[發明專利]一種無縫線路鋼軌溫度力和附加力的測試方法及系統

有效

• 申請號: 201810778868.2
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN109141698B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 謝鎧澤;李峰;趙維剛;王建西;張廣遠;張騫;張浩;徐飛;許紅彬
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;楊彩蘭

1.一種無縫線路鋼軌溫度力和附加力的測試方法，其特征在于，包括：

步驟1、在設置于所述無縫線路鋼軌上的光纖上設置依次串聯的多個傳感組件，每個所述傳感組件包括：第一諧振腔和第二諧振腔，所述第一諧振腔的對稱軸與所述第二諧振腔的腔長方向平行；

步驟2、獲取所述光纖在不同時刻輸出的兩組反射光信號；

步驟3、從一組所述反射光信號中提取每個所述傳感組件對應的第一自由光譜區光信號，以及從另一組所述反射光信號中提取每個所述傳感組件對應的第二自由光譜區光信號；

步驟4、根據每個所述傳感組件對應的所述第一自由光譜區光信號和所述第二自由光譜區光信號，分別計算該傳感組件中所述第一諧振腔和所述第二諧振腔的腔長變化率，并根據所述腔長變化率，計算所述無縫線路鋼軌上該傳感組件所在位置處的縱向力；

步驟5、根據每個所述傳感組件中所述第二諧振腔對應的腔長變化率，計算所述無縫線路鋼軌上該傳感組件所在位置處的附加力，并根據所述無縫線路鋼軌上每個所述傳感組件所在位置處的所述縱向力和所述附加力，計算得到該位置處的溫度力。

2.根據權利要求1所述的一種無縫線路鋼軌溫度力和附加力的測試方法，其特征在于，所述第一諧振腔呈圓弧狀，所述第二諧振腔呈準直狀。

3.根據權利要求1所述的一種無縫線路鋼軌溫度力和附加力的測試方法，其特征在于，所述步驟3包括：

步驟3.1、將每個所述傳感組件對應的所述第一自由光譜區光信號和所述第二自由光譜區光信號分別對應轉換為第一自由光譜和第二自由光譜；

步驟3.2、從該第一自由光譜中分別提取該傳感組件中第一諧振腔對應的第一預設分自由光譜和第二諧振腔對應的第二預設分自由光譜，以及分別從該第二自由光譜中分別提取所述第一預設分自由光譜對應的第一分自由光譜和所述第二預設分自由光譜對應的第二分自由光譜；

步驟3.3、計算并根據所述第一預設分自由光譜和所述第一分自由光譜的波長范圍差值，得到該第一諧振腔對應的腔長變化率，以及計算并根據所述第二預設分自由光譜和所述第二分自由光譜的波長范圍差值，得到該第二諧振腔對應的腔長變化率；

步驟3.4、根據該第一諧振腔對應的腔長變化率和該第二諧振腔對應的腔長變化率，計算所述無縫線路鋼軌上該傳感組件所在位置處的縱向力。

4.根據權利要求3所述的一種無縫線路鋼軌溫度力和附加力的測試方法，其特征在于，所述步驟3中，所述根據該第一諧振腔對應的腔長變化率和該第二諧振腔對應的腔長變化率，計算所述無縫線路鋼軌上該傳感組件所在位置處的縱向力的計算公式如下：

其中，F_Z為所述縱向力，E為鋼軌彈性模量，A為鋼軌截面面積，μ為泊松比，R₁為該第一諧振腔對應的腔長變化率，R₂為該第二諧振腔對應的腔長變化率。

5.根據權利要求1-4任一所述的一種無縫線路鋼軌溫度力和附加力的測試方法，其特征在于，所述步驟4包括：

步驟4.1、根據每個所述傳感組件中所述第二諧振腔對應的腔長變化率、鋼軌彈性模量和鋼軌截面面積，計算所述無縫線路鋼軌上該傳感組件所在位置處的附加力，所述附加力的計算公式如下：

F_f＝EAR₂

其中，F_f為所述附加力，E為鋼軌彈性模量，A為鋼軌截面面積，R₂為該第二諧振腔對應的腔長變化率；

步驟4.2、根據所述無縫線路鋼軌上每個所述傳感組件所在位置處的所述縱向力和所述F_f，計算該位置處的溫度力，所述溫度力的計算公式如下：

F_t＝F_z-F_f

其中，F_t為所述溫度力，F_Z為所述縱向力。