一种光纤传感锁闭杆应力检测装置制造方法及图纸

一种光纤传感锁闭杆应力检测装置，包括转辙机锁闭杆、保护盒、两付应变增敏的夹持装置、一个光纤光栅应变片、一个光纤光栅温度补偿片；其中，两付持装置包括两个半圆式加长臂上夹块、两个半圆式下夹块和固定螺栓，两付夹持装置紧固在转辙机锁闭杆上；光纤光栅应变片紧固在两付夹持装置的两个加长臂之间，光纤光栅温度补偿片不受力地放置在旁边，光纤光栅应变片和光纤光栅温度补偿片串联形成光纤光路，置于保护盒内，光纤光路一端的光纤用传输光纤与下一个锁闭杆应力检测装置串联，另一端通过另一根传输光纤接光纤接续箱里接铠装光缆接至解调器，解调器、工控机、报警装置依序电信相连。本装置动态、在线检测铁路道岔转辙机转换力、锁闭力等数据。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种光纤传感锁闭杆应力检测装置，包括转辙机锁闭杆、保护盒、两付应变增敏的夹持装置、一个光纤光栅应变片、一个光纤光栅温度补偿片；其中，两付持装置包括两个半圆式加长臂上夹块、两个半圆式下夹块和固定螺栓，两付夹持装置紧固在转辙机锁闭杆上；光纤光栅应变片紧固在两付夹持装置的两个加长臂之间，光纤光栅温度补偿片不受力地放置在旁边，光纤光栅应变片和光纤光栅温度补偿片串联形成光纤光路，置于保护盒内，光纤光路一端的光纤用传输光纤与下一个锁闭杆应力检测装置串联，另一端通过另一根传输光纤接光纤接续箱里接铠装光缆接至解调器，解调器、工控机、报警装置依序电信相连。本装置动态、在线检测铁路道岔转辙机转换力、锁闭力等数据。【专利说明】一种光纤传感锁闭杆应力检测装置
本技术涉及一种光纤传感锁闭杆应力检测装置。属于光纤光栅传感技术应用于铁路运输及城市轨道交通的安全监测
。
技术介绍
道岔作为铁路线路变更和线路交合分离的转换设备，是铁路工务、电务部门技术指标最繁杂，对线路条件要求最高的关键环节，也是各类故障的多发点。电动转辙机将电机转动经减速转化为平动，推动或拉动锁闭杆改变尖轨的位置，亦改变了道岔的导向。在道岔工作时，锁闭杆推动尖轨向外侧基本轨运动时，锁闭杆受压力，当锁闭杆与外侧基本轨密贴时，锁闭杆应保持锁闭的压力(即锁闭力)；反之，锁闭杆拉动尖轨向内侧基本轨运动时，锁闭杆受拉力，当锁闭杆内该侧基本轨密贴时，锁闭杆应保持锁闭的拉力。在日常的维修保养中，一般依靠铁路工人的操作经验来调整道岔的锁闭力，当锁闭力调整过大时，会导致转辙机处于过载状态，造成挤切销钉或其它受力零件断裂的后果，危及行车安全；当转辙机的转换力小于道岔的转换阻力时，特别是在雨雪天，往往造成道岔转换不能到位，同样会影响行车安全和行车效率。所以，为了保证铁路列车特别是高速客运专线和城市轨道交通的安全运行，急需在线、动态地监测锁闭杆的转换力、锁闭力的大小和方向，转换速度、转换时间等最能反映道岔转辙机健康状态的参数。在现阶段，道岔的锁闭杆状态监测有如下几种方法:1.在“表示杆”缺口处安装接触式电信号传感器，通过传感器检测到的信号进行判断表示杆运动是否到位，进而判断转辙机的运动状态是否正常。但这种方式操作复杂，对现场工作人员要求较高，且不利于远程监控。2.采用视频技术监测道岔转辙机表示杆的位置是否变化，其运动是否到位。用CCD光电传感器捕捉表示杆位置轮缘图像，经滤波和细化处理，以获得最佳的图像效果。但这种基于图像处理技术的转辙机监测系统的不足之处是摄像机需安装条件恶劣的现场转辙机旁边，镜头和摄像机光源易受灰尘和油污的污染。它不但对环境清洁度的要求高；而且对轨道基础的稳定性也要求高；在成本方面，该技术造价昂贵；另外，视频图像包含的信息量较大。这些因素使得该方法尽管理论上可行，但在实际应用中却会遇到许多问题。3.采用便携式测力仪将装有测力传感器的销钉代替转辙机锁闭杆的连接销测量受力。此方法反映直观，可以监测道岔阻力变换状态，但每次测量时不但需要在无车通行时到道岔现场，通过联系调度人员遥控操作扳动转辙机，而且需要将转辙机锁闭杆的连接销取出更换，这些操作复杂度高，关键受力零件的重复拆卸会使铁路道岔的安全性存在隐患，而且此方法不是在线的动态监测。4.采用检测转辙机电机的电气参数监测锁闭杆的受力情况。对于直流电机的转辙机，只需监测电枢电流就可以测量直流电机的电磁转矩，得出转辙机输出力的大小。对交流电机的转辙机，由于三相电机是一个多输入多输出系统，不能直接用电流的大小求出电磁转矩，只能间接利用三相电机输出功率和输出力之间的关系，以测量功率求解转辙机的输出力。此方法是间接测量，受外界影响的因素多，如供电电网的波动，外界的电磁干扰等。目前，我国轨道运输线路装备了10万多台电动转辙机，随着我国铁路不断提速，并向着高速、重载的方向发展，这些现状进一步加大了采用新技术对转辙机的工作情况进行可靠的监测需求。光纤光栅应变传感器具有高精度和高灵敏度、不受电磁干扰、现场无电信号、尺寸小、重量轻、耐环境温度变化、传输距离远、耐腐蚀、成本低等突出优点。所以本技术拟利用光纤光栅应变检测技术动态、在线地检测转辙机锁闭杆的转换力、锁闭力的大小和方向，转换速度、转换时间等数据，达到准确判断由于尖轨活动阻滞，锁闭杆受力失常等故障的目的。
技术实现思路
本技术目的旨在提供一种光纤传感锁闭杆应力检测装置，用于铁路道岔转辙机锁闭杆应力的光纤光栅动态和连续的监测，且具有应力增敏的检测效果。本技术的技术方案是:一种光纤传感锁闭杆应力检测装置，该装置包括转辙机锁闭杆、保护盒、两付应变增敏的夹持装置、一个光纤光栅应变片、螺钉、一个光纤光栅温度补偿片、光纤接续箱、解调器、数据处理终端、监测客户端和报警装置；其中，两付应变增敏的夹持装置包括两个半圆式加长上夹块(臂加长)、两个半圆式下夹块和夹块固定螺栓，两付应变增敏的夹持装置由四个夹块固定螺栓加钢结构胶紧固在转辙机锁闭杆上；光纤光栅应变片由螺钉加钢结构胶紧固在两付应变增敏的夹持装置的两个加长臂之间，光纤光栅温度补偿片不受力地放置在旁边，光纤光栅应变片和光纤光栅温度补偿片串联形成光纤光路，置于保护盒内，光纤光路一端的光纤用传输光纤引出保护盒经由光纤接续箱与下一个锁闭杆应力检测装置串联，光路的另一端通过另一根传输光纤接到光纤接续箱里接铠装光缆接至解调器，所述的解调器、工控机(数据处理终端)、监测客户端和报警装置依序电信相连。本技术装置中，按“波分复用”的波长间隔选择光纤光栅应变片的光纤光栅波长和光纤光栅温度补偿片的光纤光栅波长，并串接为一根光路。本技术装置中，传输光纤和铠装光缆采用单模光纤，铠装光缆为多芯铠装光缆。本技术装置中，解调器采用武汉理工光科股份有限公司产品，型号为B⑶-4M。本技术装置中，监测客户端和报警装置的客户端将所有监测数据通过以太网和手机运营商的网络远传到道岔监控部门。本技术装置中，保护盒材质为不锈钢。光纤光栅应变片是光纤布喇格光栅的预制不锈钢应变片。本技术装置中，报警装置采用扬声器和红绿信号灯。本技术采用机械紧固式方式将两付半圆式加长夹块用螺栓加钢结构胶紧固在转辙机锁闭杆上，将一个黏贴有光纤布喇格光栅的预制不锈钢应变片用螺钉加钢结构胶紧固在两付半圆式夹块的加长臂之间。将另一个预制的，不同波长的光纤光栅应变片不受力地放置在旁边，起温度补偿的作用。在光纤光路上串联这两个应变片并用保护盒加以保护。将传输光纤引出保护盒与下一个道岔锁闭杆应力的光纤光栅监测装置串联。受力的光纤光栅应变片(不锈钢应变片)感受锁闭杆的动荷载，通过传输光纤把各转辙机锁闭杆传感器的波长变化信号串联经光纤接续箱汇总后，由多芯铠装光缆输出到解调器，经光电转换和波长解调后，得到与锁闭杆受力有关的波长信号；再送往数据处理终端(工控机)进行数据处理及显示，实现动态在线监测。数据处理终端将所测应变转换为应力，并通过对比分析数据特性的历史变化趋势，对转辙机锁闭杆的转换力、锁闭力的大小和方向，转换速度、转换时间等健康状态进行评估，超过报警阈值时，启动报警装置；并实时上传结果至监控部门。本光纤传感锁闭杆应力检测装置中，利用光纤光栅将受力转化为光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤传感锁闭杆应力检测装置，其特征在于：该装置包括转辙机锁闭杆（1）、保护盒（2）、两付应变增敏的夹持装置、一个光纤光栅应变片（6）、螺钉（7）、一个光纤光栅温度补偿片（8）、光纤接续箱（10）、解调器（12）、数据处理终端（13）、监测客户端和报警装置（14）；其中，两付应变增敏的夹持装置包括两个半圆式加长上夹块（3）、两个半圆式下夹块（5）和夹块固定螺栓（4），两付应变增敏的夹持装置由四个夹块固定螺栓（4）加钢结构胶紧固在转辙机锁闭杆（1）上；光纤光栅应变片（6）由螺钉（7）加钢结构胶紧固在两付应变增敏的夹持装置的两个加长臂之间，光纤光栅温度补偿片（8）不受力地放置在旁边，光纤光栅应变片（6）和光纤光栅温度补偿片（8）串联形成光纤光路，置于保护盒（2）内，光纤光路一端的光纤用传输光纤（9）引出保护盒（2）经由光纤接续箱（10）与下一个锁闭杆应力检测装置（15）串联，光路的另一端通过另一根传输光纤（9）接到光纤接续箱（10）里接铠装光缆（11）接至解调器（12），解调器（12）、数据处理终端（13）、监测客户端和报警装置（14）依序电信相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜宁，李维来，朱东飞，潘建军，庞锦，鲁晓珊，刘友兵，刘捷，代鑫，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42