光纤光栅传感列车车轮踏面状态在线监测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102092406A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102092406A(43)申请公布日2011.06.15(21)申请号201110009091.1(22)申请日2011.01.17(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人姜德生潘建军李维来王立新(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人张安国(51)Int.Cl.B61K9/08(2006.01)B61L1/16(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称光纤光栅传感列车车轮踏面状态在线监测系统(57)摘要一种光纤光栅传感列车车轮踏面状态在线监测系统，涉及到轨道交通安全监测领域。本系统的组成主要包括光纤光栅传感器阵列，光纤光栅解调仪表和计算机。设计了一种检测钢轨的光纤光栅传感器，选取一段监测区域，在该区域每两根枕木之间的钢轨上都安装上本发明中的光纤光栅传感器，组成一个传感器阵列。该检测区域的长度大于列车车轮在钢轨上走行一周的距离，当列车车轮通过该监测区域时，由于轮轨之间形成耦合作用，利用传感器阵列就可以连续地检测整个踏面的状况。光纤光栅解调仪表通过通信光纤接受到光纤光栅传感器的信号，并将解调数据实时传送到计算机，利用这些数据实现本系统在线判断出车轮踏面不圆度改变、多边形化及破损等故障的功能。CN102946ACCNN110209240602092412A权利要求书1/1页1.一种光纤光栅列车车轮踏面在线监测系统，其特征在于，它包括传感器阵列，光纤光栅解调仪表(1)和计算机(7)；所述的传感器阵列由在长度大于列车车轮在钢轨上走行一周距离的监测区域，每两根枕木之间的钢轨上都安装的光纤光栅传感器(5)组成；传感器阵列的光纤光栅传感器(5)的光纤引出端两两熔接在一起连接通信光纤(2)，光纤光栅解调仪表(1)的输入端与传感器阵列通过上述通信光纤(2)连接在一起，输出端和计算机(7)的输入端连接。2.如权利要求1所述的一种光纤光栅列车车轮踏面在线监测系统，其特征在于，所述的传感器阵列中每个光纤光栅传感器(5)由光纤光栅敏感元件和弹性元件(10)组成，其弹性元件(10)是一块置于钢轨底部的不锈钢板，它被两对夹块(9)卡在钢轨上，每对夹块通过一根螺栓(11)连接并利用螺栓(11)的预紧力使弹性元件(10)和钢轨(3)密贴，光纤光栅敏感元件被粘结剂固化于不锈钢板表面，两端光纤从保护管中引出。3.如权利要求1所述的一种光纤光栅列车车轮踏面在线监测系统的应用，其特征在于，当列车车轮经过布有光纤光栅传感器的检测区域时，由于轮轨之间形成耦合作用，传感器阵列连续地检测到每个车轮踏面的状况，光纤光栅解调仪表(1)通过通信光纤(2)接受到传感器阵列的光纤光栅传感器(5)的信号，并将相应的解调数据实时传送到计算机(7)，计算机(7)接收数据后，制定应用程序绘制实时曲线并对数据进行处理，从实时曲线中直观的观测到踏面的故障，对数据进行分析和处理后进一步了解故障的类型和病害程度。2CCNN110209240602092412A说明书1/3页光纤光栅传感列车车轮踏面状态在线监测系统技术领域[0001]本发明涉及一种光纤光栅传感列车车轮踏面状态的在线监测系统，特别涉及到车轮踏面故障的监测，属于轨道交通安全监测领域。背景技术[0002]轮轨接触在关系轨道交通行车安全和运行可靠性方面起着重要的作用，轮对的踏面即列车车轮对与轨道的接触面，轮对踏面的不圆度改变、多边形化、破损等故障会导致高频冲击振动，使钢轨垂向的冲击力增大，这会降低列车的舒适性，产生大的噪声，甚至诱发断轨断轴等严重事故，因此必须及时有效地对列车轮对状态进行检测。而且随着铁路运输的密集化和高速化的发展，对踏面在线检测的需求更加迫切。[0003]目前国内对火车轮对踏面的检测还停留在手工机械式测量阶段，检测技术落后，工作效率低，劳动强度大，并容易产生人为检测误差，无法快速、准确掌握轮对状态，同时也不便于信息管理。[0004]在公开号为CN101830237A的发明专利中，公开了一种基于光纤传感网络的重载运输线路安全实时监测系统和方法。该系统中，利用光纤光栅应变传感器、加速度传感器和温度传感器对钢轨和铁路桥梁结构进行检测，可被用于判断钢轨无焊缝处的断裂情况、钢轨和车轮的情况以及铁路桥梁的结构安全状态。但是该专利只是简略的提到能用该系统进行车轮伤病监测，且没有提供具体的实现方案。在公开号为CN201362265Y的发明专利中，公开了一种光纤光栅列车计轴系统，该系统是基于检测轮轨耦合状况来实现计轴功能的，但是该系统不能完整的检测车轮踏面整个展开面的故障状况，不具备准确踏面监测的功能。发明内容[0005]本发明的目的在于克服上