[發明專利]一種無砟軌道板變形自感知監測系統

在審

• 申請號: 202111041027.1
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113945233A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 魏強;李培剛;劉增杰;王顯進;歐進萍;李俊奇;楊永明;邱繼紅;蘭才昊;王建軍
• 申請（專利權）人: 中國鐵路建設管理有限公司;上海應用技術大學;中國國家鐵路集團有限公司;杭紹臺鐵路有限公司;哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01B11/16;G01K11/3206;G01L1/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

本發明公開了一種無砟軌道板變形自感知監測系統，包括若干光纖光柵智能筋、智能解調儀及云端數據處理系統，若干光纖光柵智能筋之間以光纖連接，并固定或活動設置于軌道板內且用鎧裝線進行保護，用于對軌道板的變形量、內部溫度、應力應變進行精確測量；智能解調儀內置到軌道板中，用于實時解調數據并將數據上傳云端數據處理系統；云端數據處理系統與智能解調儀遠程連接，用于對上傳的數據進行分析處理從而得到軌道板各點的變形量同時遠程控制智能解調儀的啟動、監測、待機、關機。本發明提供的無砟軌道板變形自感知監測系統，在不改變現有軌道板施工技術的情況下，以光纖光柵智能筋代替傳統鋼筋，監測效率高，穩定性強，有很好的適用性。

技術領域

本發明涉及高速鐵路無砟軌道板智能監測技術領域，特別涉及一種無砟軌道板變形自感知監測系統。

背景技術

近來我國高速鐵路建設水平有了很大提高，隨著國內高速鐵路發展進程的加快，鐵路系統的組成部分生命周期也越來越重視，需要對其進行長期監測。鐵路無砟軌道板內部受溫度荷載及列車荷載時產生變形，這種變形量過大時，直接影響高速鐵路軌道平順性及安全性。在高速鐵路施工期間布置智能監測元件，對于保持鐵路運行的安全性具有重要指導意義。

對于傳統的表面接觸式監測，由于傳感器外露，長期性能退化和日常維護的人為意外破壞風險很大。對列車安全運行也有一定的安全風險；對于基于圖像處理的非接觸式測量技術，其工作環境要求良好的天氣和光照條件，導致其可用時間有限，并且寒冷地區，攝像電子設備在戶外的工作性能也不可靠。

發明內容

為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種無砟軌道板變形自感知監測系統，使用FRP材料包裹的光纖光柵智能筋對無砟鐵路軌道板狀態進行監測，FRP材料性能穩定，不受混凝土水熱化過程中復雜的化學反應環境影響，相對于傳統鋼材而言不易被腐蝕，環境適應能力強等優點。

為了達到上述發明目的，解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種無砟軌道板變形自感知監測系統，包括若干光纖光柵智能筋、智能解調儀及云端數據處理系統，其中：

若干所述光纖光柵智能筋之間以光纖連接，并固定或活動設置于軌道板內，且用鎧裝線進行保護，用于對軌道板的變形量、內部溫度、應力應變進行精確測量；

所述智能解調儀內置到所述軌道板中，用于實時解調數據并將數據上傳至所述云端數據處理系統；

所述云端數據處理系統與所述智能解調儀遠程連接，用于對所述智能解調儀上傳的數據進行分析處理從而得到軌道板各點的變形量，同時遠程控制所述智能解調儀的啟動、監測、待機、關機。

進一步的，每根所述光纖光柵智能筋的內部均包含若干光纖光柵監測元件和一智能筋內部光纖，若干所述光纖光柵監測元件內置于所述智能筋內部光纖內，并分別布置于所述軌道板的各個薄弱點處，所述智能筋內部光纖外部以FRP材料進行包裹形成所述光纖光柵智能筋，若干所述光纖光柵監測元件通過FRP材料監測外部混凝土的溫度和應變。

進一步的，若干所述光纖光柵智能筋兩兩之間以智能筋外部連接光纖進行連接，所述智能筋外部連接光纖以鎧裝線進行保護，用于防止混凝土澆筑時混凝土對所述智能筋外部連接光纖的沖擊擠壓。

進一步的，所述智能解調儀包括智能解調儀光纖接頭、智能解調儀卡槽和智能解調儀開關，所述光纖光柵智能筋包括智能筋接頭，其中：

所述智能解調儀和光纖光柵智能筋之間通過所述智能解調儀光纖接頭和智能筋接頭進行有線連接；

所述智能解調儀卡槽位于所述智能解調儀與軌道板之間，用于將所述智能解調儀插入軌道板之后將兩者固定從而避免所述智能解調儀與軌道板之間的脫落分離并在上部荷載對所述智能解調儀卡槽產生擠壓作用時對所述智能解調儀起支撐保護作用；

所述智能解調儀開關設置于所述智能解調儀上，用于啟動所述智能解調儀開關后使得所述軌道板進入遠程控制狀態。