CN109781734A - 一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，在高铁路基表层上安装解调设备，路基表层上端为支承层，支承层上端为砂浆垫层，砂浆垫层顶部为轨道板，钢轨扣件安装于轨道板上端，脱空设备安装于支承层上端，脱空设备与解调设备之间信号传输，实现高铁路基脱空量的采集。本发明当被测高铁路基段脱空引起传感器探针向下移动时，通过测量传感器中光纤光栅的波长偏移量，计算得到路基脱空量，从而实现对高铁路基脱空的连续性监测。
Description
技术领域
本发明涉及应用于高铁路基脱空监测技术领域，特别涉及一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***。
背景技术
由于无砟轨道路基上单元板式无砟轨道，受温度、列车荷载及其他自然环境因素的长期影响，支承层板底与路基顶面容易产生脱粘，在雨水冲刷及列车荷载作用下，易引起路基顶面翻浆冒泥，反复作用下脱粘区域逐渐形成离缝，最终演变成脱空。当沿线路横向完全脱空时，在列车荷载作用下，底座板的受力状态类似于简支梁，较大的动应力以及变形容易导致底座板开裂。此外底座板下脱空将劣化轨道的动态平顺性，增大轮轨及轨道部件的动力作用，严重时甚至引起车辆的剧烈振动，影响行车舒适性及安全性，减少底座板使用寿命。
路基段支承层出现脱空后，路基基床承受轨道结构传递的动荷载作用，会产生动态变形，基床本身在长期重复荷载作用下，也会产生累计变形，进而影响线路的平顺，加剧轮轨的相互作用和轨道结构的受力，引起轨道板与充填层之间的离缝脱空，给列车运行带来极大的安全隐患。填充层长期暴露于自然环境中，受列车荷载冲击、温度循环以及水的侵害等作用，填充层与轨道板间易产生脱空，劣化轨道结构受力状态，影响车辆运行舒适度，减低轨道板使用寿命。
目前高铁综合检测列车不能有效检测到路基脱空情况，对于路基脱空主要依靠现场人员巡视，迫切需要行之有效的路基脱空监测设备，用来实现高铁路基段安全状态监测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，通过将脱空传感器置于支承层孔内，准确测量路基脱空量，实现路基脱空的连续性监测。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，在路基表层上安装解调设备，路基表层上端为支承层，支承层上端为砂浆垫层，砂浆垫层顶部为轨道板，钢轨扣件安装于轨道板上端，脱空设备安装于支承层上端，脱空设备与解调设备之间信号传输，实现路基脱空量的采集。
作为优选的技术方案，所述脱空设备包括一脱空传感器以及传感器夹具，脱空传感器安装于传感器夹具之间并通过传感器夹具固定，传感器夹具安装于支承层上端。
作为优选的技术方案，传感器夹具通过螺栓将脱空传感器安装于支承层上端。
作为优选的技术方案，所述传感器夹具包括左夹板以及右夹板，左夹板与右夹板相对面均开设一个半圆形孔，两个半圆形孔组成一个圆形安装孔，脱空传感器安装于该圆形安装孔，左夹板以及右夹板上设置有螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔，所述螺栓为M6化学螺栓。
作为优选的技术方案，所述脱空传感器***于支承层内并向着路基表层延伸，其底部安装有一块钢垫块。
作为优选的技术方案，所述空设备与解调设备之间通过传输光纤连接传输信号。
作为优选的技术方案，所述解调设备采用光纤光栅解调仪。
作为优选的技术方案，所述传输光纤通过骑马卡固定在支承层及路肩上。
本发明的有益效果是：本发明基于光纤光栅技术的脱空传感器埋置在支承层内，光纤光栅传感器本身不受高铁线路电磁干扰，不会出现漂移现象，路基发生脱空后，所测数据能够准确反映路基脱空量，所用设备可以将路基脱空量量化。现场脱空传感器可以串联后连接至解调仪位置，实现自动化实时监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的路基脱空监测***整体图；
图2是本发明的脱空设备安装图；
图3是本发明的脱空设备夹具示意图；
附图标记：1、钢轨扣件；2、轨道板；3、砂浆垫层；4、支承层；5、路基表层；6、脱空传感器；7、传输光纤；8、解调设备；9、脱空传感器夹具；10、化学螺栓；11、钢垫块。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1和图2所示，在路基表层5上安装解调设备，路基表层5上端为支承层4，支承层4上端为砂浆垫层3，砂浆垫层3顶部为轨道板2，钢轨扣件1安装于轨道板2上端，脱空设备安装于支承层4上端，脱空设备与解调设备8之间信号传输，实现路基脱空量的采集。
如图2所示，脱空设备包括一脱空传感器6以及传感器夹具9，脱空传感器6安装于传感器夹具9之间并通过传感器夹具9固定，传感器夹具9安装于支承层4上端，传感器夹具9通过螺栓10将脱空传感器6安装于支承层4上端，脱空传感器6***于支承层4内并向着路基表层5延伸，其底部安装有一块钢垫块11。
如图3所示，传感器夹具9包括左夹板以及右夹板，左夹板与右夹板相对面均开设一个半圆形孔，两个半圆形孔组成一个圆形安装孔，脱空传感器安装于该圆形安装孔，左夹板以及右夹板上设置有螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔，螺栓为M6化学螺栓，通过化学螺栓和传感器夹具固定脱空传感器，避免高铁列车运营时的振动干扰。
本实施例中，脱空设备与解调设备之间通过传输光纤7连接传输信号，当然也可以是无线传输方式，不具体限定哪种传输方式，但是本实施例中还是合适光纤的传输。
本实施例中，解调设备8采用光纤光栅解调仪，传输光纤7通过骑马卡固定在支承层及路肩上。
施工过程：
根据光纤光栅脱空传感器直径尺寸在支承层钻孔，根据光纤光栅传感器长度将钻孔深入路基表层一定深度，钻孔后将钢垫块放置在孔内，然后安装光纤光栅脱空传感器，安装夹具，打膨胀螺栓将夹具及光纤光栅传感器固定在支承层表面，接传输光纤至解调设备位置，传输光纤通过骑马卡固定在支承层及路肩上，不会影响行车及工人维修作业。
本发明的有益效果是：本发明基于光纤光栅技术的脱空传感器埋置在支承层内，光纤光栅传感器本身不受高铁线路电磁干扰，不会出现漂移现象，路基发生脱空后，所测数据能够准确反映路基脱空量，所用设备可以将路基脱空量量化。现场脱空传感器可以串联后连接至解调仪位置，实现自动化实时监测。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，其特征在于：在高铁路基表层上安装解调设备，路基表层上端为支承层，支承层上端为砂浆垫层，砂浆垫层顶部为轨道板，钢轨扣件安装于轨道板上端，脱空设备安装于支承层上端，脱空设备与解调设备之间信号传输，实现路基脱空量的采集。
2.如权利要求1所述的基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，其特征在于：所述脱空设备包括一脱空传感器以及传感器夹具，脱空传感器安装于传感器夹具之间并通过传感器夹具固定，传感器夹具安装于支承层上端。
3.如权利要求2所述的基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，其特征在于：传感器夹具通过螺栓将脱空传感器安装于支承层上端。
4.如权利要求2或3所述的基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，其特征在于：所述传感器夹具包括左夹板以及右夹板，左夹板与右夹板相对面均开设一个半圆形孔，两个半圆形孔组成一个圆形安装孔，脱空传感器安装于该圆形安装孔，左夹板以及右夹板上设置有螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔，所述螺栓为M6化学螺栓。
5.如权利要求2所述的基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，其特征在于：所述脱空传感器***于支承层内并向着路基表层延伸，其底部安装有一块钢垫块。
6.如权利要求1所述的基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，其特征在于：所述空设备与解调设备之间通过传输光纤连接传输信号。
7.如权利要求1所述的基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，其特征在于：所述解调设备采用光纤光栅解调仪。
8.如权利要求6所述的基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测***，其特征在于：所述传输光纤通过骑马卡固定在支承层及路肩上。
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