一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及铁路轨道安全的监测设备技术领域，特指一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统，包括线型密封金属毛细管、光纤压力温度复合传感器、传输光缆、信号采集与传输单元、光纤压力温度复合传感信号解调单元与计算机，线型密封金属毛细管内填充有惰性气体，光纤压力温度复合传感器安装于线型密封金属毛细管的一端端部上，线型密封金属毛细管通过高强度粘接剂粘接于轨道轨腰或其它易断裂的部位上，光纤压力温度复合传感器通过传输光缆连接于信号采集与传输单元，信号采集与传输单元连接于光纤压力温度复合传感信号解调单元，光纤压力温度复合传感信号解调单元连接于计算机。通过监测惰性气体的气压值判断轨道尖轨的损伤状况。

A real-time monitoring system of railway switch rail fracture based on optical fiber linear composite sensor

【技术实现步骤摘要】
一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统
本技术涉及铁路轨道安全的监测设备
，特指一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统。
技术介绍
目前，铁路运输已成为我国交通运输业的主要力量，在国民经济中有极其重要的作用，近年来，随着重载和提速列车的大量开行，铁路运输发生的事故也时有发生，对于基础设施的监测要求越来越高，确保其安全运行至关重要，道岔作为铁路线路变更，线路交合分离的转换设备，是铁路线路不可或缺的一部分，当道岔转辙机运作时，其尖轨与基本轨的密贴状态和尖轨的损伤与否是影响列车行驶的一个致命因素，因此产生了监测铁路道岔尖轨状态的技术。目前，关于铁道岔尖轨损伤程度及部位监测方法有以下几种：1)中国专利号CN201810510480.4“一种基于分布式声学传感器的在线铁路监测系统及方法”中所介绍的在线检测系统，由分布式声学传感监测到的声学信号易受环境影响，且该系统不能判断铁轨的异常程度；2)中国专利号CN201110139596.X“光纤光栅铁路道岔密贴监测装置”中所介绍的监测系统，整个监测系统通过道岔尖轨与基本轨的密贴状态分析道岔尖轨的状态，不能监测铁轨的损伤程度及损作部位。目前，有关轨道道岔尖轨损伤程度及部位监测方面的文献较少，以现有的监测方法，不能同时监测道岔尖轨损伤的部位及损伤程度，使得铁轨不能及时的维修，影响道路的运行。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统，该监测系统可实现对铁道道岔尖轨断裂损伤的在线监测，提高铁路的维修效率，保证旅客的人身安全和设备安全。为了实现上述目的，本技术应用的技术方案如下：一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统，包括线型密封金属毛细管、光纤压力温度复合传感器、传输光缆、信号采集与传输单元、光纤压力温度复合传感信号解调单元与计算机，线型密封金属毛细管内填充有惰性气体，光纤压力温度复合传感器安装于线型密封金属毛细管的一端端部上，线型密封金属毛细管通过高强度粘接剂粘接于轨道轨腰或其它易断裂的部位上，光纤压力温度复合传感器通过传输光缆连接于信号采集与传输单元，信号采集与传输单元连接于光纤压力温度复合传感信号解调单元，光纤压力温度复合传感信号解调单元连接于计算机。进一步而言，所述光纤压力温度复合传感器的复合敏感单元包括两种类型，一种为光纤F-P复合敏感单元，另一种为两个串联且不同波长的FBG构成的压力温度复合敏感单元，两个FBG分别感受压力和温度。进一步而言，所述线型密封金属毛细管的管径为2～5mm，管壁厚度为0.5mm左右，管材采用较低的金属或有机材料制成。进一步而言，所述惰性气体包括气压为0.15～0.35Mpa的氩气。本技术有益效果：1)本监测系统通过监测线型密封金属毛细管内惰性气体的气压值判断轨道尖轨的损伤状况，其结构简单，易于监测；2)本监测系统采用快速信号处理方法，对所采集的数据信号进行快速分析与判断，对数据进行缓存和道轨尖轨状态的实时显示；3)本监测系统可实时在线监测多个轨道尖轨的损伤程度与断裂部位，获得不同的特征信号以实时监测铁路状态；4)本监测系统采用全光纤探测技术，可避免电磁干扰，并且易于复用，可进行准分布式的多点监测，成本较低，性能稳定可靠，大大提高了铁路轨道管理水平。附图说明图1是监测系统整体结构示意图。1.线型密封金属毛细管；2.惰性气体；3.光纤压力温度复合传感器；4.传输光缆；5.高强度粘接剂；6.信号采集与传输单元；7.光纤压力温度复合传感信号解调单元；8.计算机。具体实施方式下面结合附图与实施例对本技术的技术方案进行说明。如图1所示，本技术所述一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统，包括线型密封金属毛细管1、光纤压力温度复合传感器3、传输光缆4、信号采集与传输单元6、光纤压力温度复合传感信号解调单元7与计算机8，线型密封金属毛细管1内填充有惰性气体2，光纤压力温度复合传感器3安装于线型密封金属毛细管1的一端端部上，线型密封金属毛细管1通过高强度粘接剂5粘接于轨道轨腰或其它易断裂的部位上，光纤压力温度复合传感器3通过传输光缆4连接于信号采集与传输单元6，信号采集与传输单元6连接于光纤压力温度复合传感信号解调单元7，光纤压力温度复合传感信号解调单元7连接于计算机8。以上所述构成本技术基本结构。本技术采用这样的结构设置，将光纤压力温度复合传感器3安装于线型密封金属毛细管1的一端端部上，构成光纤线型压力温度复合传感探头，可以实时探测线型密封金属毛细管1内的惰性气体2的压力和温度，线型密封金属毛细管1通过高强度粘接剂5粘接于轨道轨腰或其它易断裂的部位上，当轨道尖轨断裂时，会引起线型密封金属毛细管1一起折弯断裂，从而导致光纤压力温度复合传感器3监测到的惰性气体2的压力急剧下降，据此可实时监测轨道断裂部位和断裂时间，光纤压力温度复合传感器3获取到的压力信号通过传输光缆4实时传输到信号采集与传输单元6，然后传输到远离铁路的道轨监测室的光纤压力温度复合传感信号解调单元7中，获得相应的数字信号，由光纤压力温度复合传感信号解调单元7将信号传送到计算机8，与预先设定的阈值进行比较，判断道轨尖轨的损伤程度与损伤部位，并实现预警和报警。实际应用中，惰性气体2作用于光纤压力温度复合传感器3的复合敏感单元。实际应用中，光纤压力温度复合传感信号解调单元7及时解耦出惰性气体2压力和温度，当气体压力低于预设阈值时，系统报警。实际应用中，本监测系统通过同一台仪表，采用波分、时分、空分混合复用技术，可以同时监测大量尖轨运行状态。实际应用中，本监测系统可实时在线监测多个轨道尖轨的损伤程度与断裂部位，获得不同的特征信号以实时监测铁路状态。实际应用中，本监测系统采用全光纤探测技术，可避免电磁干扰，并且易于复用，可进行准分布式的多点监测，成本较低，性能稳定可靠，大大提高了铁路轨道管理水平。更具体而言，所述光纤压力温度复合传感器3的复合敏感单元包括两种类型，一种为光纤F-P复合敏感单元，另一种为两个串联且不同波长的FBG构成的压力温度复合敏感单元，两个FBG分别感受压力和温度。更具体而言，所述线型密封金属毛细管1的管径为2～5mm，管壁厚度为0.5mm左右，管材采用较低的金属或有机材料制成。采用这样的结构设置，使线型密封金属毛细管1易于断裂。更具体而言，所述惰性气体2包括气压为0.15～0.35Mpa的氩气。实际应用中，惰性气体2也可以采用其它气压为0.15～0.35Mpa的惰性气体。以上对本技术实施例中的技术方案进行了描述，但本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统，其特征在于：包括线型密封金属毛细管（1）、光纤压力温度复合传感器（3）、传输光缆（4）、信号采集与传输单元（6）、光纤压力温度复合传感信号解调单元（7）与计算机（8），所述线型密封金属毛细管（1）内填充有惰性气体（2），所述光纤压力温度复合传感器（3）安装于线型密封金属毛细管（1）的一端端部上，所述线型密封金属毛细管（1）通过高强度粘接剂（5）粘接于轨道轨腰或易断裂的部位上，所述光纤压力温度复合传感器（3）通过传输光缆（4）连接于信号采集与传输单元（6），所述信号采集与传输单元（6）连接于光纤压力温度复合传感信号解调单元（7），所述光纤压力温度复合传感信号解调单元（7）连接于计算机（8）。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤线型复合传感器铁道道岔尖轨断裂实时监测系统，其特征在于：包括线型密封金属毛细管（1）、光纤压力温度复合传感器（3）、传输光缆（4）、信号采集与传输单元（6）、光纤压力温度复合传感信号解调单元（7）与计算机（8），所述线型密封金属毛细管（1）内填充有惰性气体（2），所述光纤压力温度复合传感器（3）安装于线型密封金属毛细管（1）的一端端部上，所述线型密封金属毛细管（1）通过高强度粘接剂（5）粘接于轨道轨腰或易断裂的部位上，所述光纤压力温度复合传感器（3）通过传输光缆（4）连接于信号采集与传输单元（6），所述信号采集与传输单元（6）连接于光纤压力温度复合传感信号解调单元（7），所述光纤压力温度复合传感信号解调单元（7）连接于计算机（8）。

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【专利技术属性】
技术研发人员：童杏林，金春姣，邓承伟，张翠，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42