链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103043079A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103043079A(43)申请公布日2013.04.17(21)申请号201210561227.4(22)申请日2012.12.21(71)申请人江苏睿励信息科技研究院有限公司地址226500江苏省南通市如皋市如城镇万寿南路999号（软件园北区A楼1108室）(72)发明人吴建兵林强(74)专利代理机构北京一格知识产权代理事务所(普通合伙)11316代理人滑春生(51)Int.Cl.B61K9/08(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统(57)摘要本发明涉及一种链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统，包含网关及无线应力传感器节点，网关由微处理器、供电电路、数据存储器、ISM频段无线收发器、WiFi卡接口、以太网接口、GSM/CDMA/LTE无线网卡接口组成，网关安装于一段的车站内，并和以太网公网相连，无线应力传感器节点由低功耗微控制器、小型太阳能电池、充电电路、可充电电池、温度传感器、应力传感器和ISM频段无线收发器组成，无线应力传感器节点分布于钢轨的一侧。本发明的优点在于：能对无缝线路内的应力和温度进行实时在线监测，大大提高了高铁运行的稳定性、安全性和可靠性。CN103479ACN103043079A权利要求书1/1页1.一种链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统，其特征在于：包含网关及无线应力传感器节点；网关包括微处理器、供电电路、数据存储器、ISM频段无线收发器，网关的微处理器设有WiFi卡接口、以太网接口、GSM/CDMA/LTE无线网卡接口；无线应力传感器节点包括低功耗微控制器、小型太阳能电池、充电电路、可充电电池、温度传感器、应力传感器和ISM频段无线收发器，无线应力传感器节点分布于钢轨的一侧；网关中的WiFi卡接口、以太网接口或GSM/CDMA/LTE无线网卡与以太网公网相连，网关和无线应力传感器节点通过网关中的ISM频段无线收发器和无线应力传感器节点中的ISM频段无线收发器建立通信联系，本系统使用ISM频段短程无线收发器实施组网和数据传输，它能将所有覆盖范围内分布的节点组成一个链式网。2.根据权利要求1所述的链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统，其特征在于：每两个节点之间的距离视钢轨局部地区的气温变化，所选取的无线通信频率等因素决定，两个节点之间的最大距离视无线网组网性能而定。3.根据权利要求1所述的链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统，其特征在于：如对无缝钢轨整体进行安装检测，网关可安装于一段的车站内，通过WiFi卡接口、以太网接口和以太网公网相连；如只对无缝钢轨局部进行安装监测，网关可安装在无线传感器节点的起点处，可通过GSM/CDMA/LTE与公网相连。4.根据权利要求1所述的链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统，其特征在于：网关中GSM/CDMA/LTE无线网卡和WiFi卡可根据需要设置，当网关能和以太网通过网线直接连接时，可不需要配置上述两种网卡；如果车站内有WiFi路由器，可配置WiFi网关以便利用WiFi将网关和公网相连；如网关安装在无缝线路中间某处，该地点并无以太网、WiFi网络服务，我们就必须使用GSM、CDMA或LTE卡将网关和移动通讯网相联。2CN103043079A说明书1/3页链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统技术领域[0001]本发明涉及一种链网式无缝钢轨的在线应力和温度监测系统。背景技术[0002]无缝钢轨的优点是接头比普通线路大大减少，不仅节省了大量的接头零件和线路维修工作量，而且减少列车的接缝震动，运行平稳，降低噪声，有利于铁路提速。另一方面，由于减少了在接头处的振动，又能延长线路设备和机车车辆的使用年限。因此，是现代高铁发展的方向。[0003]钢轨热胀冷缩，在无缝线路上，焊接长钢轨每单位长度的自由伸缩量等于线膨胀系数及轨温变化幅度的乘积。焊接长钢轨一经“锁定”，自由伸缩就受到两端接头阻力及沿线道床阻力的抵抗而不能实现或不能全部实现。此时，未能实现的自由伸缩将转化为数值相等但方向相反的温度应变，从而在钢轨内部产生温度应力。夏季轨温升高，钢轨势必伸长，但因不能实现而转化为压应变，在钢轨内部产生压应力。冬季轨温降低，钢轨势必缩短，但因不能实现而转化为拉应变，在钢轨内部产生拉应力。这种因轨温变化而引起的应力称温度应力。无缝线路能否正常使用的中心问题是如何控制因气温变化所产生的热胀冷缩现象。为了不使钢轨因气温变化自由伸缩，一般采用钢轨联接零件和防爬设备把它们强制性"锁定"在轨枕上。[0004]无缝线路在垂直面上臌曲的可能性是很小的，胀轨跑道总是在水平面上发生，首先在轨道的原始