一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统，所述系统包括铁轨、柔性应变传感器和解调单元组成。所述柔性应变传感器安装在列车车轮压过铁轨时轨腰表面的中轴线位置，用于检测车轮压过所述柔性应变传感器位置的应变，并将应变量转换为电信号从而传输至解调单元；所述解调单元与所述柔性应变传感器连接，用于接收所述柔性应变传感器的应变量信息，检测应变量是否达到阈值，从而对列车计轴。本实用新型专利技术设计的列车计轴系统结构简单，设备成本低，且不受外界电磁环境干扰的影响。且不受外界电磁环境干扰的影响。且不受外界电磁环境干扰的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统


[0001]本技术属于列车占用检测
，涉及一种用于轨道交通系统的列车计轴系统，尤其是涉及一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统。

技术介绍

[0002]计轴设备是保证铁路系统安全运营的最重要的信号检测设备，它通过对车轮轴数的检测判断铁路区段的占用或空闲状态。计轴技术判断区段占用情况的原理如下，对于某一区间，只要计轴传感器对进入区间的列车轴数的计数结果与对离开区间的列车轴数的计数结果不相等，那么就认为此区间被占用，否则认为此区间为空闲状态。
[0003]目前铁路计轴系统中主要采用电磁式计轴传感器作为车轮经过检测的主流方案。这种计轴传感器按照其电磁系统的安装结构可分为双侧电磁式计轴传感器和单侧电磁式计轴传感器。双侧电磁式计轴传感器按照计轴信号的产生原理又可分为鉴相式和鉴幅式计轴传感器。
[0004]图1是鉴相式电磁计轴传感器的结构示意图。
[0005]鉴相式计轴传感器由励磁子系统1和感应子系统3组成，位于钢轨2外侧的励磁子系统1提供30kHz和29kHz的励磁电压。无车轮经过时励磁侧与感应侧的电压同相位；当车轮经过传感器时，传感器周围的磁场分布发生改变，导致励磁侧的电压与感应侧的电压的相位相反，对相位的变化进行检测和处理，从而形成计轴信号。
[0006]上述电磁式计轴传感器采用的磁头需用机械结构固定，磁头、固定所用机械结构体积大，传感器结构复杂，当轨底与道床距离较小时无法安装；且存在易受电磁干扰影响、设备安装维护成本高等缺陷。

技术实现思路
r/>[0007]针对上述缺点，本技术提出一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统，代替电磁计轴所采用的计轴磁头作为感知列车车轮经过的手段。
[0008]本技术可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统，由铁轨、柔性应变传感器和解调单元组成。
[0010]柔性应变传感器和解调单元之间通过电缆连接。
[0011]柔性应变传感器为薄膜、片状结构，厚度小于1mm；采用胶粘的方式与铁轨轨腰表面接触。
[0012]柔性应变传感器安装在列车车轮压过铁轨时轨腰表面的中轴线位置。
[0013]柔性应变传感器是通过在柔韧轻薄衬底材料上印刷敏感柔性纳米功能材料实现一定区域内的应变量检测，属于一种电阻式传感器，其输出电阻随着施加于传感器表面应变的增大而减小，通过特定的应变
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电阻关系，可以测量出应变大小，适用于铁轨轨腰表面的压变检测和测量。
[0014]本技术的工作原理为：当车轮压过铁轨时，铁轨轨腰产生应变，柔性应变传感器感知铁轨轨腰表面的应变，将应变量转换为电信号并传输至解调单元；解调单元接收到柔性应变传感器的应变量信息，通过检测应变量是否达到阈值时判断车轮的压过；如果铁轨应变量超过阈值，解调单元记录列车车轮压过的状态发生，从而根据车轮压过的状态信息确定车轮的轴数，进而进行计轴。
[0015]与目前广泛采用的电磁式计轴传感器相比，柔性应变传感器应用于计轴系统时具有如下优势：
[0016]1、结构简单，体积小；
[0017]2、柔性应变传感器属电阻式传感器，传感材料本身不受外界电磁环境干扰的影响；
[0018]3、设备成本低，柔性应变传感器本身结构简单，材料成本低，易于大规模制造。
[0019]本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本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，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为鉴相式电磁计轴传感器的结构示意图；
[0022]图2为一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统的结构示意图。
[0023]附图标记：1
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柔性应变传感器，2
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车轮，3
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铁轨，4
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解调单元。
具体实施方式
[0024]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]参照图2，一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统，由铁轨3、柔性应变传感器1和解调单元4组成。
[0026]柔性应变传感器1和解调单元4之间通过电缆连接。
[0027]柔性应变传感器1为薄膜、片状结构，厚度小于1mm；采用胶粘的方式与铁轨轨腰表面接触。
[0028]柔性应变传感器1安装在列车车轮2压过铁轨3时轨腰表面的中轴线位置。
[0029]该装置的工作原理为：当车轮2压过铁轨3时，铁轨3轨腰产生应变，柔性应变传感器1感知铁轨3轨腰表面的应变，将应变量转换为电信号并传输至解调单元4，解调单元4接收到柔性应变传感器的应变量信息，通过检测应变量是否达到阈值判断车轮2的压过，如果
铁轨3应变量超过阈值，解调单元4记录列车车轮2压过的状态发生，从而根据车轮2压过的状态信息确定车轮2的轴数，进而进行计轴。
[0030]尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性应变传感器的列车计轴系统，其特征在于，所述系统包括铁轨(3)、柔性应变传感器(1)和解调单元(4)组成，其中，所述柔性应变传感器(1)安装在列车车轮(2)压过铁轨(3)时轨腰表面的中轴线位置，用于检测车轮(2)压过所述柔性应变传感器(1)位置的应变，并将应变量转换为电信号从而传输至解调单元(4)；所述解调单元(4)与所述柔性应变传感器(1)连接，用于接收所述柔性应变传感器(1)的应变量信息，检测应变量是否达到阈值，从而对列车...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴春晓，王智新，张璐，林锦锋，吴文昊，王璞，孙亮，赵严，
申请(专利权)人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：