[發明專利]光纖傳感道岔轉換力檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 201910020538.1
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109596251A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 孫曉勇;潘建軍;薛思憶;劉振華;楊碩;馬婧雯;薛家兵
• 申請（專利權）人: 北京全路通信信號研究設計院集團有限公司;武漢理工大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;H04B10/27
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張陸軍

本發明提出了一種光纖傳感道岔轉換力檢測方法及裝置，可用于檢測道岔轉換的阻力或道岔轉換力，所述方法利用光纖光柵傳感技術，基于銷軸構建傳感監測系統，在線地檢測轉轍機動作桿連接用的銷軸在進行道岔轉換時所受到應變，并建立銷軸應變與道岔轉換力之間的關系，實時監測道岔轉換力狀態，通過監測數據的分析與處理，掌握道岔轉化過程的變化規律，從而及時地掌握道岔轉轍機的安全狀態，為其安全管理和護養提供服務。所述裝置安裝護養簡單方便、長期穩定性好、抗干擾能力強、可靠性高，能夠多點檢測且測量準確、耐腐蝕、不受環境溫度變化影響。

技術領域

本發明涉及阻力監測技術，尤其涉及一種道岔轉換的阻力或者說道岔轉換力的檢測方法及裝置。

背景技術

道岔是軌道交通線路變更和線路交合分離的轉換設備。在道岔的工作環境中，長期的重荷載、惡劣的環境等多種因素都會造成道岔的損傷或變形。道岔的設備狀態直接影響著列車的運行效率，尤其是在高速鐵路中，道岔設備若發生了故障，比如道岔尖軌不密貼，而此時正好有列車高速通過，就有可能發生列車擠岔、脫軌等事故，嚴重影響了軌道交通運營安全。因此，軌道交通系統迫切需要研發一種實時監測系統，以便能及時地對道岔的工作狀態和健康狀況做出監測和預警。

對于道岔來說，道岔轉換阻力或者說道岔轉換力是衡量道岔能否正常轉換的重要指標，對所述道岔轉換力進行實時監測可以了解道岔的安裝是否合理、桿件的機械強度是否滿足設計要求等。鐵工務函[1996]313號文《60kg/m鋼軌提速道岔及轉換設備鋪安裝維護及驗收技術條件》中提到，道岔轉換力與規定值的偏差過大時，轉轍機將不能保證道岔的正確轉換。這勢必對列車的運行安全帶來隱患，所以必須對道岔轉換力進行監測。

在我國，一直采用人工定期監檢查的方式來對道岔轉換力進行監測，監測時，工務巡檢工人在天窗時期利用電阻應變片式“測力銷”進行檢查，這種檢查方式不是一種實時的監測手段，而且監測效率低，難以適應軌道交通發展高速化、密集化的運營需求。

在國外，鐵路交通部門對道岔結構的在線監測十分重視。如，德國鐵路道岔監測系統采用的是奧地利的Roadmaster2000，其監測對象是轉轍機的電流和電壓、各牽引點的轉換力和轉換時間等，并能夠同步監測信號系統和軌道電路；俄羅斯的無接觸道岔自動控制器ABKC用于檢測尖軌密貼等轉轍機狀態；法國的Track and Turnout Monitoring System道岔檢測系統屬于遠距離監控系統，該系統監測的數據包括電流、電壓、通訊設備、軌道電路狀態、轉轍機監控等。在上述的在線監測系統中，對道岔轉換力監測采用的是電氣參數估算法，該方法是一種間接檢測方法，而且這種方法只能檢測到電機驅動時的信號，不能實時地反映道岔轉換力，另外該方法檢測的是電信號，該方法的檢測精度受到傳感器零點漂移、電纜電阻變化、供電電壓波動以及電磁干擾等因素的影響。

光纖傳感技術、特別是光纖Bragg光柵(FBG)傳感檢測技術具備良好的抗電磁干擾能力，該技術還具備所采用的裝置體積小、結構設計靈活、封裝工藝易于操作、可實現長期在線監測等特點，這些優點為解決目前道岔轉換力監測問題提供了有效的解決途徑。但是，將一項新技術和新方法引入到道岔轉換力的監測中，新方法所采用的敏感元件(光纖光柵)布局于何處？怎樣研制新方法所需的傳感器，使其具備傳感性能好、便于安裝和護養？這是在實際的工程應用中需要解決的關鍵問題。

針對上述問題，專利201310224667.5提出一種鐵路道岔轉轍機鎖閉桿應力增敏的光纖光柵動態監測方法及裝置，所述方法是在道岔轉轍機鎖閉桿上安裝光纖光柵應變傳感器，通過光纖光柵應變傳感器檢測轉轍機動作時作用在鎖閉桿上的轉換力，以實現道岔轉換力的實時監測。但事實上，轉轍機鎖閉桿不是標準件，轉轍機鎖閉桿的界面有圓形、方形等結構形式，導致光纖光柵應變傳感器不能被制作成標準件，使得所述方法不便于推廣應用；另外，所述專利中是通過增加傳感器安裝臂長度來實現增敏的目的，而鎖閉桿長度畢竟有限，因此所述方法在工程實施過程中極易造成安裝和維護的不便。

發明內容