本申请公开了基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统，包括检测装置和数据处理模块；所述检测装置包括沿列车行驶方向设置在被测轨道的振动传感光缆；所述检测装置用于发送调制光信号，并获取所述调制光信号经过所述振动传感光缆反射后的反射光信号；根据所述反射光信号得到待测振动信号，并将待测振动信号传输给所述数据处理模块；所述数据处理模块用于对所述待测振动信号进行处理，得到所述待测振动信号的特征值；根据所述待测振动信号的特征值，判断所述待测轨道扣件的健康状态。本发明专利技术具有结构简单，安装方便的优点，检测成本低，检测灵敏度高，抗电磁干扰能力强，有较高的检测精度，能够对轨道扣件实现大规模、长距离的状态监测。态监测。态监测。
【技术实现步骤摘要】
基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统
[0001]本专利技术涉及列车轨道检测
，尤其涉及一种基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统。
技术介绍
[0002]近年来，我国有大量高速铁路完成建设并投入运营使用。随着运营时间的增长，轨道服役寿命的增加，越来越多的车辆及轨道系统出现病害。铁路轨道扣件是铁路基础设施中的重要零部件，是轨道与道床之间的必要连接部件。扣件的作用是连接钢轨与轨枕使之构成轨排，承受列车荷载，阻止钢轨的纵向和横向位移，防止钢轨倾翻。在无砟轨道中，扣件基本上是轨道弹性和轨距、水平调整能力的唯一提供者，其性能直接影响轨道的稳定及弹性。随着服役时间的增长，扣件松脱、断裂甚至丢失的现象时有发生，因此有必要对铁路轨道扣件状态进行实时监测。
[0003]现有技术中轨道扣件的自动检测技术主要有计算机视觉检测技术和布设传感器实时监测技术等。计算机视觉检测技术使用图像传感器获取被测对象的图像信息，由计算机对图像进行处理，完成检测功能，具有速度快，精度高的优点；但这种方法成本很高，处理过程复杂，不易发现轻微损坏的扣件。布设传感器实时监测技术通常会在扣件上安装应变、加速度、位移传感器等，这种方法可以发现轻微损坏的扣件；但需要在每个扣件上安装多种传感器，布设传感器的过程复杂，难以实现长距离分布式监测；由于传感器多为电子类传感器，需要定期为传感器更换电池，这无疑加大了巡检的工作量。
[0004]因此，现有的轨道扣件检测存在检测成本高、检测效率低、无法对轨道扣件进行长距离分布式的精确监测的问题，不能满足现代铁路的使用需求。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，有必要提供一种基于弱光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统，用以解决现有技术中轨道扣件检测存在的检测成本高、检测效率低，无法进行长距离分布式精确监测的问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统，包括检测装置和数据处理模块；
[0007]所述检测装置包括沿列车行驶方向设置在被测轨道的振动传感光缆；所述检测装置，用于发送调制光信号，并获取所述调制光信号经过所述振动传感光缆反射后的反射光信号；根据所述反射光信号得到待测振动信号，并将所述待测振动信号传输给所述数据处理模块；
[0008]所述数据处理模块，用于对所述待测振动信号进行处理，得到所述待测振动信号的特征值；根据所述待测振动信号的特征值，判断所述待测轨道扣件的健康状态。
[0009]进一步地，所述检测装置还包括：脉冲光源、光环形器和解调模块；
[0010]所述光环形器具有三个端口；所述脉冲光源与所述光环形器的第一端口连接；所
述光环行器的第二端口与所述振动传感光缆连接；所述光环行器的第三端口与所述解调模块连接；
[0011]所述脉冲光源用于发送调制光信号；所述光环形器用于将所述调制光信号传输给所述振动传感光纤、将所述反射光信号传输给所述解调模块；所述解调模块用于根据所述反射光信号得到待测振动信号，并将所述待测振动信号传输给所述数据处理模块。
[0012]进一步地，所述振动传感光缆内部设置有同轴的振动传感光纤，所述振动传感光纤上等间距设置有多个弱光纤光栅。
[0013]进一步地，所述振动传感光缆的截断面为圆形，由内至外依次包括：振动传感光纤、内保护组件、加强组件和外保护组件。
[0014]进一步地，所述信号处理模块包括数据采集卡，数据处理器和数据库；
[0015]所述数据采集卡，用于接收所述检测装置发送的待测振动信号；
[0016]所述数据处理器，用于对所述待测振动信号进行分析，得到待测振动信号特征信息，并根据所述待测振动信号特征信息，判断轨道扣件的健康状态；
[0017]所述数据库，用于存储振动信号和所述振动信号对应的轨道扣件的健康状态。
[0018]进一步地，所述数据处理器根据所述待测振动信号特征信息，判断轨道扣件的健康状态，包括：
[0019]所述数据处理器获取所述数据库中存储的多组预先测量的轨道扣件在无松脱状态下，所述数据采集卡接收到的参考振动信号；
[0020]所述数据处理器根据所述参考振动信号，得到基准特征信息；将所述待测信号特征信息和所述基准特征信息进行对比，判断所述轨道扣件是否松脱。
[0021]进一步地，所述数据处理模块根据所述参考振动信号，得到基准特征信息，包括：
[0022]对所述多组参考振动信号取平均值，得到多组平均振动信号；
[0023]计算各组所述平均振动信号的平均特征值；
[0024]判断各组平均特征值的差异值是否大于预设的差异范围；若所述差异值大于所述差异范围，则重新选取参考振动信号；若所述差异值不大于所述差异范围，则将所述平均振动特征值作为轨道扣件状态正常时的基准特征信息。
[0025]进一步地，所述待测信号特征信息包括待测信号的最大峰峰值与希尔伯特边际谱；所述基准特征信息包括轨道扣件状态正常时的基准信号的最大峰峰值和希尔伯特边际谱。
[0026]进一步地，根据所述待测信号特征信息，判断所述待测轨道的扣件健康状态，包括：
[0027]计算所述待测信号最大峰峰值与基准信号最大峰峰值的比值，得到最大峰值比；
[0028]判断所述最大峰值比是否大于第一预设比值；当所述最大峰值比大于第一预设比值时，计算所述待测信号希尔伯特边际谱中的峰值频率与基准信号的希尔伯特边际谱中峰值频率的比值，得到最大频率比；
[0029]判断所述最大频率比是否大于第二预设比值；当所述最大频率比大于第二预设比值时，确定所述轨道扣件发生松脱。
[0030]进一步地，所述数据处理器还用于根据待测振动信号的时程曲线，对状态异常的轨道扣件进行定位。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本专利技术包括检测装置和数据处理模块；检测装置包括沿列车行驶方向设置的振动传感光缆，具有结构简单，安装方便的优点，既能实现振动信号的探测，又能完成数据的传输，并且属于无源传感器，极大地降低了检测和维护的成本；此外，振动传感光缆的灵敏度高，抗电磁干扰能力强，具有较高的检测精度，能够实现大规模、长距离的监测。本专利技术通过检测装置发送调制光信号，获取调制光信号经过振动传感光缆反射后的反射光信号，根据所述反射光信号得到待测振动信号，再根据所述待测振动信号判断待测轨道扣件的健康状态；能够探测振动信号的不同特征，快速区分轨道扣件的健康状态，具有较高的监测准确性。
附图说明
[0032]图1为本专利技术提供的一种基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统一实施例的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术提供的一种基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统另一实施例的结构示意图；
[0034]图3为本专利技术提供的振动传感光缆一实施例的铺设界面示意图；
[0035]图4为本专利技术提供的弱光栅阵列振动传感光缆一实施例的截面结构图；
[0036]图5为本专利技术提供的数据处理模块一实施例的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统，其特征在于，包括检测装置和数据处理模块；所述检测装置包括沿列车行驶方向设置在被测轨道的振动传感光缆；所述检测装置，用于发送调制光信号，并获取所述调制光信号经过所述振动传感光缆反射后的反射光信号；根据所述反射光信号得到待测振动信号，并将所述待测振动信号传输给所述数据处理模块；所述数据处理模块，用于对所述待测振动信号进行处理，得到所述待测振动信号的特征值；根据所述待测振动信号的特征值，判断所述待测轨道扣件的健康状态。2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统，其特征在于，所述检测装置还包括：脉冲光源、光环形器和解调模块；所述光环形器具有三个端口；所述脉冲光源与所述光环形器的第一端口连接；所述光环行器的第二端口与所述振动传感光缆连接；所述光环行器的第三端口与所述解调模块连接；所述脉冲光源用于发送调制光信号；所述光环形器用于将所述调制光信号传输给所述振动传感光纤、将所述反射光信号传输给所述解调模块；所述解调模块用于根据所述反射光信号得到待测振动信号，并将所述待测振动信号传输给所述数据处理模块。3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统，其特征在于，所述振动传感光缆内部设置有同轴的振动传感光纤，所述振动传感光纤上等间距设置有多个弱光纤光栅。4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统，其特征在于，所述振动传感光缆的截断面为圆形，由内至外依次包括：振动传感光纤、内保护组件、加强组件和外保护组件。5.根据权利要求1所述的基于光纤光栅阵列的轨道扣件状态监测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括数据采集卡，数据处理器和数据库；所述数据采集卡，用于接收所述检测装置发送的待测振动信号；所述数据处理器，用于对所述待测振动信号进行分析，得到待测振动信号特征信息，并根据所述待测振动信号特征信息，判断轨道扣件的健康状态；所述数据库，用于存储振动信号和所述振动信号对应的轨道扣件的健康状态。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘维兵，南秋明，王洪海，潘建军，刘芳，蒋锦朋，李盛，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。