本发明专利技术公开了一种钢轨波磨与列车轴温检测装置，包括：至少一个安装于被测列车轴箱上的光纤激光振动传感器，用于检测轴箱的振动和温度；至少一根光缆，用于连接光纤激光振动传感器和光纤干涉仪并传输光信号；光纤干涉仪，用于将光纤激光振动传感器输出的波长信号转变为相位信号；波分解复用器，用于将不同的光纤激光振动传感器输出的不同激光波长分开并根据轴箱温度改变输出光强；光电探测器，用于探测波分解复用器的输出光强，并根据光强大小检测轴箱温度；采集与解调设备，用于解调出光纤激光振动传感器的输出波长信号并还原成振动信息，并通过积分算法计算钢轨的波磨情况。本发明专利技术实现了使用同一套设备检测钢轨波磨、列车轴温的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种钢轨用新型的钢轨波磨与列车轴温检测装置。
技术介绍
轨道交通是一种重要的交通形式，包括城市轻轨交通、地铁、高速铁路、重载铁路等。随着我国轨道交通的迅速发展，运能和运量不断提高，钢轨的损伤也不断加剧。波磨就是典型的钢轨损伤之一。目前钢轨的波磨检测手段有两种，一种是人工检测。通过铁路工务段的工人沿轨道检查，靠肉眼判断和专用测量装置核查波磨深度等。这种方式效率低下且容易漏检误检。 另一种方法是采用轨检车，但是轨检车造价高昂且运行速度远低于铁路列车的常规运行速度，特别是针对高速铁路而言，轨检车将严重影响铁路的正常运营。申请号为201010177037. 3的专利技术专利公开了一种波磨检测方法，通过在列车的轴箱安装加速度计检测。但是，其中的一个重要的技术问题是，随着铁路的电气化改造，铁路沿线的电磁干扰增加，传统的电学检波器已经不能满足需要。而电磁式、电感式加速度计的测量精度也不能满足波磨高精度检测的要求。此外，列车的轴温是保障列车运行安全的一项重要参数，在行车过程中，轴温过高如不及时处理就可能造成重大恶性事故。因此，随时监测轴温对行车安全有着十分重要的作用。最初采用每到一站停车时，由检查工人用手触摸的方法判定。这种监测方式落后、工作环境差、劳动强度大、易漏检。自70年代开始，铁道部开始研制轴温自动检测器。它采用热敏电阻来进行测温，装有热敏电阻的探头置于路面以上的小箱内。但是，夏季酷暑烈日长期照射，持续的高温对热敏电阻性能寿命影响最大，可以使热敏电阻阻值改变，大大影响测量的准确性。此外，由于电磁干扰的影响，电信号的传输必须进行屏蔽。最后，现有的波磨测试和轴温测试是分开进行的。这大大增加了系统的成本和列车车载设备的体积、重量，增加了系统的复杂度，降低了系统的可靠性。因此，本专利技术提出一种钢轨波磨与列车轴温检测装置，利用光纤激光振动传感器抗电磁干扰、精度高、可同时测温的优点，将其用于钢轨波磨与列车轴温检测，解决现有系统不能同时测温、不抗电磁干扰的问题。这是保障铁路线路正常运营，钢轨波磨和轴温的自动检测所必须解决的关键技术问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种钢轨波磨与列车轴温检测装置，以解决现有铁路不能使用同一套设备检测钢轨波磨、列车轴温而增加系统复杂度、降低可靠性的问题，同时解决现有电学测试系统不抗电磁干扰、精度低的问题。(二)技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种钢轨波磨与列车轴温检测装置，该装置包括至少一个安装于被测列车轴箱上的光纤激光振动传感器10，用于检测轴箱的振动和温度；至少一根光缆20，用于连接光纤激光振动传感器和光纤干涉仪并传输光信号；光纤干涉仪30，用于将光纤激光振动传感器10输出的波长信号转变为相位信号；波分解复用器40，用于当有多个光纤激光振动传感器10同时工作时，将不同的光纤激光振动传感器10输出的不同激光波长分开并根据轴箱温度改变输出光强；光电探测器50，用于探测波分解复用器40的输出光强，并根据光强大小检测轴箱温度；采集与解调设备60，用于解调出光纤激光振动传感器10的输出波长信号并还原成振动信息，并通过积分算法计算钢轨的波磨情况。上述方案中，所述光纤激光振动传感器10的输出波长在波分解复用器40的该波长所对应的通道边缘中部位置。上述方案中，在采集与解调设备60中，通过解调出的光纤激光振动传感器10的加速度信号进行二次积分得到钢轨波磨的深度。上述方案中，所述光纤激光振动传感器10的输出波长随温度线性变化，当温度发生变化时，光纤激光振动传感器10输出波长的变化使通过波分解复用器40的光强发生变化。上述方案中，当所述光纤激光振动传感器10的输出波长处于所对应的波分解复用器40通道左侧边缘时，当温度降低，所述光纤激光振动传感器10的输出波长减小，通过波分解复用器40的光强减小；当温度升高，所述光纤激光振动传感器10的输出波长增加， 通过波分解复用器40的光强增加。上述方案中，当所述光纤激光振动传感器10的输出波长处于所对应的波分解复用器40通道右侧边缘时，当温度降低，所述光纤激光振动传感器10的输出波长减小，通过波分解复用器40的光强增加；当温度升高，所述光纤激光振动传感器10的输出波长增加， 通过波分解复用器40的光强减小。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术提供的这种钢轨波磨与列车轴温检测装置，通过光纤激光振动传感器的输出波长和探测器探测的光强，分别检测钢轨波磨和列车轴温，实现了使用同一套设备检测钢轨波磨、列车轴温的问题。2、本专利技术提供的这种钢轨波磨与列车轴温检测装置，采用光纤传感和传输，避免了电磁干扰现象，解决了现有电学测试系统不抗电磁干扰、精度低的问题。附图说明图1为本专利技术提供的钢轨波磨与列车轴温检测装置的系统图。图2为本专利技术提供的钢轨波磨与列车轴温检测装置的波分解复用器的通道与光纤激光器输出波长的关系示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1和图2所示，图1为本专利技术提供的钢轨波磨与列车轴温检测装置的系统图， 图2为本专利技术提供的钢轨波磨与列车轴温检测装置的波分解复用器的通道与光纤激光器输出波长的关系示意图。本专利技术提供的钢轨波磨与列车轴温检测装置包括至少一个安装于被测列车轴箱上的光纤激光振动传感器10，用于检测轴箱的振动和温度；至少一根光缆20，用于连接光纤激光振动传感器和光纤干涉仪并传输光信号；光纤干涉仪30，用于将光纤激光振动传感器10输出的波长信号转变为相位信号；波分解复用器40，用于当有多个光纤激光振动传感器10同时工作时，将不同的光纤激光振动传感器10输出的不同激光波长分开并根据轴箱温度改变输出光强；光电探测器50，用于探测波分解复用器40的输出光强，并根据光强大小检测轴箱温度；采集与解调设备60，用于解调出光纤激光振动传感器10的输出波长信号并还原成振动信息，并通过积分算法计算钢轨的波磨情况。本专利技术提供的钢轨波磨与列车轴温检测装置检测波磨的工作原理为在一段有源光纤上写入布拉格光栅，使之成为光纤激光器(布拉格反射激光器即DBR激光器或分布布拉格反馈激光器即DFB激光器)，光纤激光器的输出波长与其受到的振动大小成线性关系。因此，由光纤激光器制作的光纤激光振动传感器即可通过检测波长而检测振动 (其制作方法可以如本专利权人的专利“可用于陆地及水下的光纤激光检波器”，申请号 200910087349. 2)。光纤激光振动传感器的输出光经过光纤干涉仪30，经过干涉后波长的变化转为相位的变化。在采集与解调设备60中，通过相位产生载波算法等方法(如本专利权人申请的专利“数字化高精度相位检测器”，申请号200910236386. 5)，即可还原出振动信号，通过对加速度信号的二次积分来得到钢轨的波磨深度信息。本专利技术提供的钢轨波磨与列车轴温检测装置检测轴温的工作原理为如图2所示，一个三通道的波分解复用器40包括三个光通道第一通道41、第二通道42、和第三通道 43。光纤激光振动传感器10的输出波长11恰在波分解复用器40的第一通道41的通道边缘中部位置。光纤激光器的输出波长随温度线性变化，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种钢轨波磨与列车轴温检测装置，其特征在于，该装置包括：至少一个安装于被测列车轴箱上的光纤激光振动传感器（１０），用于检测轴箱的振动和温度；至少一根光缆（２０），用于连接光纤激光振动传感器和光纤干涉仪并传输光信号；光纤干涉仪（３０），用于将光纤激光振动传感器（１０）输出的波长信号转变为相位信号；波分解复用器（４０），用于当有多个光纤激光振动传感器（１０）同时工作时，将不同的光纤激光振动传感器（１０）输出的不同激光波长分开并根据轴箱温度改变输出光强；光电探测器（５０），用于探测波分解复用器（４０）的输出光强，并根据光强大小检测轴箱温度；采集与解调设备（６０），用于解调出光纤激光振动传感器（１０）的输出波长信号并还原成振动信息，并通过积分算法计算钢轨的波磨情况。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，李芳，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11
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