CN111473810A - 一种基于分布式光纤监测的轨道板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于分布式光纤监测的轨道板，所述轨道板内部埋设有若干根分布式光纤，每根所述分布式光纤的两端设有光纤接头。本发明通过在轨道板内部埋设若干根分布式光纤，每根分布式光纤的两端设有光纤接头，使用时与测量设备相连形成测量回路，能够测量轨道板内部应力、应变、温度以及裂缝等数据，并利用光纤的传输效率，可以实时收集轨道板运营期间的各项参数，经过大数据分析，可为运营期工务部门提供轨道板的使用状态进行实时监测，可为轨道板全寿命周期的养护提供指导，使得轨道板运营期信息化成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及轨道工程领域，具体涉及一种基于分布式光纤监测的轨道板。
背景技术
轨道工程是为列车提供直接支撑及导向的工程结构，其稳定性、平顺性直接影响列车的安全和舒适，因此，轨道工程结构的监测是非常有意义和价值的。轨道工程结构总体分为有砟轨道和无砟轨道两大类。有砟轨道自上而下一般由钢轨、扣压和固定钢轨的扣件***、支撑和固定扣件的轨枕以及支撑和包裹轨枕的道砟道床结构组成。无砟轨道自上而下一般由钢轨、扣件***、轨枕、钢筋混凝土道床板以及底座等下部结构组成。
不论是有砟轨道还是无砟轨道，道床均为重要的组成部分，其提供支撑轨排和稳定轨排的作用。对于无砟轨道，有现浇的道床板和预制的轨道板两种形式。现有的轨道板(道床板)均为钢筋混凝土结构，由于道床需要承受上方传来的反复冲击动荷载，列车通过时道床结构将产生变形和应力，承受疲劳荷载的道床结构的耐久性、应力和形变是运营过程中值得关注的关键参数，对于评估道床结构是否处于正常工作状态以及判断发展趋势具有重要的作用，特别是高速铁路建设运营中，对于保持铁路运行的安全性具有重要指导意义。而目前无砟轨道未采取任何方法或措施收集道床结构的实际运营数据，对于无砟轨道结构全寿命周期的应用缺乏数据记录、分析和评估。
发明内容
本发明目的在于：针对目前无砟轨道未采取任何方法或措施收集道床结构的实际运营数据，对于无砟轨道结构全寿命周期的应用缺乏数据记录、分析和评估的问题，提供一种基于分布式光纤监测的轨道板，该轨道板内置分布式光纤，具有实时测量轨道板内部应力、应变、温度以及裂缝的能力，可极大提高无砟轨道结构运营数据收集能力，为实现铁路轨道***信息化监测、使用寿命评估、运营养护指导提供巨大帮助。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于分布式光纤监测的轨道板，所述轨道板内部埋设有若干根分布式光纤，每根所述分布式光纤的两端设有光纤接头。
本发明通过在轨道板内部埋设若干根分布式光纤，每根分布式光纤的两端设有光纤接头，使用时与测量设备相连形成测量回路，能够测量轨道板内部应力、应变、温度以及裂缝等数据，并利用光纤的传输效率，可以实时收集轨道板运营期间的各项参数，经过大数据分析，可为运营期工务部门提供轨道板的使用状态进行实时监测，可为轨道板全寿命周期的养护提供指导，使得轨道板运营期信息化成为可能。
作为本发明的优选方案，所述分布式光纤沿轨道板纵向或者横向布置。将分布式光纤在轨道板内采用多种布置方式，可以实现对轨道板多个位置、多个方向进行数据收集。
作为本发明的优选方案，所述光纤接头埋设于轨道板的两端或者两侧。
作为本发明的优选方案，所述轨道板上设有用于固定扣件***的承轨台。
作为本发明的优选方案，所述承轨台为不带扣件挡肩的承轨台形式，或者为带有扣件挡肩的承轨台形式。
作为本发明的优选方案，所述轨道板为未配置钢筋的轨道板，或者为配置普通钢筋的非预应力轨道板，或者为配置预应力钢筋的预应力轨道板，或者为配置其他形式或材料的受力筋的轨道板结构。
作为本发明的优选方案，所述轨道板为预制轨道板或者现浇轨道板。
作为本发明的优选方案，所有的分布式光纤在轨道板内呈一层或者多层分布。
一种轨道结构，包括沿线路铺设若干块以上所述的轨道板，相邻轨道板中的分布式光纤通过连接光纤对应串接，所述连接光纤与分布式光纤端部的光纤接头相连。
本发明通过将相邻轨道板中的分布式光纤通过连接光纤对应串接，即可形成闭环的沿着线路敷设的轨道板分布式光纤监测回路，以便实时进行轨道板内部应力、应变、温度以及裂缝等数据收集，该轨道结构可极大提高无砟轨道结构运营数据收集能力，为实现铁路轨道***信息化监测、使用寿命评估、运营养护指导提供巨大帮助。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在轨道板内部埋设若干根分布式光纤，每根分布式光纤的两端设有光纤接头，使用时与测量设备相连形成测量回路，能够测量轨道板内部应力、应变、温度以及裂缝等数据，并利用光纤的传输效率，可以实时收集轨道板运营期间的各项参数，经过大数据分析，可为运营期工务部门提供轨道板的使用状态进行实时监测，可为轨道板全寿命周期的养护提供指导，同时也使得轨道板运营期信息化成为可能；
2、本发明通过将相邻轨道板中的分布式光纤通过连接光纤对应串接，即可形成闭环的沿着线路敷设的轨道板分布式光纤监测回路，以便实时进行轨道板内部应力、应变、温度以及裂缝等数据收集，该轨道结构可极大提高无砟轨道结构运营数据收集能力，为实现铁路轨道***信息化监测、使用寿命评估、运营养护指导提供巨大帮助。
附图说明
图1为本发明中的基于分布式光纤监测的轨道板平面示意图。
图2为本发明中的基于分布式光纤监测的轨道板立面示意图。
图3为本发明中的基于分布式光纤监测的轨道板横断面示意图。
图4为本发明中相邻轨道板内的分布式光纤连接示意图。
图中标记：1-轨道板，2-分布式光纤，3-光纤接头，4-承轨台，5-连接光纤。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种基于分布式光纤监测的轨道板；
如图1-图3所示，本实施例中的基于分布式光纤监测的轨道板，所述轨道板1内部埋设有若干根分布式光纤2，每根所述分布式光纤2的两端设有光纤接头3。
本发明通过在轨道板内部埋设若干根分布式光纤，每根分布式光纤的两端设有光纤接头，使用时与测量设备相连形成测量回路，能够测量轨道板内部应力、应变、温度以及裂缝等数据，并利用光纤的传输效率，可以实时收集轨道板运营期间的各项参数，经过大数据分析，可为运营期工务部门提供轨道板的使用状态进行实时监测，可为轨道板全寿命周期的养护提供指导，使得轨道板运营期信息化成为可能。
本实施例中，所述分布式光纤2沿轨道板1纵向布置。将分布式光纤在轨道板内采用多种布置方式，可以实现对轨道板多个位置、多个方向进行数据收集。当然，所述分布式光纤也可以沿轨道板横向布置，或者分布式光纤一部分沿轨道板纵向布置，一部分沿轨道板横向布置。分布式光纤分布于轨道板主要受力的断面位置以及容易开裂的部位，而分布式光纤的类型可根据测量的数据功能要求，如测量温度的光纤、测量形变的光纤、测量应力的光纤等，不局限于这些类别。
本实施例中，所述光纤接头3埋设于轨道板1的两端或者两侧，即分布式光纤2两端分别与光纤接头3相连接，并预埋在轨道板1中。
本实施例中，所述轨道板1上设有用于固定扣件***的承轨台4，该承轨台仅表达出一种形式，该形式为没有扣件挡肩的承轨台形式，也可以为具有扣件挡肩的承轨台形式，或者轨道板上方无承轨台的形式。
本实施例中，所述轨道板1可以为未配置钢筋的轨道板，或者为配置普通钢筋的非预应力轨道板，或者为配置预应力钢筋的预应力轨道板，或者为配置其他形式或材料的受力筋的轨道板结构。
本实施例中，所述轨道板1根据其生产制备方式分为两种形式，即预制轨道板或者现浇轨道板。
本实施例中，所有的分布式光纤2在轨道板1内呈一层或者多层分布。轨道板中分布式光纤的分布情况以及分布式光纤的根数等根据具体的监测功能需求确定，并不局限于图中所示的分布以及根数。
实施例2
如图4所示，一种轨道结构，包括沿线路铺设若干块实施例1中所述的轨道板1，相邻轨道板1中的分布式光纤2通过连接光纤5对应串接，所述连接光纤5与分布式光纤2端部的光纤接头3相连。
本发明通过将相邻轨道板中的分布式光纤通过连接光纤对应串接，即可形成闭环的沿着线路敷设的轨道板分布式光纤监测回路，以便实时进行轨道板内部应力、应变、温度以及裂缝等数据收集，该轨道结构可极大提高无砟轨道结构运营数据收集能力，为实现铁路轨道***信息化监测、使用寿命评估、运营养护指导提供巨大帮助。
采用预制轨道板时施工过程为：首先生产分布式光纤2及其两端的光纤接头3，并将分布式光纤2和两端的光纤接头3装配成组件，在工厂预制轨道板时，将分布式光纤组件按照其位置精确的预埋在预制轨道板中，现场铺设轨道结构时，将预制轨道板转运至现场，经过精调后安装轨道板，线路上所有轨道板安装完毕后将相邻轨道板1内对应的分布式光纤2通过连接光纤5串接，即可形成闭环的沿着线路敷设的轨道板分布式光纤监测回路，以便进行轨道板的数据收集。
采用浇筑轨道板时施工过程为：首先生产分布式光纤2及其两端的光纤接头3，并将分布式光纤2和两端的光纤接头3装配成组件，将分布式光纤组件转运至施工现场；在施工现场根据设计要求进行轨道板模板的安装以及钢筋的绑扎，后将分布式光纤组件按照其设计的位置精确的安装在现浇轨道板相应位置，现场浇筑轨道板结构，线路上所有轨道板现浇结构施工完毕后将相邻轨道板1内对应的分布式光纤2通过连接光纤5串接，即可形成闭环的沿着线路敷设的轨道板分布式光纤监测回路，以便进行轨道板的数据收集。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于分布式光纤监测的轨道板，其特征在于，所述轨道板内部埋设有若干根分布式光纤，每根所述分布式光纤的两端设有光纤接头。
2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤监测的轨道板，其特征在于，所述分布式光纤沿轨道板纵向或者横向布置。
3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤监测的轨道板，其特征在于，所述光纤接头埋设于轨道板的两端或者两侧。
4.根据权利要求1-3之一所述的基于分布式光纤监测的轨道板，其特征在于，所述轨道板上设有用于固定扣件***的承轨台。
5.根据权利要求4所述的基于分布式光纤监测的轨道板，其特征在于，所述承轨台为不带扣件挡肩的承轨台形式，或者为带有扣件挡肩的承轨台形式。
6.根据权利要求1-3之一所述的基于分布式光纤监测的轨道板，其特征在于，所述轨道板为未配置钢筋的轨道板，或者为配置普通钢筋的非预应力轨道板，或者为配置预应力钢筋的预应力轨道板，或者为配置其他形式或材料的受力筋的轨道板结构。
7.根据权利要求6所述的基于分布式光纤监测的轨道板，其特征在于，所述轨道板为预制轨道板或者现浇轨道板。
8.根据权利要求1-3之一所述的基于分布式光纤监测的轨道板，其特征在于，所有的分布式光纤在轨道板内呈一层或者多层分布。
9.一种轨道结构，其特征在于，包括沿线路铺设若干块如权利要求1所述的轨道板，相邻轨道板中的分布式光纤通过连接光纤对应串接，所述连接光纤与分布式光纤端部的光纤接头相连。
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