一种用于钢轨形变监测的特殊光缆制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于钢轨形变监测的特殊光缆，由双芯不锈钢光单元、不锈钢外铠、第一紧包光纤、第二紧包光纤、固体填充物构成，所述的双芯不锈钢光单元与第一紧包光纤、第二紧包光纤通过固体填充物一起封装固定于不锈钢外铠上；所述的不锈钢外铠和铁轨之间利用特殊的焊接设备进行固定。本实用新型专利技术的有益效果为：其环境适应性强，布设方式特别，其设计方案属于国内首创，具有较高的设计水平和较强的工程实施性；且光缆以点焊、连续焊的方式固定于钢轨表面，其设计寿命长、结构强度大，能够适应野外潮湿、光照、高温、雨水浸蚀等恶劣条件以及高铁通过时产生的振动、真空吸附等不利条件的影响，实现钢轨形变在线监测。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

—种用于钢轨形变监测的特殊光缆
本技术涉及光缆领域，主要是一种用于钢轨形变监测的特殊光缆，主要应用 于轨道交通监测领域。
技术介绍
近几年，我国高速铁路建设飞速发展，高速通行列车对钢轨的结构安全提出了很 高要求，受地质病害、路基变形以及钢轨自身缺陷等条件的影响，钢轨存在发生断裂、弯曲 形变的风险，严重危害高铁运行安全。所以，需要对高铁钢轨的状态进行实时在线监测，在 钢轨出现较大形变或具有较大形变趋势的时候提供预警，保障高铁运行安全。目前，国外已有钢质结构体应变测试光缆的应用，用于监测钢质桥梁的应变、振动 等参量，光缆价格非常昂贵，只能用于试验测试，不适宜大规模的工程应用。国内用于常规 通信的皮线缆已经进行了相关被测物的应变测试，能够准确反映被测物体的形变或应变变 化趋势，其成本低廉，但皮线缆耐侧压能力、抗拉强度都不能适应野外工程应用的要求，并 且皮线缆和钢轨之间只能采用环氧树脂等粘接剂进行固定，无法长期适应野外恶劣环境条 件及振动、真空吸附等不利条件的影响。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种为满足钢轨应变测 试及降低光缆成本、满足大规模工程应用的需要的用于钢轨形变监测的特殊光缆。本技术的目的是通过如下技术方案来完成的，它由双芯不锈钢光单元、不锈 钢外铠、第一紧包光纤、第二紧包光纤、固体填充物构成，所述的双芯不锈钢光单元与第一 紧包光纤、第二紧包光纤通过固体填充物一起封装固定于不锈钢外铠上；所述的不锈钢外 铠和铁轨之间利用特殊的焊接设备进行固定。作为优选，所述的双芯不锈钢光单元由两根芯组成，其中一根芯用于测试，另一根 芯备用。作为优选，所述的第一紧包光纤和第二紧包光纤，其中第一紧包光纤用于测试，第 二紧包光纤备用。本技术的有益效果为采用该方案的特殊光缆，其环境适应性强，布设方式特 别，其设计方案属于国内首创，具有较高的设计水平和较强的工程实施性；且光缆以点焊、 连续焊的方式固定于钢轨表面，其设计寿命长、结构强度大，能够适应野外潮湿、光照、高 温、雨水浸蚀等恶劣条件以及高铁通过时产生的振动、真空吸附等不利条件的影响，实现钢 轨形变在线监测。附图说明图1是本技术的结构示意图。附图中的标号分别为1、双芯不锈钢光单元；2、不锈钢外铠；3、第一紧包光纤；4、第二紧包光纤；5、固体填充物。具体实施方式下面将结合附图对本技术做详细的介绍如附图1所示，本技术由双芯 不锈钢光单元1、不锈钢外铠2、第一紧包光纤3、第二紧包光纤4、固体填充物5构成，所述 的双芯不锈钢光单元I与第一紧包光纤3、第二紧包光纤4通过固体填充物5 —起封装固 定于不锈钢外铠2上；所述的不锈钢外铠2和铁轨之间利用特殊的焊接设备进行固定，固定 强度高，环境适应性强。双芯不锈钢光单元I用于温度补偿，其中一根芯用于测试，另一根 芯备用；第一紧包光纤3和第二紧包光纤4，其中一根测试，另一根备用；固体填充物5用于 保障应变光纤的协调形变。和普通皮线缆相比，不锈钢外铠2给光缆提供了较高的耐侧压 强度和耐拉强度。固体填充物5提供了协调应变能力，同时对应变光纤和温补光纤提供保 护。本技术所提出的钢轨形变监测光缆，采用不锈钢外铠2，提高了耐侧压强度和 耐拉强度；光缆在成缆时要同步填充凝胶，可以提供协调形变，同时对光纤形成保护。最终 的光缆方型剖面形状通过特殊设计的模具，由前期拉制的圆形剖面光缆通过一定的拉制方 式拉制而成。圆型剖面半径为r，方型剖面长度为a，宽度为b，则有如下关系a+b= τι r光缆采用不锈钢外铠2，除了结构强度增加外，还和铁轨之间提供了特殊的固定方 式，提高了光缆固定的可靠性和环境适应性。此外，由于不锈钢外铠应变测试光缆特殊的固定方式，其同样适用于大型钢铁结 构的应变监测，如桥梁的箱梁、斜拉索以及钢结构建筑物等，可以在被监测构件上进行分布 式布放，形成一定规模的监测网络，实现在线监测。本技术实现的第一步是制做截面半径为r的双芯不锈钢光单元1，在双芯不 锈钢光单元I制做的同时将第一紧包光纤3和第二紧包光纤4 一起封装在不锈钢外铠2内， 制做过程中双芯不锈钢光单元I内部不再填充常用的油膏，而代之填充一定配比聚氨酯凝 胶或其他固化后强度适中的环氧树脂凝胶，即固体填充物5。由于凝胶固化后其外形不容易 发生变化，所以要在凝胶固化前对制作的圆形光单元用方型模具进行冷拉成型，考虑到一 次拉制光缆成型后，由于残余应力存在，沿光缆长度方向上的截面形状可能不完全一致，需 要用同样规格的模具再次冷拉处理。对成型后的光缆，在凝胶固化前宜先在较大的空间里 存放，待其固化后再收绕在缆盘上。本技术不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡 是采用本技术所提供的结构设计，都是本技术的一种变形，均应认为在本实用新 型保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钢轨形变监测的特殊光缆，由双芯不锈钢光单元（1）、不锈钢外铠（2）、第一紧包光纤（3）、第二紧包光纤（4）、固体填充物（5）构成，其特征在于：所述的双芯不锈钢光单元（1）与第一紧包光纤（3）、第二紧包光纤（4）通过固体填充物（5）一起封装固定于不锈钢外铠（2）上；所述的不锈钢外铠（2）和铁轨之间利用特殊的焊接设备进行固定。

【技术特征摘要】
1.一种用于钢轨形变监测的特殊光缆，由双芯不锈钢光单元(I)、不锈钢外铠(2)、第一紧包光纤(3)、第二紧包光纤(4)、固体填充物(5)构成，其特征在于所述的双芯不锈钢光单元(I)与第一紧包光纤(3)、第二紧包光纤(4)通过固体填充物(5)—起封装固定于不锈钢外铠(2)上；所述的不锈钢外铠(2)和铁轨之间利用特殊的焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑卫兵，葛辉良，郑欢，赵勇，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：实用新型
国别省市：