无砟轨道板温度高速动态测量系统技术方案

本发明专利技术提出一种无砟轨道板温度高速动态测量系统，用于测量无砟轨道板温度，无砟轨道板温度高速动态测量系统安装于列车的底部，包括：光信息采集模块，用于采集无砟轨道板的采样点的光谱信息，并将其传输给所述光电测温模块；光电测温模块，用于将光谱信息转换为电信号，并根据电信号计算所述采样点的温度；所述控温箱，用于调节所述光电测温模块的工作环境的温度。通过本发明专利技术的无砟轨道板温度高速动态测量系统，以列车为载体，可以高速实时测量铁道线路无砟轨道板温度，在高温或严寒环境(低温‑40℃到高温60℃温度范围)下列车速度400km/h双向(正向和反向)行车条件下，以250mm等距离空间采样测量无砟轨道板温度。

High speed dynamic measurement system for ballastless track plate temperature

A high-speed dynamic measurement system for ballastless track plate temperature is proposed, which is used to measure the temperature of ballastless track plate. The high-speed dynamic measurement system of ballastless track plate temperature is installed at the bottom of the train, including the optical information acquisition module, which is used to collect the light spectrum information of the sampling point of the ballastless track plate and transmit it to the optoelectronic. A temperature measuring module; a photoelectric temperature measurement module used to convert the spectral information into an electrical signal and calculate the temperature of the sampling point according to an electrical signal; the temperature control box is used to adjust the temperature of the working environment of the photoelectric temperature measurement module. Through the high-speed dynamic measurement system of the ballastless track plate, the temperature of the ballastless track plate of railway line can be measured at high speed in real time. Under the condition of high temperature or cold environment (low temperature 40 C to high temperature 60 C), the train speed can be measured at high speed. Under the condition of two-way (positive and reverse) train speed 400km/h, the distance space of the train is at the same distance. Sampling and measuring the temperature of ballastless track plate.

【技术实现步骤摘要】
无砟轨道板温度高速动态测量系统
本专利技术涉及无砟轨道板的温度检测领域，尤其涉及一种无砟轨道板温度高速动态测量系统。
技术介绍
高速铁路轨道结构的稳定性、平顺性直接影响到高速铁路的运行安全。无砟轨道板作为高速铁路的主要轨道结构形式，长时间暴露在大气中，受到大气温度、太阳辐射、降水及其它环境因素的综合影响，在气温和太阳辐射等外界因素的作用下轨道板会出现不均匀的温度分布，产生较大的温度应力，进而造成混凝土开裂及结构变形等病害，严重影响轨道的几何平顺性，甚至威胁列车的安全。准确快速掌握无砟轨道板温度变化，使其在可控的安全范围，是保证高速铁路行车安全的重要因素。图7为现有的无砟轨道板温度测量系统的结构示意图，如图7所示，包括：太阳能供电单元1、主控单元2、室外气象参数采集单元3、电源隔离单元4、电磁隔离芯片8、若干温度采样单元6和远程服务器7，太阳能供电单元1分别与主控单元2、室外气象参数采集单元3及电源隔离单元4相连接；电源隔离单元4与每一个温度采样单元6均相连接，每一个温度采样单元6均通过485总线5与电磁隔离芯片8相连接及每一个温度采样单元6均与设在轨道板下方的温度传感器9相连接；电磁隔离芯片8通过485总线5或CAN总线与主控单元2双向通讯连接，并且，主控单元2和室外气象参数采集单元3均通过无线网络与远程服务器7分别通讯连接。目前现有的无砟轨道板温度静态测量系统工作原理，温度传感器9通常是热电偶或分布式光纤温度传感器，将温度采样单元6分布式固定在选定长度的一段无砟轨道板表面，静态观察一定时间，温度采样单元6测量出此段轨道板表面的温度，然后将温度数据传输给远程服务器7。目前无砟轨道板温度测量手段单一，通常采用热电偶、分布式光纤温度传感器静态测量某一段无砟轨道板的温度。静态测量轨道板温度受到铁路线上道作业时间、温度传感器布置空间、铁路线路里程距离等因素限制。无砟轨道板温度静态测量系统在铁道线路现场使用的温度传感器数量多、系统结构复杂；温度测量响应时间长、易受到外界因素干扰；使用范围受到铁道线路上道作业时间、温度传感器布置空间、铁路线路里程距离等因素限制。上述因素导致每次现场实施作业都需要前期准备、现场搭建、后期处理，耗费大量人力和时间，同时人员在铁道线路上作业存在很大的安全风险。我国铁路里程长、跨越地形结构复杂，无砟轨道板温度静态测量不便于及时全面对整条线路的轨道板温度与轨道几何不平顺进行研究。目前还没有无砟轨道板温度高速动态测量相关技术研究。
技术实现思路
为了解决现有技术中缺乏高速测量无砟轨道板温度的技术问题，本专利技术提出了一种无砟轨道板温度高速动态测量系统，以高速实时测量铁道线路无砟轨道板温度。本专利技术的无砟轨道板温度高速动态测量系统，用于测量无砟轨道板温度，无砟轨道板温度高速动态测量系统安装于列车的底部，包括：所述无砟轨道板温度高速动态测量系统安装于列车的底部，包括：光信息采集模块、光电测温模块、控温箱；所述光信息采集模块，用于采集无砟轨道板的采样点的光谱信息，并将其传输给所述光电测温模块；所述光电测温模块，用于将所述光谱信息转换为电信号，并根据所述电信号计算所述采样点的温度；所述控温箱，用于调节所述光电测温模块的工作环境的温度。进一步的，所述光信息采集模块包括：激光测距传感器、红外光学透镜组、转动控制器、转动舵机；所述激光测距传感器，用于实时获取所述红外光学透镜组与所述采样点的测量距离；所述转动控制器，用于根据所述红外光学透镜组与采样点的测量距离实时计算所述转动舵机转动的角度、速度，使测量距离等于所述红外光学透镜组的焦距；所述红外光学透镜组，用于采集所述采样点的光谱信息，并将其通过光纤传输至光电测温模块。进一步的，所述光电测温模块，包括：光电探测器及外围计算电路板，所述光电探测器用于将所述光谱信息转换为电信号，所述外围计算电路板用于将所述电信号进行放大及数据处理，以计算目标点温度。进一步的，所述光电测温模块设置于所述控温箱内，所述控温箱内部还设置有：温度控制芯片、温度传感器、电加热片、风扇、通风门；所述温度控制芯片，用于根据所述温度传感器采集控温箱内的温度，控制所述电加热片、风扇、通风门的开启与关闭，当所述控温箱内的温度低于设定温度时，开启电加热片，当所述控温箱内的温度高于设定温度时，开启所述风扇与通风门。进一步的，还包括绝热板，用于热隔离所述温度控制芯片与所述温度传感器、电加热片、风扇。进一步的，还包括：通风缓冲腔，设置于垂直于列车行进方向，且在所述列车移动中具正风压的控温箱的壁板上；所述通风缓冲腔，设置有多个通风门，每个通风门通过电机控制转动开合，用于将所述列车移动中，所述控温箱外部风压产生的气流缓冲后引入至所述控温箱内。进一步的，所述控温箱垂直于列车行进方向的壁板分别设置有多个通风门，每个通风门通过电机控制转动开合。进一步的，所述光电测温模块设置于所述通风门的风路上。进一步的，还包括：散热器，覆盖于所述光电测温模块的背部。进一步的，所述散热器的散热齿为鱼鳞状。本专利技术的技术效果在于，通过本专利技术的无砟轨道板温度高速动态测量系统，以列车为载体，可以高速实时测量铁道线路无砟轨道板温度，在高温或严寒环境(低温-40℃到高温60℃温度范围)下列车速度400km/h双向(正向和反向)行车条件下，以250mm等距离空间采样测量无砟轨道板温度。采用自行调焦的光信息采集模块，为更好的获取目标点光谱信息，避免微小距离变动产生的失焦，采用两个激光测距传感器测定被测目标与瞄准器在光轴上的距离，反馈控制瞄准器前后转动以实现动态调焦。另外，本专利技术的无砟轨道板温度高速动态测量系统，不仅适用于高速铁路无砟轨道板温度测量，也适用于客运专线、城市轨道交通的无砟轨道板温度测量，此外，本系统也适用于铁路轨道钢轨温度高速动态测量，高速公路路面温度高速动态测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的无砟轨道板温度高速动态测量系统的结构示意图。图2为本专利技术另一实施例的无砟轨道板温度高速动态测量系统的结构示意图。图3为本专利技术另一实施例的无砟轨道板温度高速动态测量系统的红外光学透镜组调焦原理图。图4为本专利技术另一实施例的无砟轨道板温度高速动态测量系统的散热器的三视图。图5为本专利技术另一实施例的无砟轨道板温度高速动态测量系统的第一风路示意图。图6为本专利技术另一实施例的无砟轨道板温度高速动态测量系统的第一风路及第二风路示意图。图7为现有的无砟轨道板温度测量系统的结构示意图。附图标号：光电测温模块100散热器110光纤120光电探测器130外围计算电路板140光信息采集模块200激光测距传感器210红外光学透镜组220转动舵机230控温箱300温度控制芯片310温度传感器311压强传感器312电加热片313绝热层314风扇315通风门316通风缓冲腔317列车400无砟轨道板500采样点510太阳能供电单元1主控单元2室外气象参数采集单元3电源隔离单元4485总线5温度采样单元6远程服务器7电磁隔离芯片8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无砟轨道板温度高速动态测量系统，用于测量无砟轨道板温度，其特征在于，所述无砟轨道板温度高速动态测量系统安装于列车的底部，包括：光信息采集模块、光电测温模块、控温箱；所述光信息采集模块，用于采集无砟轨道板的采样点的光谱信息，并将其传输给所述光电测温模块；所述光电测温模块，用于将所述光谱信息转换为电信号，并根据所述电信号计算所述采样点的温度；所述控温箱，用于调节所述光电测温模块的工作环境的温度。

【技术特征摘要】
1.一种无砟轨道板温度高速动态测量系统，用于测量无砟轨道板温度，其特征在于，所述无砟轨道板温度高速动态测量系统安装于列车的底部，包括：光信息采集模块、光电测温模块、控温箱；所述光信息采集模块，用于采集无砟轨道板的采样点的光谱信息，并将其传输给所述光电测温模块；所述光电测温模块，用于将所述光谱信息转换为电信号，并根据所述电信号计算所述采样点的温度；所述控温箱，用于调节所述光电测温模块的工作环境的温度。2.根据权利要求1所述的无砟轨道板温度高速动态测量系统，其特征在于，所述光信息采集模块包括：激光测距传感器、红外光学透镜组、转动控制器、转动舵机；所述激光测距传感器，用于实时获取所述红外光学透镜组与所述采样点的测量距离；所述转动控制器，用于根据所述红外光学透镜组与采样点的测量距离实时计算并控制所述转动舵机转动的角度、速度，使测量距离等于所述红外光学透镜组的焦距；所述红外光学透镜组，用于采集所述采样点的光谱信息，并将其通过光纤传输至光电测温模块。3.根据权利要求1所述的无砟轨道板温度高速动态测量系统，其特征在于，所述光电测温模块，包括：光电探测器及外围计算电路板，所述光电探测器用于将所述光谱信息转换为电信号，所述外围计算电路板用于将所述电信号进行放大及数据处理，以计算目标点温度。4.根据权利要求1所述的无砟轨道板温度高速动态测量系统，其特征在于，所述光电测温模块设置于所述控温箱内，所述控温箱内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琰，刘维桢，赵延峰，王昊，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院，中国铁道科学研究院基础设施检测研究所，北京铁科英迈技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11