可監測裂紋和變形的鋼軌的製作方法
2023-09-23 11:30:00 5
專利名稱：可監測裂紋和變形的鋼軌的製作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路交通技術領域，尤其涉及一種鋼軌用新型的可監測裂紋和變形的 鋼軌。
背景技術：
隨著鐵路運量的不斷增加，鋼軌的磨耗日益嚴重。鋼軌的磨損可導致軌道的變形 加劇甚至發生斷軌現象。世界各國對鋼軌的磨耗和變形都有嚴格的控制。但是目前缺少一種有效的方法實時監測鋼軌的變形狀態並捕獲鋼軌裂紋的發生。 發明專利01224941. 6公開了一種鋼軌動態變形測量裝置，其技術方案是採用在鋼軌上安 裝兩個支座並在支座之間安裝位移傳感器，通過位移傳感器檢測支座之間的位移而得出鋼 軌的變形。該技術方案可以監測鋼軌變形的距離短，無法實現長距離、分布式的監測，從而 無法判斷斷軌發生的位置。專利申請200810043510. 1「一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置及 其地面在線監測方法」公開了一種在地面安裝的在線監測裝置，其技術方案是通過在軌道 下方和軌道旁邊分別安裝傳感器組來實現對鋼軌的監測。該方案需要安裝大量的傳感器， 施工難度大，同樣無法對長距離線路實現實時監測。並且，上述兩種技術方案均採用電學傳 感器，在電氣化鐵路段受到電磁幹擾嚴重，信號無法遠距離傳輸。因此，本發明提出一種可監測裂紋和變形的鋼軌，利用光纖可以長距離傳輸、傳感 與傳輸一體化的特點，將其用於鋼軌變形和裂紋的監測。這是保障鐵路線路正常運營，實現 鋼軌變形和裂紋實時、自動檢測所必須解決的關鍵技術問題。
發明內容
(一)要解決的技術問題有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種可監測裂紋和變形的鋼軌，以解決鋼 軌變形和裂紋實時自動檢測、信號長距離傳輸的問題。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種可監測裂紋和變形的鋼軌，該可監測裂紋和變形的鋼軌包括鋼軌10，用於作為軌道列車行駛的軌道；安裝於鋼軌10底部的至少一根光纖20，用於感受鋼軌10的變形和裂紋情況；以 及解調設備30，用於監測鋼軌10的變形和裂紋情況。上述方案中，所述鋼軌10的底部進一步開有沿鋼軌10縱向的凹槽11，用於布設光 纖20。上述方案中，所述光纖20上進一步通過相位掩模法寫入光纖光柵，用於感受鋼軌 10溫度的變化。上述方案中，所述解調設備30是基於光纖布裡淵散射的時域分析儀或時域反射計，根據光纖中的布裡淵散射波長的變化來監測光纖感受到的應變或溫度。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果1、本發明提供的這種可監測裂紋和變形的鋼軌，通過複合光纖實現了鋼軌變形和 裂紋實時自動檢測。2、本發明提供的這種可監測裂紋和變形的鋼軌，通過複合光纖實現了鋼軌變形和 裂紋的分布式檢測。3、本發明提供的這種可監測裂紋和變形的鋼軌，通過複合光纖解決了信號的抗電 磁幹擾問題，是監測信號可遠距離傳輸。4、本發明提供的這種可監測裂紋和變形的鋼軌，工藝簡單、施工方便。
圖1為本發明提供的可監測裂紋和變形的鋼軌的示意圖。圖2為依照本發明第一實施例提供的可監測裂紋和變形的鋼軌的斷面剖視圖。圖3為依照本發明第二實施例提供的可監測裂紋和變形的鋼軌的斷面剖視圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照 附圖，對本發明進一步詳細說明。如圖1和圖2所示，圖1為本發明提供的可監測裂紋和變形的鋼軌的示意圖，圖2 為依照本發明第一實施例提供的可監測裂紋和變形的鋼軌的斷面剖視圖。該可監測裂紋和變形的鋼軌包括鋼軌10，用於作為軌道列車行駛的軌道並安放 光纖20 ；安裝於鋼軌10底部的至少一根光纖20，用於感受鋼軌10的變形和裂紋情況；解調 設備30，用於監測鋼軌10的變形和裂紋情況。解調設備30可以是基於光纖布裡淵散射的 時域分析儀或時域反射計，根據光纖中的布裡淵散射波長的變化來監測光纖感受到的應變 或溫度。鋼軌10的底部可以進一步開有沿鋼軌10縱向的凹槽11，用於布設光纖20。光纖 20上可以進一步通過相位掩模法寫入光纖光柵，用於感受鋼軌10溫度的變化。此時解調設 備30可解調出光纖光柵輸出光信息隨溫度變化的情況，從而實現溫度的監測並對光纖20 所監測的應變進行溫度補償。如圖1和圖3所示，圖1為本發明提供的可監測裂紋和變形的鋼軌的示意圖，圖3 為依照本發明第二實施例提供的可監測裂紋和變形的鋼軌的斷面剖視圖。該可監測裂紋和變形的鋼軌包括鋼軌10，用於作為軌道列車行駛的軌道並安放 光纖20 ；安裝於鋼軌10底部的至少一根光纖20，用於感受鋼軌10的變形和裂紋情況；解調 設備30，用於監測鋼軌10的變形和裂紋情況。解調設備30可以是基於光纖布裡淵散射的 時域分析儀或時域反射計，根據光纖中的布裡淵散射波長的變化來監測光纖感受到的應變 或溫度。鋼軌10的底部可以進一步開有沿鋼軌10縱向的凹槽11，用於布設光纖20。與實 施方式一不同的是，凹槽11可以不止一條，除用於感受裂紋和變形的光纖20外，在其它凹槽11中可以進一步布設測溫光纖21，用於進行溫度監測和補償。需要說明的是，光纖20的安裝位置不局限於鋼軌10的底部，亦可安裝在軌頭的下 部或其他適宜的位置。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡 在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保 護範圍之內。
權利要求
1.一種可監測裂紋和變形的鋼軌，其特徵在於，該可監測裂紋和變形的鋼軌包括 鋼軌(10)，用於作為軌道列車行駛的軌道；安裝於鋼軌(10)底部的至少一根光纖(20)，用於感受鋼軌(10)的變形和裂紋情況;以及解調設備(30)，用於監測鋼軌(10)的變形和裂紋情況。
2.根據權利要求1所述的可監測裂紋和變形的鋼軌，其特徵在於，所述鋼軌(10)的底 部進一步開有沿鋼軌(10)縱向的凹槽(11)，用於布設光纖00)。
3.根據權利要求1所述的可監測裂紋和變形的鋼軌，其特徵在於，所述光纖00)上進 一步通過相位掩模法寫入光纖光柵，用於感受鋼軌(10)溫度的變化。
4.根據權利要求1所述的可監測裂紋和變形的鋼軌，其特徵在於，所述解調設備(30) 是基於光纖布裡淵散射的時域分析儀或時域反射計，根據光纖中的布裡淵散射波長的變化 來監測光纖感受到的應變或溫度。
全文摘要
本發明公開了一種可監測裂紋和變形的鋼軌，該可監測裂紋和變形的鋼軌包括鋼軌(10)，用於作為軌道列車行駛的軌道；安裝於鋼軌(10)底部的至少一根光纖(20)，用於感受鋼軌(10)的變形和裂紋情況；以及解調設備(30)，用於監測鋼軌(10)的變形和裂紋情況。利用本發明，解決了鋼軌變形和裂紋實時自動檢測、信號長距離傳輸的問題。
文檔編號B61K9/08GK102121213SQ20101061157
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者劉育梁, 孫寶臣, 張文濤, 李芳 , 杜彥良 申請人:中國科學院半導體研究所