车轴的数量相同。
11.将第一监测信号与第二监测信号相互比较包括针对第一监测信号和第二监测信号来计数与相应经过的轨道车辆的车轴相关的特征。这意味着，针对第一监测信号确定特征的数量，并且针对第二监测信号确定特征的数量。将第一监测信号的特征的数量与第二监测信号的特征的数量进行比较。
12.根据第一监测信号能够确定经过的轨道车辆的车轴的数量。经过的轨道车辆在初始位置处的车轴的数量与第一监测信号的特征的数量相同。根据第二监测信号能够针对预定位置确定经过的轨道车辆的车轴的数量。经过的轨道车辆在预定位置处的车轴与第二监测信号的特征的数量相同。因此，根据第一监测信号和第二监测信号能够确定经过的轨道车辆在预定位置处是否具有与初始位置处相同的车轴数量。为此，将第一监测信号的特征的数量与第二监测信号的特征的数量进行比较。
13.因此，本文所述的方法能够监测经过的轨道车辆的完整性。如果对于初始位置，轨道车辆的完整性是已知的，那么第一监测信号与第二监测信号的特征数量的比较提供了轨道车辆在预定位置处是否具有与初始位置处相同的车轴数量的信息。这意味着，能够对轨道车辆的完整性进行监测。
14.该预定位置可以是沿铁路轨道的任何位置，其中第二监测信号包括分别与经过的轨道车辆的车轴相关的区别特征。例如，与铁路轨道的其他区域相比，这些沿铁路轨道的位置处的监测信号的幅值有所增加。因此，预定位置可以在轨道的缺陷处、在转弯处、在不同轨道的连接处或在轨道的其他不规则处。对于典型的轨道，其具有可用作预定位置的多个位置。因此，与使用车轮传感器相比，可以在大量的位置处监测经过的轨道车辆的完整性。这意味着监测铁路轨道的准确性得到提高。此外，由于轨道车辆能以彼此之间的距离更短的方式布置在轨道上，因此能更有效地利用铁路轨道，这意味着能够增加轨道车辆的密度。同时，由于在多个位置处对轨道车辆的完整性进行监测，因此能够保证安全标准。另一好处在于分布式声学传感器已经被布置为平行于许多现有的铁路轨道，因此不需要新的装备。这意味着，提高准确性、效率和安全性的成本很低。
15.根据该方法的至少一个实施例，相互比较第一监测信号与第二监测信号还包括计算第一监测信号与第二监测信号之间的相关性。这意味着，除了针对第一监测信号和第二监测信号来计数与相应经过的轨道车辆的车轴相关的特征外，还计算第一监测信号与第二监测信号之间的相关性。这意味着，将第一监测信号的形状与第二监测信号的形状进行比较。对于相关性，第一监测信号的幅值与第二监测信号的幅值相关。监测信号的幅值受多种因素的影响，例如轨道车辆不同部分的重量、轨道车辆不同车轮与轨道的相互作用、以及轨
道车辆的长度(这意味着轨道车辆的车轴数量)。这意味着，第一监测信号和第二监测信号中特征的形状取决于这些因素。因此，每个监测信号对于每个轨道车辆都有特定的形状。例如，对于重型货车，相应监测信号的幅值大于轻型货车。此外，车轮的形状决定了其与轨道的相互作用，并从而决定了相应监测信号的幅值。通过计算第一监测信号与第二监测信号之间的相关性，确定经过预定位置的轨道车辆是否使第二监测信号具有与第一监测信号相同的特征形状。从该相关性能够确定经过初始位置的轨道车辆的所有部分是否仍在预定位置处被检测到。这样，就能在预定位置处监测轨道车辆的完整性。
16.为了确认轨道车辆在预定位置处的完整性，根据相关性来确定第二监测信号的特性形状是否与第一监测信号的特性形状相同。如果与轨道车辆的一个或更多个车轴相关的第一检测信号的一个或更多个特性特征在第二监测信号中缺失，则不能确认轨道车辆的完整性。此外，如果第二监测信号的特性特征的次序(order)与第一监测信号的对应特性特征的次序不同，则不能确认轨道车辆的完整性。
17.有利的是，计算第一监测信号与第二监测信号之间的相关性是在预定位置处监测轨道车辆完整性的另一可能方式。因此，能够采用两种措施来确定轨道车辆在预定位置处的完整性，即对车轴进行计数和计算第一监测信号与第二监测信号之间的相关性。通过这种方式提高了监测铁路轨道的安全性。
18.根据该方法的至少一个实施例，在初始位置处，经过该初始位置的轨道车辆的完整性已经给出。这意味着，对于初始位置，已知或已确认轨道车辆是完整的。轨道车辆是完整的意味着轨道车辆的车厢没有丢失或断开连接。因此，初始位置是能够作为参考的位置。第一监测信号包括与完整轨道车辆相关的特征。有利的是，通过比较在初始位置处检测到的第一监测信号与第二监测信号，能够监测轨道车辆的完整性。
19.根据该方法的至少一个实施例，经过初始位置的轨道车辆的完整性由相应轨道车辆的人员确认或由外部设备确认。例如，初始位置是轨道车辆人员能够检查轨道车辆是否完整的位置。初始位置可以在站内或在站附近。能将轨道车辆在初始位置处完整的信息提供给监测单元，该监测单元执行用于监测铁路轨道的方法。该外部设备可以是布置在导轨上的车轮传感器。车轮传感器被配置为以非常高的安全标准对经过的轨道车辆的车轴进行计数。这意味着，车轮传感器所提供的信号是非常可靠的，并提供了轨道车辆有多少车轴的信息。有利的是，为了确认轨道车辆在初始位置处的完整性，只采用轨道车辆人员或外部设备等可靠的信息来源。
20.根据该方法的至少一个实施例，对于以下情况，确认经过初始位置的轨道车辆的完整性：第一监测信号包括与先前监测信号相同数量的特征，每个特征与经过初始位置的轨道车辆的一个车轴相关，对于先前监测信号，在经过其被检测的位置处时轨道车辆的完整性由相应轨道车辆的人员确认或由外部设备确认。这意味着，通过相互比较先前监测信号与第一监测信号，确认经过初始位置的轨道车辆的完整性，其中针对先前监测信号并针对第一监测信号来计数与相应经过的轨道车辆的车轴相关的特征。如果第一监测信号包含与先前监测信号相同数量的特征，则轨道车辆在初始位置处与在检测到先前监测信号的位置处具有相同的长度，其中每个特征与经过的轨道车辆的一个车轴相关。对于检测到先前监测信号的位置，该轨道车辆的完整性是确认的或已知的。检测到先前监测信号的位置能在站内或者在站附近。在站处，轨道车辆的人员可以检查轨道车辆的完整性。该外部设备能
够是布置在导轨处的车轮传感器。因此，采用可靠的信息源来确认轨道车辆在初始位置处的完整性。因此，提高了在预定位置处监测轨道车辆完整性的安全性。
21.根据该方法的至少一个实施例，分布式声学传感器包括沿轨道布置的光纤，并且监测信号是提供给光纤的输入信号的反向散射信号。该光纤能够布置在靠近铁路轨道的地面内。还可将光纤布置在靠近铁路轨道的地面上方。该光纤几乎平行于铁路轨道延伸。输入信号能够是光信号，例如激光脉冲。在光纤的输入处，输入信号被提供给光纤。由于激光在散射位点处散射(例如由于光纤中天然的或人造的杂质)，因此一小部分激光被反射回输入。反向散射信号的变化与光纤中的物理变化相关，这些物理变化可能是由沿光纤的噪声、结构噪声、振动或声波引起的。因此，当轨道车辆在轨道上移动时，能够检测到反向散射信号。通过评估反向散射信号，能够确定噪声或轨道车辆沿光纤的位置。每个监测信号值是沿铁路轨道在不同时间的不同位置的反向散射信号的幅值。通过对反向散射信号的检测，能够对铁路轨道上移动的轨道车辆进行监测。
22.根据该方法的至少一个实施例，提供了在轨道上移动的轨道车辆的位置。除了监测移动的轨道车辆的完整性外，还可以提供移动的轨道车辆在铁路轨道上的位置。分布式声学传感器能够检测来自沿轨道布置的光纤的反向散射信号。移动的轨道车辆发出的噪声引起反向散射信号的特性形状。通过分析与移动的轨道车辆相关的反向散射信号的特性形状来源于沿轨道的哪个位置，可以确定轨道车辆正在哪个沿轨道的位置移动。由于能够连续检测反向散射信号，因此也能连续监测轨道车辆在铁路轨道上的移动情况。这提高了监测铁路轨道的安全性和准确性。
23.根据该方法的至少一个实施例，如果与第一监测信号和第二监测信号相关的相应经过的轨道车辆的车轴数量相同，则提供确认信号。该确认信号能够由监测单元提供，该监测单元被配置为执行第一监测信号与第二监测信号的比较。在第一监测信号与第二监测信号的比较得出轨道车辆在预定位置处是完整的条件下，提供该确认信号。这意味着，该确认信号是轨道车辆在预定位置处的完整性的确认。如果轨道车辆经过预定位置后未提供确认信号，则可以执行安全防范措施，例如初始位置与预定位置之间的轨道段内不允许其他轨道车辆。因此，在与第一监测信号和第二监测信号相关的相应经过的轨道车辆的车轴数量相同的条件下提供确认信号，这增加了安全性。
24.根据该方法的至少一个实施例，如果第一监测信号和第二监测信号具有至少预定相关性水平，则提供确认信号。预定相关性水平的选择使得对于与经过的轨道车辆的车轴相关的第一监测信号的每个特征的预定相关性水平，第二监测信号都包括对应特征。因此，预定相关性水平是阈值，当高于该阈值时，第一监测信号和第二监测信号包括与同一轨道车辆及其所有部分的经过相关的特征。具有至少预定相关性水平的第一监测信号和第二监测信号与轨道车辆在预定位置处是完整的相关。在第一监测信号和第二监测信号具有至少预定相关性水平的条件下提供确认信号，这增加了监测铁路轨道的安全性。
25.根据该方法的至少一个实施例，通过对轨道车辆在经过期间沿轨道的多个位置处检测到的监测信号与第一监测信号执行相关性分析来确定至少一个预定位置，其中，如果沿轨道的某一位置处的监测信号与第一监测信号具有至少预定相关性系数，则相应位置为预定位置。预定位置能够是沿轨道具有不规则性的位置。在这些位置处，与预定位置环境中的监测信号相比，监测信号具有增加的幅值。在本文所述的方法中使用预定位置，这是因为
这样就能区分在预定位置处检测到的监测信号中的区别特征。在位于预定位置与没有任何不规则性的位置之间的位置处，与经过的轨道车辆的车轴相关的监测信号中的特征能够比对于预定位置处的更难识别，或者根本不能识别。这意味着预定位置是以如下方式选择的：与经过的轨道车辆的车轴相关的特征能够在于预定位置处检测到的监测信号中被区分。为了确定某一位置是否能用作预定位置，确定在特定位置处检测到的监测信号与第一监测信号的相关性。预定相关性系数是阈值，当高于该阈值时，第一监测信号和第二监测信号包含与同一轨道车辆及其所有部分的经过相关的区别特征。
26.某一位置是否能够作为预定位置，取决于车轮和轨道在特定位置处的接触、轨道和分布式声学传感器的环境、以及轨道与分布式声学传感器之间的距离。这三个因素在沿轨道的不同位置处是不同的并且它们相互独立。车轮与轨道的接触受轨道形状的影响。轨道通常具有跨轨道长度分布的多个不规则处。在这些不规则处，在轨道车辆的车轮经过期间会发生振动。这些振动被限制在该不规则处周围的小环境中，并且它们的幅值迅速减小使得它们相对很短。因此，在轨道不规则处的位置处由车轮经过引起的振动能够在该位置处检测到的监测信号中被识别为单独的特征。因此，对于经过该不规则处的位置的每个车轴，在该位置处检测到的监测信号中都呈现出区别特征。这样就能对经过的轨道车辆的车轴进行计数。除非更换或修理轨道，否则这些不规则处的位置通常不会改变。因此，不规则处的位置能用作监测经过的轨道车辆的完整性的预定位置。有利的是，在正常情况下，每个轨道包括能够用作预定位置的多个位置，使得经过的轨道车辆的完整性能够在更多的位置处被监测，而不是可以借助在彼此之间布置有较大距离的车轮传感器。因此，监测铁路轨道的准确性得以提高。
27.根据该方法的至少一个实施例，在预定位置处轨道具有缺陷或不规则性。在这些位置处，轨道车辆经过期间所检测到的监测信号有利地包括针对经过的轨道车辆的每个车轴的区别特征。因此，为了监测轨道车辆的完整性，可以对经过的轨道车辆的车轴进行计数。
28.根据该方法的至少一个实施例，第二监测信号具有高于预定阈值的幅值，并且在轨道车辆经过期间在不同于该至少一个预定位置的位置处检测到的监测信号具有低于该预定阈值的幅值。这意味着，选择预定位置使得第二监测信号的幅值大于在与该预定位置不同的位置处检测到的监测信号的幅值。第二监测信号的幅值能够高于在轨道车辆经过期间在不同于该至少一个预定位置的位置处检测到的监测信号的幅值，这是因为轨道在预定位置处具有不规则性，从而导致第二监测信号的幅值增加。以这种方式选择该至少一个预定位置，以便能够在第二监测信号中区分出与经过的轨道车辆的车轴相关的区别特征。对于沿轨道的与该至少一个预定位置不同的位置，通常不可能在监测信号中识别出区别特征(例如，由于幅值过低或信噪比过高)。因此，通过采用用于监测铁路轨道的至少一个预定位置，能够在该至少一个预定位置处监测经过的轨道车辆的完整性。
29.根据该方法的至少一个实施例，该方法是针对多个预定位置进行的。所述多个预定位置能沿铁路轨道布置。对于所述多个预定位置中的每一个，能够在第二监测信号中识别出与经过的轨道车辆的车轴相关的特征。有利的是，通过这种方式能够在沿铁路轨道的多个位置处监测经过的轨道车辆的完整性。
30.此外，还提供了用于监测铁路轨道的监测单元。该监测单元能优选地用于本文所
述的方法。这意味着针对用于监测铁路轨道的方法所公开的所有特征也是针对用于监测铁路轨道的监测单元公开的，反之亦然。
31.在用于监测铁路轨道的监测单元的至少一个实施例中，该监测单元包括连接到分布式声学传感器的输入，这些分布式声学传感器是沿轨道布置的。该监测单元能被配置为在其输入处从分布式声学传感器接收数据或信号。
32.所述监测单元还包括检测单元，该检测单元被配置为接收分布式声学传感器检测到的监测信号。该检测单元能够连接到监测单元的输入。
33.该监测单元还包括比较单元，该比较单元被配置为将第一监测信号与第二监测信号进行相互比较，第一监测信号是轨道车辆经过初始位置时由分布式声学传感器在该初始位置处检测到的，第二监测信号是轨道车辆经过沿轨道的至少一个预定位置时由分布式声学传感器在该至少一个预定位置处检测到的。该比较单元能够连接到检测单元。该比较单元能被配置为接收来自检测单元的第一监测信号和第二监测信号。
34.第一监测信号包括分别与经过初始位置的轨道车辆的一个车轴相关的特征，而第二监测信号包括分别与经过预定位置的轨道车辆的一个车轴相关的特征。
35.第一监测信号与第二监测信号的相互比较包括针对第一监测信号和第二监测信号计数与相应经过的轨道车辆的车轴相关的特征。
36.监测单元能有利地用于监测经过预定位置的轨道车辆的完整性。由于典型的铁路轨道具有能用作预定位置的多个位置，因此与使用车轮传感器的情况相比，能够对经过的轨道车辆的完整性针对多得多的位置进行监测。这意味着，该监测单元能够以更高的精度监测铁路轨道。
37.在监测单元的至少一个实施例中，该监测单元还包括输出，在与第一监测信号和第二监测信号相关的车轴的数量相同的情况下，在该输出处提供确认信号。第一监测信号和第二监测信号相关的车轴的数量是否相同是由比较单元确定的。为此，比较单元被配置为确定第一监测信号是否包含与第二监测信号相同数量的特征，这些特征分别与经过的轨道车辆的车轴相关。提供确认信号的优点是监测铁路轨道的安全性得以提高。
38.在监测单元的至少一个实施例中，该监测单元能够提供在轨道上移动的轨道车辆的位置。在轨道上移动的轨道车辆的位置能够通过分布式声学传感器提供的信号确定。通过提供在轨道上移动的轨道车辆的位置，能够以更高的精度监测铁路轨道。
39.在监测单元的至少一个实施例中，该监测单元包括分布式声学传感器或包括分布式声学传感器的至少一部分。
40.附图的以下描述可以进一步说明和解释示例性实施例。功能相同或具有相同效果的部件用相同的附图标记表示。对于相同或实际相同的部件，可能仅针对它们最先出现的图进行描述。在后续的附图中不再对其进行重复描述。
41.图1描述了用于监测铁路轨道的方法的示例性实施例。
42.图2示出了用于监测铁路轨道的监测信号。
43.图3和图4示出了用于监测铁路轨道的监测单元的示例性实施例。
44.图5示出了具有分布式声学传感器的监测单元的示例性实施例。
45.图1描述了用于监测铁路轨道29的方法的示例性实施例的步骤。在该方法的第一步骤s1中，当轨道车辆经过初始位置21时，分布式声学传感器20在初始位置21处检测到第
一监测信号m1。分布式声学传感器20沿轨道29布置。第一监测信号m1包括特征23，每个特征23与经过初始位置21的轨道车辆的一个车轴相关。在该方法的第二步骤s2中，当轨道车辆经过沿着轨道29的至少一个预定位置22时，分布式声学传感器20在该预定位置22处检测到第二监测信号m2。第二监测信号m2包括特征23，每个特征23与经过预定位置22的轨道车辆的一个车轴相关。在该方法的第三步骤s3中，相互比较第一监测信号m1和第二监测信号m2。相互比较第一监测信号m1与第二监测信号m2包括针对第一监测信号m1和第二监测信号m2来计数与相应经过的轨道车辆的车轴相关的特征23。在初始位置21处，给出了经过初始位置21的轨道车辆的完整性。例如，经过初始位置21的轨道车辆的完整性由相应轨道车辆的人员确认或由外部设备确认。或者，经过初始位置21的轨道车辆的完整性能够通过以下情况确认：第一监测信号m1包含的特征23的数量与先前监测信号相同，其中每个特征23与经过初始位置21的轨道车辆的一个车轴相关，经过该先前监测信号被检测到的位置的轨道车辆的完整性由相应轨道车辆的人员确认或由外部设备确认。
46.在可选的第四步骤s4中，计算第一监测信号m1与第二监测信号m2之间的相关性。例如，该相关性能够是交叉相关。计算第一监测信号m1与第二监测信号m2之间的相关性还可以在预定位置22处监测轨道车辆的完整性。
47.在可选的第五步骤s5中，如果与第一监测信号m1和第二监测信号m2相关的相应经过的轨道车辆的车轴的数量相同，则提供确认信号。如果第一监测信号m1和第二监测信号m2具有至少预定相关水平，则也可以提供确认信号。
48.通过对在轨道车辆经过期间在沿轨道29的多个位置处检测到的监测信号与第一监测信号m1执行关联分析，来确定至少一个预定位置22，其中如果在相应位置处的监测信号与第一监测信号m1具有至少预定的相关系数，则沿轨道29的该位置为预定位置22。例如，在预定位置22处，轨道具有缺陷或不规则性。因此，第二监测信号m2能够具有高于预定阈值的幅值，并且在轨道车辆经过期间在不同于该至少一个预定位置22的位置处检测到的监测信号具有低于预定阈值的幅值。
49.该方法能用于多个预定位置22。
50.此外，该方法能够提供在轨道29上移动的轨道车辆的位置。
51.图2示出了用于监测铁路轨道29的监测信号。在x轴上，沿着铁路轨道29的距离用任意单位表示。在y轴上，时间以任意单位沿着箭头绘制，这意味着从上到下绘制。第三条轴没有在该二维表示中显示出来，然而，图中所示的线是由沿铁路轨道29布置的分布式声学传感器20检测到的监测信号。这五条线代表了沿铁路轨道29的一段距离的分布式声学传感器20在一定时间段内检测到的信号。这五条线只是简单地表示了信号的形状。在正常情况下，监测信号中几乎没有能够被区分开的区别特征。只能区分出，在轨道车辆移动的位置处，在轨道车辆在这些位置移动的时间内监测信号的幅值增大。这意味着，对于图中的白色区域，监测信号的幅值没有增加。在这五条线之间，监测信号的幅值也增加了。因此，轨道车辆的移动由该图中监测信号幅值增加的区域表示。
52.图2中的图还示出了初始位置21和三个预定位置22。这四个位置的监测信号具有明显的特征。初始位置21是轨道车辆在这四个位置中首先经过的位置。轨道在初始位置21处会具有不规则性或任何其他特征，使得当轨道车辆的车轮经过初始位置21时产生局部振动。在初始位置21处检测到第一监测信号m1。第一监测信号m1包括能够彼此区分的五个特
征23。这五个特征23中的每一个都与经过初始位置21的轨道车辆的一个车轴相关。因此，通过计数第一监测信号m1中的特征23，能够确定经过初始位置21的轨道车辆的车轴的数量。在初始位置21处，给出了轨道车辆的完整性。
53.经过初始位置21后，移动的轨道车辆经过三个预定位置22。轨道在预定位置22处同样会具有不规则性或任何其他特征，使得当轨道车辆的车轮经过相应预定位置22时产生局部振动。在预定位置22处检测到第二监测信号m2。每个第二监测信号m2包括能够彼此区分的五个特征23。这五个特征23中的每一个都与经过相应预定位置22的轨道车辆的一个车轴相关。因此，通过计数第二监测信号m2中的特征23，能够确定经过相应预定位置22的轨道车辆的车轴的数量。或者，可以将两个经过的车轴之间的空间视为特征23。通过这种方式，也可以确定经过相应预定位置22的轨道车辆的车轴的数量。
54.在图2的示例中，轨道车辆在初始位置21和三个预定位置22处具有相同数量的车轴。因此，对于三个预定位置22，轨道车辆的完整性得以确认。
55.图3示出了用于监测铁路轨道29的监测单元24的示例性实施例。监测单元24包括输入25，输入25连接到沿轨道29布置的分布式声学传感器20。监测单元24还包括检测单元26，检测单元26被配置为接收由分布式声学传感器20检测到的监测信号。检测单元26连接到输入25。监测单元24还包括比较单元27，比较单元27被配置为相互比较第一监测信号m1与第二监测信号m2。比较单元27连接到检测单元26。监测单元24还包括输出28，在与第一监测信号m1和第二监测信号m2相关的车轴的数量相同的情况下，在输出28处提供确认信号。比较单元27连接到输出28。
56.图4示出了监测单元24的另一个示例性实施例。其与图3所示设置的唯一区别在于监测单元24包括分布式声学传感器20或包括分布式声学传感器20的至少一部分。
57.图5示出了具有分布式声学传感器20的监测单元24的示例性实施例。监测单元24连接到分布式声学传感器20。分布式声学传感器20包括沿轨道29布置的光纤30。因此，监测信号是提供给光纤30的输入信号的反向散射信号。
58.附图标记说明
59.20:分布式声学传感器
60.21:初始位置
61.22:预定位置
62.23:特征
63.24:监测单元
64.25:输入
65.26:检测单元
66.27:比较单元
67.28:输出
68.29:铁路轨道
69.30:光纤
70.m1:第一监测信号
71.m2:第二监测信号
72.s1-s5:步骤

技术特征：
1.一种用于监测铁路轨道(29)的方法，所述方法包括：-当轨道车辆经过初始位置(21)时，由分布式声学传感器(20)在所述初始位置(21)处检测第一监测信号(m1)，其中所述分布式声学传感器(20)沿轨道(29)布置，-当轨道车辆经过沿轨道(29)的至少一个预定位置(22)时，由所述分布式声学传感器(20)在所述预定位置(22)处检测第二监测信号(m2)，-相互比较所述第一监测信号(m1)与所述第二监测信号(m2)，其中-所述第一监测信号(m1)包括分别与经过所述初始位置(21)的轨道车辆的一个车轴相关的特征(23)，并且所述第二监测信号(m2)包括分别与经过所述预定位置(22)的轨道车辆的一个车轴相关的特征(23)，和-相互比较所述第一监测信号(m1)与所述第二监测信号(m2)包括针对所述第一监测信号(m1)和所述第二监测信号(m2)来计数与相应经过的轨道车辆的车轴相关的特征(23)。2.根据前一权利要求所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中相互比较所述第一监测信号(m1)与所述第二监测信号(m2)还包括计算所述第一监测信号(m1)与所述第二监测信号(m2)之间的相关性。3.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中在所述初始位置(21)处，经过初始位置(21)的轨道车辆的完整性是给定的。4.根据前一权利要求所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中经过初始位置(21)的轨道车辆的完整性是由相应轨道车辆的人员确认的或由外部设备确认的。5.根据权利要求3或4所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中经过初始位置(21)的轨道车辆的完整性是在以下情况下确认的：所述第一监测信号(m1)所包括的分别与经过所述初始位置(21)的轨道车辆的一个车轴相关的特征(23)的数量与先前监测信号相同，其中经过所述先前监测信号被检测到的位置的轨道车辆的完整性由各个轨道车辆的人员确认或由外部设备确认。6.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中所述分布式声学传感器(20)包括沿所述轨道(29)布置的光纤(30)，并且监测信号是提供给所述光纤(30)的输入信号的反向散射信号。7.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中提供了在所述轨道(29)上移动的轨道车辆的位置。8.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中如果与所述第一监测信号(m1)和所述第二监测信号(m2)相关的相应经过的轨道车辆的车轴的数量相同，则提供确认信号。9.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中如果所述第一监测信号(m1)和所述第二监测信号(m2)具有至少预定的相关性水平，则提供确认信号。10.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中所述至少一个预定位置(22)通过对轨道车辆经过期间在沿所述轨道(29)的多个位置处检测到的监测信号与所述第一监测信号(m1)执行相关性分析来确定，其中如果在相应位置处的监测信号与所述第一监测信号(m1)具有至少预定的相关性系数，则沿所述轨道(29)的所述位置为预定位置(22)。11.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中所述轨道在所
述预定位置(22)处具有缺陷或不规则性。12.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中所述第二监测信号(m2)具有高于预定阈值的幅值，并且在轨道车辆经过期间在不同于所述至少一个预定位置(22)的位置处检测到的监测信号具有低于预定阈值的幅值。13.根据前述权利要求之一所述的用于监测铁路轨道(29)的方法，其中所述方法是针对多个预定位置(22)实施的。14.一种用于监测铁路轨道(29)的监测单元(24)，所述监测单元(24)包括：-输入(25)，其连接到沿轨道(29)布置的分布式声学传感器(20)，-检测单元(26)，其被配置为接收由所述分布式声学传感器(20)检测的监测信号，-比较单元(27)，其被配置为相互比较第一监测信号(m1)和第二监测信号(m2)，所述第一监测信号(m1)是在轨道车辆经过初始位置(21)时由所述分布式声学传感器(20)在所述初始位置(21)处检测到的，所述第二监测信号(m2)是在轨道车辆经过沿所述轨道(29)的至少一个预定位置(22)时由所述分布式声学传感器(20)在所述预定位置(22)处检测到的，其中-所述第一监测信号(m1)包括分别与经过初始位置(21)的轨道车辆的一个车轴相关的特征(23)，并且所述第二监测信号(m2)包括分别与经过预定位置(22)的轨道车辆的一个车轴相关的特征(23)，和-相互比较所述第一监测信号(m1)与所述第二监测信号(m2)包括针对所述第一监测信号(m1)和所述第二监测信号(m2)来计数与相应经过的轨道车辆的车轴相关的特征(23)。15.根据前一权利要求所述的监测单元(24)，其中所述监测单元(24)还包括输出(28)，在与所述第一监测信号(m1)和所述第二监测信号(m2)相关的车轴的数量相同的情况下，在所述输出(28)处提供确认信号。

技术总结
提供了一种用于监测铁路轨道(29)的方法，该方法包括：当轨道车辆经过初始位置(21)时，由分布式声学传感器(20)在所述初始位置(21)处检测第一监测信号(M1)，其中所述分布式声学传感器(20)沿轨道(29)布置，当轨道车辆经过沿轨道(29)的至少一个预定位置(22)时，由所述分布式声学传感器(20)在该至少一个预定位置(22)处检测第二监测信号(M2)；相互比较所述第一监测信号(M1)与所述第二监测信号(M2)，其中所述第一监测信号(M1)包括分别与经过所述初始位置(21)的轨道车辆的一个车轴相关的特征(23)，并且所述第二监测信号(M2)包括分别与经过所述预定位置(22)的轨道车辆的一个车轴相关的特征(23)，并且相互比较所述第一监测信号(M1)与所述第二监测信号(M2)包括针对所述第一监测信号(M1)和所述第二监测信号(M2)来计数与相应经过的轨道车辆的车轴相关的特征(23)。此外，提供了一种用于监测铁路轨道(29)的监测单元(24)。的监测单元(24)。的监测单元(24)。


技术研发人员：萨巴斯蒂安
受保护的技术使用者：福豪盛传感器技术集团有限公司
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2023/6/29