轨道板变形监测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轨道板变形监测装置和方法，该监测装置包括光缆、紧固装置和检测主机；光缆与检测主机连接，紧固装置将轨道板划分为垂向位移测区和过渡区；在轨道板上连续设置光缆，光缆包括分别与所述垂向位移测区、过渡区相对应的垂向位移测量段和过渡段；垂向位移测量段为预拉紧状态，过渡段为自由状态；检测主机实时获取垂向位移测量段的光纤信号，并结合过渡段的光纤信号进行温度补偿，解算获得轨道板相对于底座板或支承层的垂向位移，并根据预设的报警阈值在轨道板发生位移超限时进行报警和定位。本发明专利技术通过过渡段测量结果对垂向位移测量段进行温度补偿，从而实时对轨道板的垂向位移进行监测。

Track plate deformation monitoring device and method

【技术实现步骤摘要】
轨道板变形监测装置和方法
本专利技术属于铁路运输安全监测领域，涉及光纤传感技术在无砟轨道结构监测中的应用，尤其是涉及一种轨道板变形监测装置和方法。
技术介绍
无砟轨道因结构简单、强度高、稳定性好、施工方便、维修工作量少，在高速铁路中应用广泛。以CRTSⅡ型板式无砟轨道为例，CRTSⅡ型板式无砟轨道属于中国高速铁路无砟轨道结构的一种。在钢轨以下由扣件系统、预制轨道板、高弹高强砂浆层、底座板(桥梁地段叫法)或支承层(路基地段桥梁地段叫法)等组成。单块轨道板长6450mm，宽2550mm，高200mm，板与板之间以宽窄接缝(上宽下窄，宽接缝宽度210mm，窄接缝宽度50mm)浇筑混凝土形成纵连结构。CRTSⅡ型板式无砟轨道由于轨道板端部板间宽窄接缝状态、砂浆层状态、施工锁定温度、环境温度变化等因素影响，出现了轨道板板端上拱离缝、板端接缝开裂产生离缝等病害，如不能及时发现此类问题将会给线路的正常运营带来安全隐患。现有技术中，对轨道板变形尝试使用机械类和电类的应变、位移、倾角等传感器进行监测，采取点式布设安装，因此只能覆盖选定小范围区段，不适用于长距离监测，且需要在现场为传感器或传输设备供电。现有技术中还有一种监测轨道板变形的方法，通过在相邻轨道板之间设置上拱变形传感光纤和水平变形传感光纤，当轨道板端部发生拱起变形时形成等腰三角形。结合分布式光纤传感技术原理及勾股定理解算等腰三角形的高，从而获得轨道板上拱位移即垂向位移，但这种监测方法需借助等腰三角形进行换算，因此这种位移转化方法不够直接。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种轨道板变形监测装置和方法，以解决现有技术中的问题。本专利技术的技术方案是：本专利技术的一个方面提供一种轨道板变形监测装置，该监测装置包括光缆、紧固装置和检测主机；所述光缆与检测主机连接，所述紧固装置将轨道板划分为垂向位移测区和过渡区；在轨道板上连续设置光缆，所述光缆包括分别与所述垂向位移测区、过渡区相对应的垂向位移测量段和过渡段；所述垂向位移测量段为预拉紧状态，过渡段为自由状态；其中，所述检测主机实时获取垂向位移测量段的光纤信号并结合过渡段的光纤信号，解算获得轨道板相对于底座板或支承层的垂向位移，并根据预设的报警阈值在轨道板发生位移超限时进行报警。进一步的，所述垂向位移测量段为第一垂向位移测量段，所述过渡段为第一过渡段；所述紧固装置包括第一锚固件、第一紧固件、连接线、第一转换器、第一连接件和第二连接件；将第一垂向位移测量段的起始端通过第一连接件与连接线连接，连接线通过第一转换器垂向与第一紧固件相连，第一紧固件将连接线紧固于底座板或支承层上；第一垂向位移测量段的末端通过第一锚固件固定于轨道板上并经过第一锚固件后连接所述第一过渡段的起始端；第一过渡段的末端跨过宽窄接缝继续延伸并通过第二连接件与下一块轨道板的第一垂向位移测量段相连；以此类推，使光缆沿纵向即轨道板的铺设方向延伸。进一步的，所述垂向位移测量段为第二垂向位移测量段，所述过渡段包括第二过渡段和第三过渡段，所述紧固装置包括第二紧固件、第三紧固件、第二转换器和第二锚固件；所述第二紧固件位于第一宽窄接缝的下方，所述第三紧固件位于第二宽窄接缝的下方；所述第二转换器位于轨道板上；第二紧固件的一端连接第二过渡段的末端；第二紧固件的另一端连接第二垂向位移测量段的起始端，并将第二垂向位移测量段的起始端固定于底座板或支承层上；第二垂向位移测量段经过第二转换器后转弯并在第二转换器下形成垂向布设，该第二垂向位移测量段的末端纵向布设并利用第二锚固件固定在轨道板上，第二垂向位移测量段的末端经过第二锚固件后连接至第三过渡段的起始端，第三过渡段的末端与第三紧固件连接；以此类推，使光缆沿纵向即轨道板铺设方向延伸。进一步的，在轨道板相对于底座板或支承层发生垂向变形时，所述紧固装置将变形引起的垂向位移转换为垂向位移测量段的光缆在长度方向上的伸缩变化量。进一步的，所述光缆的垂向位移测量段和过渡段的延伸方向与轨道板的延伸方向一致，且布置在轨道板的侧面。进一步的，所述光缆的垂向位移测量段、过渡段的长度不小于检测主机空间分辨率所识别的有效长度。进一步的，所述装置还包括报警装置，用于对发生位移超限的轨道板的位置或编号进行报警。进一步的，所述第二转换器位于轨道板上的端部并靠近宽窄接缝处。本专利技术的另一个方面提供一种轨道板变形监测方法，其中，轨道板划分为垂向位移测区和过渡区；在轨道板上连续设置光缆，所述光缆包括分别与所述垂向位移测区、过渡区相对应的垂向位移测量段和过渡段；该监测方法包含以下步骤：在初始状态下，采集光缆的光纤布里渊频率，将该光缆的光纤布里渊频率作为基准值，其中垂向位移测量段的初始光纤布里渊频率为vB01，过渡段的初始光纤布里渊频率为vB0t；实时获取光纤布里渊频率，并结合所述垂向位移测量段的初始光纤布里渊频率为vB01，过渡段的初始光纤布里渊频率为vB0t，计算得到垂向位移测量段的光纤布里渊频移为ΔvB1，过渡段的光纤布里渊频移为ΔvBt；利用过渡段的光纤布里渊频移ΔvBt对垂向位移测量段进行温度补偿，得到垂向位移测量段由应变变化引起的光纤布里渊频移ΔvB1(ε1)；根据光纤布里渊频移ΔvB1(ε1)与应变之间的关系，解算得到垂向位移测量段当前的应变变化量Δε1；根据垂向位移测量段当前的应变变化量Δε1，计算得到轨道板相对于底座板或支承层的垂向位移值y1。本专利技术实施例通过将轨道板分成垂向位移测区和过渡区，光缆布设于轨道板侧面形成垂向位移测量段和过渡段，并通过过渡段测量结果对垂向位移测量段进行温度补偿，从而实时对轨道板的垂向位移进行监测。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种轨道板变形监测装置的侧面示意图；图2是本专利技术的一个实施例提供的一种轨道板变形监测方法的示意图；图3是本专利技术的另一个实施例提供的一种轨道板变形监测的侧面示意图。其中，1为轨道板；2为砂浆层；3为底座板或支承层；4为宽窄接缝(包括4-1为第一宽窄接缝、第二宽窄接缝4-2)；5为第一紧固件；6为连接线；7为第一转换器；8为第一锚固件；9为连接件(包含第一连接件9-1和第二连接件9-2)；10为第一垂向位移测量段；11为第一过渡段；12为第二紧固件；13为第三紧固件；14为第二转换器；15为第二锚固件；16为第二垂向位移测量段；17为第二过渡段；18为第三过渡段。具体实施方式下面结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本专利技术的保护范围之内。本实施例的轨道板变形监测的装置可以应用于无砟轨道结构上，为了便于解释说明以下实施例所涉及的垂向和纵向，下面将将要描述本实施例中的“垂向”和“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道板变形监测装置，其特征在于：该监测装置包括光缆、紧固装置和检测主机；所述光缆与检测主机连接，所述紧固装置将轨道板划分为垂向位移测区和过渡区；/n在轨道板上连续设置光缆，所述光缆包括分别与所述垂向位移测区、过渡区相对应的垂向位移测量段和过渡段；/n所述垂向位移测量段为预拉紧状态，过渡段为自由状态；/n其中，所述检测主机实时获取垂向位移测量段的光纤信号并结合过渡段的光纤信号，解算获得轨道板相对于底座板或支承层的垂向位移，并根据预设的报警阈值在轨道板发生位移超限时进行报警。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道板变形监测装置，其特征在于：该监测装置包括光缆、紧固装置和检测主机；所述光缆与检测主机连接，所述紧固装置将轨道板划分为垂向位移测区和过渡区；
在轨道板上连续设置光缆，所述光缆包括分别与所述垂向位移测区、过渡区相对应的垂向位移测量段和过渡段；
所述垂向位移测量段为预拉紧状态，过渡段为自由状态；
其中，所述检测主机实时获取垂向位移测量段的光纤信号并结合过渡段的光纤信号，解算获得轨道板相对于底座板或支承层的垂向位移，并根据预设的报警阈值在轨道板发生位移超限时进行报警。


2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述垂向位移测量段为第一垂向位移测量段，所述过渡段为第一过渡段；
所述紧固装置包括第一锚固件、第一紧固件、连接线、第一转换器、第一连接件和第二连接件；
将第一垂向位移测量段的起始端通过第一连接件与连接线连接，连接线通过第一转换器垂向与第一紧固件相连，第一紧固件将连接线紧固于底座板或支承层上；
第一垂向位移测量段的末端通过第一锚固件固定于轨道板上并经过第一锚固件后连接所述第一过渡段的起始端；
第一过渡段的末端跨过宽窄接缝继续延伸并通过第二连接件与下一块轨道板的第一垂向位移测量段相连；以此类推，使光缆沿纵向即轨道板的铺设方向延伸。


3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述垂向位移测量段为第二垂向位移测量段，所述过渡段包括第二过渡段和第三过渡段，所述紧固装置包括第二紧固件、第三紧固件、第二转换器和第二锚固件；
所述第二紧固件位于第一宽窄接缝的下方，所述第三紧固件位于第二宽窄接缝的下方；所述第二转换器位于轨道板上；
第二紧固件的一端连接第二过渡段的末端；第二紧固件的另一端连接第二垂向位移测量段的起始端，并将第二垂向位移测量段的起始端固定于底座板或支承层上；
第二垂向位移测量段经过第二转换器后转弯并在第二转换器下形成垂向布设，该第二垂向位移测量段的末端纵向布设并利用第二锚固件固定在轨道板上，第二垂向位移测量段的末端经过第二锚固件后连接至第三过渡段的起始端，第三过渡段...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩自力，柴雪松，冯毅杰，王智超，暴学志，凌烈鹏，冯仲伟，刘艳芬，江成，时佳斌，姜子清，刘浩，张文达，
申请(专利权)人：中铁科学技术开发有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，中国铁道科学研究院集团有限公司，中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11