A Novel Monitoring Approach for Train Tracking and Incursion Detection in Underground Structures Based on Ultra-Weak FBG Sensing Array

Abstract

Tracking operating trains and identifying illegal intruders are two important and critical issues in subway safety management. One challenge is to find a reliable methodology that would enable these two needs to be addressed with high sensitivity and spatial resolution over a long-distance range. This paper proposes a novel monitoring approach based on distributed vibration, which is suitable for both train tracking and incursion detection. For an actual subway system, ultra-weak fiber Bragg grating (FBG) sensing technology was applied to collect the distributed vibration responses from moving trains and intruders. The monitoring data from the subway operation stage were directly utilized to evaluate the feasibility of the proposed method for tracking trains. Moreover, a field simulation experiment was performed to validate the possibility of detecting human intrusion. The results showed that the diagonal signal pattern in the distributed vibration response can be used to reveal the location and speed of the moving loads (e.g., train and intruders). Other train parameters, such as length and the number of compartments, can also be obtained from the vibration responses through cross-correlation and envelope processing. Experimental results in the time and frequency domains within the selected intrusion range indicated that the proposed method can distinguish designed intrusion cases in terms of strength and mode.

Tự động cảnh báo vượt quá vạch an toàn tại ga Metro Hà Nội sử dụng thảm điện tử mềm

“…Tại nhà ga metro, thời gian đợi tàu nhất là giờ cao điểm hành khách thường có thói quen làm việc riêng như xem phim, nhắn tin, nghe nhạc, nói chuyện riêng theo nhóm, …. Các hành động này thường dẫn đến sự mất tập trung nhất thời hay chen lấn trong di chuyển và rất dễ vượt quá khu vực vạch an toàn, thậm chí có thể rơi xuống khu vực đường ray [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14]. Hình 1 minh chứng về các trường hợp xảy ra tại ngay cả với các nước có công nghệ hàng đầu thế giới như tại California-Hoa kỳ năm 2019 [2] hay tại New Delhi-Ấn độ năm 2020.…”

“…Vì vậy phát hiện và cảnh báo hành khách di chuyển vào khu vực không an toàn trong khi đợi tàu là hết sức quan trọng và đặt ra trong thực tiễn khai khác nhằm nâng cao độ an toàn, đảm bảo thời gian vận hành thông suốt trên tuyến Metro Hà Nội. Nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động hóa tiên tiến với mục tiêu nhằm hạn chế các trường hợp nêu trên gần đây rất được quan tâm trong giao thông vận tải [8][9][10][11][12][13][14]. Tác giả Y.…”

“…Ngoài ra còn tồn tại các "góc chết" nơi camera không thể quan sát; và sàn thường bị che lấp bởi hành khách tại giờ cao điểm hay khu vực thiếu ánh sáng, hình ảnh từ camera sẽ rất thiếu thông tin làm cho việc nhận định hành khách vượt vạch có độ chính xác không thực sự cao. Hướng tiếp cận khác cũng đang được thực hiện đó là sử dụng thảm điện tử phủ lên khu vực nguy hiểm [12][13][14]. Khi hành khách di chuyển và xuất hiện tại khu vực này, sẽ có tiếp xúc vật lý trực tiếp lên thảm, làm thay đổi điện áp/dòng điện; căn cứ vào thay đổi này để tự động nhận dạng quá vạch.…”

“…Qua sự thay đổi của sóng Bragg sợi quang, thiết bị giám sát sẽ phát hiện lập tức thời điểm hành khách dẫm lên thảm tại ga Naples. Dù việc thử nghiệm rất thành công, nhưng có thể thấy rằng sợi quang và các mạch điều khiển với thiết bị chuyển đổi quang/điện khá phức tạp trong thiết kế, chế tạo và vận hành, nhất là khi triển khai trên một phạm vi có diện tích lớn của ga [12,14].…”

A Hybrid Method for Predicting Traffic Congestion during Peak Hours in the Subway System of Shenzhen

“…Existing studies of traffic congestion prediction focus primarily on road traffic [4,5], and few studies have examined urban rail transit (URT) systems. Subways, which represent the main form of URT systems [6], currently play an increasingly significant role in traffic systems and have become a major mode of transportation in many metropolitan areas [7]. Subway congestion, which usually refers to the crowding of people in carriages, causes reductions in comfort [8] and increases travel time when the passengers cannot board crowded subway carriages.…”