Modern toplumun büyük bir altyapısı olarak, telekomünikasyon optik fiber ağları yaygın olarak dağıtılmaktadır. Son yıllarda, onları algılama yetenekleriyle geliştirmek–veri iletimindeki orijinal rollerinin yanı sıra–büyüyen bir ilgi alanı haline geldi. İlgili çalışmalar genellikle iki kategoriye ayrılır. Birincisi, fibere iletilen darbeli ışıktan geri saçılmış sinyalleri kullanır. Dağıtılmış akustik algılama (DAS) tipik bir örnektir. Yüksek hassasiyet ve yüksek mekansal çözünürlük sunar ve çevre güvenliği ve boru hattı izleme gibi alanlarda başarıyla uygulanmıştır [1–2]. Çalışmamızda kullanılan ikinci yaklaşım, sürekli ışık kullanarak büyük ölçekli bir optik fiber interferometre oluşturur. Büyük genlikli titreşimlerin uzun mesafeli algılamasını ve doğru tespitini sağlar. Bununla birlikte, integral yanıt modu iki temel sınırlamaya yol açar: titreşim lokalizasyonunda düşük hassasiyet ve zayıf dağıtılmış algılama kapasitesi–her ikisi de daha geniş uygulamasını sınırlar.
Bununla birlikte, interferometri bazlı algılamanın tam potansiyeli azaltılmış kalır. Son zamanlarda, interferometri tabanlı dağıtılmış algılama araştırmacıların dikkatini çekti [3-6]. Uzun algılama mesafesi ve büyük genlikli titreşimlerin yüksek sadakatli tespiti ile, uygun bir uygulama senaryosu verildiğinde lazer interferometresinin hala merkez sahne alabileceğine inanıyoruz. Yüksek hızlı demiryolu sadece bu fırsatı sunuyor. Kritik bir ulaşım altyapısı olarak, yüksek hızlı demiryolu gerçek zamanlı, çevrimiçi sağlık izleme gerektirir. Uzun yol uzunluğu ve güçlü tren kaynaklı titreşimler, lazer interferometrisini özellikle çok uygun bir çözüm haline getirir.
Bunun ışığında, meydan okumayı üstleniyoruz ve keşfetmeye başladık Hat boyunca telekom elyafı kullanarak yüksek hızlı demiryolu sağlığı denetimi için lazer interferometri, Şekil 1'de gösterildiği gibi, titreşim lokalizasyonu problemi için izlenen demiryolu bölümü boyunca alan denetimleri yaptık. Her tipik yapıda–Köprüler, balastlı ve balastsız pist, tren geçtiğinde titreşim dalga formları kaydettik. Sonuçlar umut vericiydi: Entegre dalga formları her demiryolu bölümüne özgü hem kararlı hem de farklı desenler gösterdi. Teorik analiz ayrıca, bu modellerin demiryolu bölümleri arasında ayrım yapmak için yeterli bilgi içerdiğini doğruladı.
Şekil 1. Yüksek hızlı demiryolu için lif “stetoskop”.
Buna dayanarak, bir sinir ağını eğitmek için DAS tabanlı titreşim lokalizasyon verilerini temel gerçeği olarak kullandık, interferometrik titreşim modellerini belirli demiryolu bölümlerine eşleyerek kullandık. Eğitildikten sonra, interferometre sistemi bağımsız olarak lokalizasyon yapabilir (film 1'de gösterilmiştir)-DAS yardımı olmadan-bu teknolojiyi yüksek hızlı demiryolu izleme senaryosuna uygulamada önemli bir kısıtlamanın üstesinden gelebilir.
Film 1: Yüksek hızlı demiryolu trenlerinin gerçek zamanlı yerelleştirme sonuçları
Buna dayanarak, Pekin'in 12 km'lik bölümünde bir yılı aşkın süredir sürekli izleme yaptık.–Guangzhou yüksek hızlı demiryolu (Şekil 2'de gösterilmiştir). Titreşim sinyallerinin ortalama güç spektral yoğunluğu (A-PSD), demiryolu sağlığı göstergesi olarak seçilir ve hataları izlemek için hem uzun vadeli stabilitesini hem de duyarlılığını değerlendirdik. İzleme dönemi boyunca, şiddetli yağmur, dolu fırtınalar veya sismik dalgalar demiryolu ile vurduğunda, verileri derhal analiz ederiz. Bu rahatsızlıklara rağmen, demiryolu bölümlerinin A-PSD'si oldukça istikrarlı kaldı–Sağlıklı demiryolu durumu ile tutarlı.
Şekil 2 Ölçüm altındaki HSR platformu.
Pist hatalarına verilen yanıtı daha da göstermek için Pekin Demiryolu Bürosu'nun yüksek hızlı Demiryolu Mühendisliği bölümüne danıştık. İzlenen bölümün tarihsel hata ve bakım kayıtlarını inceledik ve bunları kaydedilen verilerimizle karşılaştırdık. Kaydedilen bir durumda, Şekil 3'te gösterildiği gibi, titreşim özelliklerinin bakımdan önce ve sonra önemli ölçüde değişmesi teşvik ediyordu. Daha sonraki durumlarda benzer bulgular ortaya çıktı ve lazer interferometresine dayalı yüksek hızlı demiryolu sağlığı izlemesinin fizibilitesini daha da destekledi.
Şekil 3 Bakımdan önce ve sonra bir demiryolu bölümünün algılama sonuçları
Fiber'e inanıyoruz “stetoskop“ Bu ilk gösterinin ötesinde büyük bir umut vaat ediyor. Bir gün, dünya çapında demiryolları boyunca fiber ağların bu rolü üstleneceğini umuyoruz–Pistleri dinlemek ve demiryolunun her gerginliğini korumak.
Pekin Demiryolu Bürosu'nun yüksek hızlı demiryolu mühendisliği bölümü ve iletişim bölümüne ve Gongjian Hengye İletişim Teknolojisi Corporation Limited'in deney platformunu düzenlemek ve sicil kayıt araç muayene verileri sağlamak için teşekkür ediyoruz.
Referanslar ：
- Lindsey, NJ ve ark. COVID – 19 Pandemi Sırasında Altyapı Kullanımının Şehir Ölçü Koyu Elyaf DAS Ölçümleri. Res. Lett. 47E2020GL089931 (2020).
- Ajo-Franklin, JB ve ark. Yüzeye yakın karakterizasyon ve geniş bant sismik olay tespiti için koyu lif kullanılarak dağıtılmış akustik algılama. Temsilci. 91328 (2019).
- Marra, G. ve ark. Karasal ve denizaltı kabloları ile deprem tespiti için ultra çıkıntılı lazer interferometrisi. Bilim 361486-490 (2018).
- Marra, G. ve ark. Transokean bir denizaltı kablosu kullanarak optik interferometri tabanlı deniz tabanı çevre sensörleri dizisi. Bilim 376874-879 (2022).
- Mecozzi, A. ve ark. Denizaltı optik kabloları kullanarak polarizasyon algılama. Optica 8788 (2021).
- Wang, G. ve ark. Trafik izleme ve analizi için kentsel lif tabanlı lazer interferometrisi. Lightwave Technol. 41347-354 (2023).
Bir yanıt yazın