專利名稱：光纖光柵鐵路道岔密貼監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鐵路道岔安全監(jiān)測技術領域和光纖光柵傳感技術領域。具體為一種光纖光柵鐵路道岔密貼監(jiān)測裝置。
背景技術：
鐵路運輸作為我國交通運輸業(yè)的主要力量，在國民經濟發(fā)展中有著非常重要的地位。在鐵路運輸中，確保安全始終是第一位的，所以開發(fā)新技術以提高鐵路設備的檢測水平
意義重大。道岔作為鐵路線路變更，線路交合分離的轉換設備，是鐵路線路運行不可或缺的一部分，道岔在軌道結構中使用率較高，但相對薄弱，也是工務線路技術指標最繁雜，對線路條件要求最高的關鍵環(huán)節(jié)，道岔運行的監(jiān)測直接關系到列車運行的安全和效率，需要對道岔設備實施工務、電務一體化的實時監(jiān)測。目前，我國開工建設了多條高速客運專線，高鐵列車運行對于道岔的安全性能要求就更高，所以，道岔成為既有線路和高速客專線路運營安全的主要關注點。當?shù)啦磙D轍機發(fā)生動作時，其尖軌與基本軌的密貼狀態(tài)是影響列車行駛的一個致命因素，因此產生了監(jiān)測鐵路道岔尖軌與基本軌密貼狀態(tài)的技術。當前國內采用的道岔密貼狀態(tài)監(jiān)測裝置大多數(shù)結構復雜，采用大量電子線路，并以開關量監(jiān)測居多，不能給出密貼過程的距離值。這是因為模擬量電信號傳感器的零點漂移嚴重，無法進行長期監(jiān)測。這樣的密貼狀態(tài)監(jiān)測裝置無論從產品成本、安全性能、監(jiān)測準確性和可靠性等方面來看，都無法滿足發(fā)展越來越迅速的鐵路運輸安全監(jiān)測要求。應用先進的光纖傳感技術監(jiān)測道岔密貼狀態(tài)為鐵路道岔安全運行監(jiān)控提供了一個新的技術手段。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的旨在提供一種測量準確、安全可靠、耐腐蝕、不受環(huán)境溫度變化影響的鐵路道岔尖軌密貼狀態(tài)監(jiān)測裝置。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案—種道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，該裝置由光纖光柵密貼傳感器、固定夾組件和剛性擋板三部分組成；其中光纖光柵密貼傳感器包括光纖光柵對、彈性桿、可調節(jié)頂桿、傳感器保護盒和光纖保護軟管。彈性桿一端固定形成懸臂梁，可調節(jié)頂桿安裝于彈性桿懸臂端，光纖光柵對的第1光纖光柵和第2光纖光柵分別貼于彈性桿表面兩側正相對的位置，且位于彈性桿固定點與可調節(jié)頂桿之間傳感器保護盒內，光纖光柵對的光纖通過保護軟管穿過光纜孔安置在傳感器保護盒內；固定夾組件包括基本軌固定夾、固定夾緊固螺栓、保護盒固定板和固定板固定螺栓，所述的基本軌固定夾通過緊固螺栓夾持固定于基本軌底部，傳感器保護盒安裝在保護盒固定板上，保護盒固定板通過螺栓固定在基本軌固定夾上，光纖光柵密貼傳感器通過基本軌固定夾固定于道岔基本軌內側不影響列車行駛的位置，可調節(jié)頂桿朝向剛性擋板；剛性擋板固定于尖軌端部且伸出尖軌外，剛性擋板伸出尖軌的長度保證尖軌與基本軌密貼時能夠與可調節(jié)頂桿接觸，且剛性擋板隨尖軌移動不妨礙列車正常運行。本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置中，所述的彈性桿一端通過彈性桿固定裝置固定形成懸臂梁，彈性桿固定裝置通過固定板的螺栓固定在基本軌固定夾上，位于傳感器保護盒內。本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置中，所述的第1光纖光柵和第2光纖光柵為不同波長的兩個光纖光柵。本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置中，所述的可調節(jié)頂桿通過頂桿固定螺栓安裝于彈性桿懸臂端。本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置中，所述的剛性擋板通過尖軌間距固定裝置和螺栓固定在尖軌端部且伸出尖軌外。本發(fā)明特點使用簡單的懸臂梁結構作為光纖光柵傳感器的彈性桿。當尖軌從斥離狀態(tài)向密貼狀態(tài)移動時，連接在尖軌端部的剛性擋板隨著尖軌一起移動，尖軌移動到一定位置時，剛性擋板會擠壓彈性桿前端的可調節(jié)頂桿，從而使彈性桿產生形變。將兩個波長不同的光纖光柵傳感器貼于彈性桿懸臂梁兩側表面正相對位置處，利用彈性桿形變時兩側表面所受力方向相反的特性使得兩個光纖光柵傳感器的中心波長發(fā)生相反方向偏移。根據(jù)其波長位移值的疊加便可知當前彈性桿的形變量，從而得知尖軌移動距離，即尖軌與基本軌的密貼狀態(tài)。特別需要檢測的是尖軌從斥離狀態(tài)移向密貼狀態(tài)的終了，尖軌與基本軌間隙是否小于4mm。由于兩個不同波長的光纖布喇格光柵(FBG)傳感器結構性能、固貼位置完全一致，所以其所受的溫度變化影響相同。利用兩個光柵的中心波長位移差值求得彈性桿產生的形變量時，由溫度影響而引起的光纖FBG中心波長位移變化量就作為共模干擾被抵消， 這就是利用差動結構進行溫度去敏進而求得形變變化的原理。對兩個光纖光柵的中心波長偏移量進行數(shù)據(jù)處理，便可準確的得出不受溫度變化影響的道岔尖軌與基本軌密貼狀態(tài)。本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，隨著尖軌向密貼方向移動，其剛性擋板與基本軌上的光纖光柵密貼傳感器的可調節(jié)頂桿相接觸開始產生光的波長位移信號，直至達到密貼，信號達到最大值，以此測量密貼程度。其光纖光柵密貼傳感器的可調節(jié)頂桿安裝于彈性桿一端，保證尖軌與基本軌密貼狀態(tài)良好時，可調節(jié)頂桿與剛性擋板接觸狀況良好，并且彈性桿的彎曲變化在其設定范圍內。這樣的設計是為了該裝置能夠更準確的監(jiān)測當前道岔尖軌的密貼狀態(tài)。本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，彈性桿通過螺栓固定在固定夾上，固定夾由螺栓夾持在基本軌底部。這樣的設計可以使隨尖軌移動的僅僅是擋板，而光纖光柵信號采集裝置處于靜止狀態(tài)，不隨尖軌移動，避免了其他外在干擾對監(jiān)測裝置的影響。本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置中，光纖光柵傳感器保護盒利用螺栓固定在固定夾上。其保護盒的作用就是保證彈性桿的固定位置不受外力的影響而被破壞或松動，并且保護盒能夠保護貼于彈性桿上的光纖光柵直接暴露于外部環(huán)境當中，避免因外力干擾、破壞光纖光柵傳感對的監(jiān)測，從而使整個系統(tǒng)準確性受到影響。本發(fā)明的特點及優(yōu)點1、本發(fā)明采用懸臂梁結構，分別安裝固定于道岔尖軌內側和基本軌內側，這樣的安裝避免了在軌道上進行影響軌道結構的鉆孔或焊接等對鋼軌破壞的作業(yè)，而且體積小、結構簡單。2、本發(fā)明采用光纖光柵傳感技術，達到監(jiān)測現(xiàn)場完全無電信號，并完全不受電磁干擾，可以避免因為鋼軌作為牽引電力機車的電源回路，現(xiàn)場如采用電信號易被其強電磁場干擾的問題。3、因為光纖光柵傳感技術利用光柵的波長進行監(jiān)測，具有長期可靠的特點，所以密貼的零位置信號是可以長期穩(wěn)定的，這是電信號傳感器所不具備。4、本發(fā)明具備結構簡單、安裝方便、功能可靠、可擴展性強、適用于各種道岔密貼監(jiān)測(還可用于監(jiān)測道岔心軌與翼軌的密貼狀態(tài)等)、使用壽命長、便于維護和保養(yǎng)等優(yōu)
點ο


圖1為本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置安裝結構示意圖。圖2是本發(fā)明的光纖光柵固定的位置圖。圖3是固定夾組件的安裝示意圖。圖中1基本軌；2尖軌；3螺栓；4保持兩尖軌間距的固定裝置；5剛性擋板；6可調節(jié)頂桿；7頂桿固定螺栓；8彈性桿；9固定板螺栓；10固定夾組件；11傳感器保護盒；12光纜孔；13光纖保護軟管；14-彈性桿固定裝置；15-1第1光纖光柵；15-2第2光纖光柵；16 基本軌固定夾；17固定夾緊固螺栓；18保護盒固定板。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置的結構。本發(fā)明的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置如圖1、圖2和圖3所示。該裝置由光纖光柵密貼傳感器、固定夾組件和剛性擋板三部分組成；其中光纖光柵密貼傳感器包括光纖光柵對、 彈性桿8、可調節(jié)頂桿6、傳感器保護盒11和光纖保護軟管13，彈性桿8 一端固定形成懸臂梁，可調節(jié)頂桿6通過頂桿固定螺栓7安裝于彈性桿8懸臂端，光纖光柵對的第1光纖光柵 15-1和第2光纖光柵15-2分別貼于彈性桿8表面兩側正相對的位置，且位于彈性桿固定點與可調節(jié)頂桿6之間傳感器保護盒11內，光纖光柵對的光纖保護軟管13穿過光纜孔12 安置在傳感器保護盒11內；固定夾組件包括基本軌固定夾16、固定夾緊固螺栓17、保護盒固定板18和固定板固定螺栓9，基本軌固定夾16通過固定夾緊固螺栓17夾持固定于基本軌1底部，傳感器保護盒11安裝在保護盒固定板18上，保護盒固定板18通過固定板固定螺栓9固定在基本軌固定夾16上，光纖光柵密貼傳感器通過基本軌固定夾16固定于道岔基本軌1內側不影響列車行駛的位置，可調節(jié)頂桿6朝向剛性擋板5 ；所述的剛性擋板5通過保持兩尖軌間距的固定裝置4和螺栓3固定在尖軌2端部且伸出尖軌2外，剛性擋板5 伸出尖軌2的長度，保證尖軌2與基本軌1密貼時能夠與可調節(jié)頂桿6接觸，且剛性擋板5 隨尖軌2移動不妨礙列車正常運行。彈性桿8 一端通過彈性桿固定裝置14固定形成懸臂梁，彈性桿固定裝置14通過固定板固定螺栓9固定在基本軌固定夾16上，位于傳感器保護盒11內。本道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，所用的第1光纖光柵15-1和第2光纖光柵15-2為不同波長的兩個光纖光柵。
其傳感器保護盒11安裝在保護盒固定板18上，保護盒固定板18通過固定板固定螺栓9固定在基本軌固定夾16上。兩個基本軌固定夾16在安裝時牢固地卡在基本軌1底部，再通過固定夾緊固螺栓17進行緊固。固定夾安裝在基本軌底部，位于基本軌底部與路基之間的空間上。本發(fā)明道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，光纖光柵密貼傳感器的可調節(jié)頂桿安裝于彈性桿一端，保證尖軌與基本軌密貼狀態(tài)良好時，可調節(jié)頂桿與剛性擋板接觸狀況良好，并且彈性桿的彎曲變化在其設定范圍內。這樣的設計是為了該裝置能夠更準確的監(jiān)測當前道岔尖軌的密貼狀態(tài)。通過對可調節(jié)頂桿位置的適當調節(jié)，使得當尖軌移動與基本軌發(fā)生密貼時，尖軌上的剛性擋板能夠與基本軌內側的可調節(jié)頂桿逐步接觸，彈性桿受力發(fā)生形變，貼于其兩側表面的光纖光柵的中心波長發(fā)生相反方向偏移，根據(jù)其偏移變化絕對值的相加便可求得當前尖軌與基本軌的密貼狀態(tài)。隨著尖軌向密貼方向移動，其剛性擋板與基本軌上的光纖光柵密貼傳感器的可調節(jié)頂桿相接觸開始產生光的波長位移信號，直至達到密貼，信號達到最大值，以此測量密貼程度。
權利要求
1.一種道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，其特征在于該裝置由光纖光柵密貼傳感器、固定夾組件和剛性擋板三部分組成；其中光纖光柵密貼傳感器包括光纖光柵對、彈性桿(8)、可調節(jié)頂桿(6)、傳感器保護盒(11)和光纖保護軟管(13)，彈性桿(8) —端固定形成懸臂梁， 可調節(jié)頂桿(6)安裝于彈性桿懸臂端，光纖光柵對的第1光纖光柵(15-1)和第2光纖光柵(15- 分別貼于彈性桿(8)表面兩側正相對的位置，且位于彈性桿固定點與可調節(jié)頂桿 (6)之間傳感器保護盒(11)內，光纖光柵對的光纖保護軟管(13)穿過光纜孔(12)安置在傳感器保護盒(11)內；固定夾組件包括基本軌固定夾(16)、固定夾緊固螺栓(17)、保護盒固定板(18)和固定板固定螺栓(9)，基本軌固定夾(16)通過固定夾緊固螺栓(17)夾持固定于基本軌(1)底部，傳感器保護盒(11)安裝在保護盒固定板(18)上，保護盒固定板(18) 通過固定板固定螺栓(9)固定在基本軌固定夾(16)上，光纖光柵密貼傳感器通過基本軌固定夾(16)固定于道岔基本軌(1)內側不影響列車行駛的位置，可調節(jié)頂桿(6)朝向剛性擋板(5)；剛性擋板(5)固定于尖軌(2)端部且伸出尖軌(2)夕卜，剛性擋板(5)伸出尖軌(2) 的長度保證尖軌( 與基本軌(1)密貼時能夠與可調節(jié)頂桿(6)接觸，且剛性擋板(5)隨尖軌( 移動不妨礙列車正常運行。
2.根據(jù)權利要求1所述的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，其特征在于彈性桿(8)—端通過彈性桿固定裝置(14)固定形成懸臂梁，彈性桿固定裝置(14)通過固定板固定螺栓(9)固定在基本軌固定夾(16)上，位于傳感器保護盒(11)內。
3.根據(jù)權利要求1所述的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，其特征在于所述的第1光纖光柵 (15-1)和第2光纖光柵(15- 為不同波長的兩個光纖光柵。
4.如權利要求1所述的一種道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，其特征在于所述的可調節(jié)頂桿 (6)通過頂桿固定螺栓(7)安裝于彈性桿(8)懸臂端。
5.根據(jù)權利要求1所述的道岔尖軌密貼監(jiān)測裝置，其特征在于所述的剛性擋板(5) 通過尖軌間距固定裝置(4)和螺栓(3)固定在尖軌( 端部且伸出尖軌( 夕卜。
全文摘要
一種光纖光柵鐵路道岔密貼監(jiān)測裝置，由光纖光柵密貼傳感器、固定夾組件和剛性擋板組成。光纖光柵密貼傳感器包括光纖光柵對、彈性桿、可調節(jié)頂桿、傳感器保護盒和光纖保護軟管，光纖光柵對貼于彈性桿兩側表面、可調節(jié)頂桿裝于彈性桿上；固定夾組件包括固定夾、緊固螺栓、傳感器保護盒固定板和固定螺栓。光纖光柵密貼傳感器由固定夾組件固定于道岔基本軌內側，剛性擋板固定于尖軌端部。尖軌移動與基本軌密貼的過程中，剛性擋板與可調節(jié)頂桿逐漸接觸并使彈性桿發(fā)生形變，貼于彈性桿兩側表面的兩光纖光柵的中心波長發(fā)生相反方向偏移，用其偏移量絕對值的和來表征尖軌的密貼狀態(tài)。該裝置有密貼監(jiān)測距離長、體積小，易安裝，抗干擾，便于維護和保養(yǎng)的優(yōu)點。
文檔編號B61L1/00GK102303626SQ20111013959
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權日2011年5月27日
發(fā)明者代鑫, 張艷曉, 李維來, 李鶴, 潘建軍, 王琴, 程健, 范典, 許儒泉 申請人:武漢理工大學