一种状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统，属于无砟轨道技术领域，包括钢管混凝土轨枕和设置在其内部的数据采集模块，数据采集模块通过各传感器件采集钢管混凝土轨枕的状态信息，并通过同样设置在其内部的数据传输模块发送至信息化平台中，使得指挥人员对轨枕状态信息实现实时监测，并迅速采取相应的措施，极大的提高了维护作业效率。本发明专利技术所提出的一种状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统，其可使得维护人员不必每天前往现场逐根查看轨枕的状态，避免重复性人工检验，提高了维护作业效率，减少大量体力沉重、环境恶劣的工作，具有良好的推广价值。价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
一种状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统


[0001]本专利技术属于无砟轨道
，具体涉及一种状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统。

技术介绍

[0002]钢管混凝土轨枕结构作为轨道结构的一项重要组成部分，其大量应用于铁路建设中，直接支撑列车的安全运行。并且钢管混凝土轨枕结构通过钢管连接两侧的轨枕块，其每公里铁路所含的钢管数量达到1600根，一条线路则需要数十万根。因此，如何实时掌握其结构状态特点，成为一项养护维修工作的重难点工程。
[0003]目前铺设的轨枕主要靠人工夜间利用天窗时间巡查，肉眼观察，发现开裂破损后更换的作业方式。其效率低下，容易出现漏记、少记，且不容易识别轨枕内部出现的损坏，以及偏远山区铺设的轨枕进行人工巡检需要耗费大量的人力物力。
[0004]因此，目前亟需一种可以实现状态自我感知的混凝土轨枕结构，并通过及时的将相关数据上传至平台，使得工作人员可以作出快速反应或调整检修安排。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统，其中通过在钢管混凝土轨枕结构的基础上，在钢管混凝土构件内设置相应的传感器件，并通过同样设置在其内部的数据传输模块发送至信息化平台中，使得指挥人员对轨枕状态信息实现实时监测，并迅速进行相应的措施，极大的提高了维护作业效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种状态自感知钢管混凝土轨枕，包括沿横向间隔设置的两轨枕块以及用于连接两所述轨枕块的钢管混凝土构件，其特征在于，
[0007]还包括数据采集模块和与其电连接的数据传输模块；
[0008]所述数据采集模块包括设置在所述钢管混凝土构件中的应力应变传感器，用于实时监测所述钢管混凝土轨枕所受到的载荷；
[0009]所述数据采集模块还包括设置在所述轨枕块内的定位终端，用于采集所述钢管混凝土轨枕的位置信息。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，两相邻的所述轨枕块分别设置有感应件，用于监测两者的相对位置关系是否保持一致；
[0011]和/或
[0012]所述定位终端为分设于两所述轨枕块中的两个，通过分别上传两所述轨枕块的位置信息，使得人员判断两所述轨枕是否脱离线路。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述数据采集模块还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述钢管混凝土构件中；且
[0014]所述温度传感器设置在容置件内，使得所述温度传感器不直接与混凝土接触。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，其中，所述温度传感器与所述应力应变传感器之间的间距在10cm以上，且两者通过电路串联。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，其中，所述数据采集模块还包括裂缝传感器，所述裂缝传感器包括多个节点和用于连接各节点的电路，其可设置在所述轨枕块的外周壁面和/或预设在所述轨枕块内部。
[0017]本专利技术还提供了一种状态自感知钢管混凝土轨枕的制备方法，用于状态自感知钢管混凝土轨枕的制备，其特征在于，包括如下步骤：
[0018]S1、进行钢管混凝土构件的制备，
[0019]在钢管内浇筑混凝土，并将所述应力应变传感器和所述温度传感器设置在钢管混凝土构件内部；
[0020]S2、进行模具布置，
[0021]在两轨枕块模具之间布置所述钢管混凝土构件，并预设所述定位终端、所述裂缝传感器；
[0022]S3、在模具中浇筑混凝土，形成钢管混凝土轨枕；
[0023]S4、对成型后的轨枕进行服役性能评估，评估合格后投入使用。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中包括如下具体步骤：
[0025]S11、在钢管内浇筑自密实混凝土，并灌注至1/2位置，将应力应变传感器放入钢管内部，使得应力应变传感器位于钢管混凝土构件的中部；
[0026]S12、继续向钢管内灌注自密实混凝土，直到灌满整个钢管内部；
[0027]S13、在混凝土还没有凝固的时候，将装有温度传感器的容置件插入尚未凝固的混凝土中，并确保容置件位于钢管混凝土构件的圆心位置，且容置件与应力应变传感器之间的间距在10cm以上，两者不发生接触。
[0028]作为本专利技术的进一步改进，步骤S4中包括如下具体步骤：
[0029]S41、在钢管混凝土轨枕养护成型后，通过信号接收器接收温度传感器所测得的温度值，并与现场的温度计所测得数据进行比对，确保温度传感器测量误差在
±
1℃范围内；
[0030]S42、在钢管混凝土构件正中间位置施加1kN荷载，校准应力应变传感器，确保测量误差在
±
10N范围内；
[0031]S43、将钢管混凝土轨枕平放，校准两端混凝土轨枕块中的定位终端，确保经纬度信息误差在
±
0.01
°
范围内，高程信息误差在
±
1mm范围内；
[0032]S44、通过信号接收器接收裂缝传感器的相关信息，确保其误差在
±
0.1mm范围内。
[0033]本专利技术还提供了一种监测系统，其特征在于，包括多个状态自感知钢管混凝土轨枕和与各所述钢管混凝土轨枕分别进行通信连接的信息化平台；
[0034]所述信息化平台包括数据处理模块、可视化展示模块以及管理模块：
[0035]所述数据处理模块用于接收所述钢管混凝土轨枕中的所述数据传输模块发出的数据信息，并将铁路沿线各个所述钢管混凝土轨枕所发出的信息整理汇总，并传输到所述可视化展示模块中，使得指挥人员可了解铁路沿线的轨枕状态，并通过管理模块向现场工作人员发送指令，以对异常钢管混凝土轨枕进行复核和/或检修。
[0036]作为本专利技术的进一步改进，所述数据处理模块与各所述数据传输模块之间还设置有通信基站，所述通信基站为铁路沿线布置的多个，所述数据处理模块依所述通信基站将
铁路线路分为多个区段，并以区段为单位在所述可视化展示模块中进行轨枕状态信息展示。
[0037]上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0038]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
[0039](1)本专利技术的状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统，其通过在钢管混凝土轨枕中设置各项传感器，使得轨枕具有自动发送温度、位置、应力应变、开裂等信息的功能，维护人员不必每天前往现场逐根查看轨枕的状态，不再需要对上万根轨枕进行重复性人工检验，提高了维护作业效率，避免了大量体力沉重、环境恶劣的工作；
[0040](2)本专利技术的状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统，其给出了一套完整的状态自感知钢管混凝土轨枕的制备方法，其制备工艺简单，易于状态自感知钢管混凝土轨枕大规模生产，具有良好的推广价值；
[0041](3)本专利技术的状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种状态自感知钢管混凝土轨枕，包括沿横向间隔设置的两轨枕块以及用于连接两所述轨枕块的钢管混凝土构件，其特征在于，还包括数据采集模块和与其电连接的数据传输模块；所述数据采集模块包括设置在所述钢管混凝土构件中的应力应变传感器，用于实时监测所述钢管混凝土轨枕所受到的载荷；所述数据采集模块还包括设置在所述轨枕块内的定位终端，用于采集所述钢管混凝土轨枕的位置信息。2.根据权利要求1所述的状态自感知钢管混凝土轨枕，其中，两相邻的所述轨枕块分别设置有感应件，用于监测两者的相对位置关系是否保持一致；和/或所述定位终端为分设于两所述轨枕块中的两个，通过分别上传两所述轨枕块的位置信息，使得人员判断两所述轨枕是否脱离线路。3.根据权利要求2所述的状态自感知钢管混凝土轨枕，其中，所述数据采集模块还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述钢管混凝土构件中；且所述温度传感器设置在容置件内，使得所述温度传感器不直接与混凝土接触。4.根据权利要求3所述的状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统，其中，所述温度传感器与所述应力应变传感器之间的间距在10cm以上，且两者通过电路串联。5.根据权利要求1～4中任一项所述的状态自感知钢管混凝土轨枕及其制备方法和监测系统，其中，所述数据采集模块还包括裂缝传感器，所述裂缝传感器包括多个节点和用于连接各节点的电路，其可设置在所述轨枕块的外周壁面和/或预设在所述轨枕块内部。6.一种状态自感知钢管混凝土轨枕的制备方法，用于如权利要求1～5中任一项所述的状态自感知钢管混凝土轨枕的制备，其特征在于，包括如下步骤：S1、进行钢管混凝土构件的制备，在钢管内浇筑混凝土，并将所述应力应变传感器和所述温度传感器设置在钢管混凝土构件内部；S2、进行模具布置，在两轨枕块模具之间布置所述钢管混凝土构件，并预设所述定位终端、所述裂缝传感器；S3、在模具中浇筑混凝土，形成钢管混凝土轨枕；S4、对成型后的轨枕进行服役性能评估，评估合格后投入使用。7.根据权利要求6所述的状态自感知钢管混凝土轨枕的制备方法，其中，步骤S1中包括如下具体步骤：S11、在钢管内浇筑自密实混凝土，并灌注至1/2位置，将应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张政，李启航，孙立，黄伟利，朱彬，李秋义，张鹏，张超永，林超，陈家辉，罗伟，任西冲，杨尚福，周磊，闫亚飞，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：