[发明专利]无基坑光纤检测铁路货车超载与偏载的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及铁路货车超载与偏载的检测装置和方法。

背景技术

铁路运输是国民经济的大动脉，而运输安全又是铁路运输的重中之重。然而，由于经济利益的驱使，长期以来铁路货运车辆存在严重的超载、偏载等不合理运输的现象。列车长期处在超载与偏载状态下，将严重损坏铁路设施，缩短铁路的使用寿命，而且由于列车的车轮及轴受力不匀，长期处于疲劳状况，断轴、切轴、爬轨和货车颠覆等事故就会发生。

最初对铁路货车超载、偏载情况的检测采用基坑断轨式检测系统，该系统可以实现动态双向检测。但由于该系统断轨的特点，列车要限速通过，给铁路列车提速造成了很大的障碍，而且该系统还有安装复杂、成本高等缺点。

近几年来，对超载与偏载的检测技术取得了一定的发展和成绩，尤其是应用了传感器计量理论研制的无基坑、不断轨式超载与偏载检测系统实现了新的突破，计量速度和计量精度都在很大程度上得到了提高。例如：中国专利03249632.X提出了新型铁道货车超、偏载检测装置，它在特制钢枕的两端各安装有六只板式传感器来检测超载与偏载情况。中国专利CN2463258提出了铁路车辆超、偏载检测装置，它有测桥2-8个，单轴动态测量用测桥2个，静态整车测量用测桥8个，均骑钢枕靠内、外夹板固定在铁轨上，测桥两端部均固定有压力传感器，靠轮缘将载重传给压力传感器然后检测压力变化来检测超载与偏载情况。然而这两种动态超载与偏载检测装置采用的传统电应变式传感器，需要用不同的传感器分别对铁轨的不同部位进行检测，而且受到位置、时间等因素限制。因此两种装置存在着灵敏度低和零点漂移大的问题，大应变状态下具有较大的非线性、精度不够，而且抗电磁干扰能力、耐腐蚀性能均较差。

发明内容

本发明为了克服传统的铁路超载与偏载检测装置存在精度低、抗电磁干扰能力弱、耐腐蚀性差、速度低的问题，提供一种在线高速监测的无基坑光纤检测铁路货车超载与偏载的装置及方法。

无基坑光纤检测铁路货车超载与偏载的装置，它由光源5、耦合器4、十个光纤布拉格光栅应变传感器3-1、3-2、......、3-9和3-10、分光器件7、波长解调装置8、数据采集器9和分析处理装置10组成，第一光纤布拉格光栅应变传感器3-1、第二光纤布拉格光栅应变传感器3-2、......、第九光纤布拉格光栅应变传感器3-9和第十光纤布拉格光栅应变传感器3-10依次首尾相接并通过传输光纤6串联在一起，十个光纤布拉格光栅应变传感器3-1、3-2、......、3-9和3-10焊接在两根轨枕之间的一段铁轨上，每两个光纤布拉格光栅应变传感器对称地焊接在左右轨道的上轨底部组成一对传感器组对，由第一光纤布拉格光栅应变传感器3-1与第十光纤布拉格光栅应变传感器3-10组成的传感器组对作为启动装置设置在检测区域的开端，由第二光纤布拉格光栅应变传感器3-2、第三光纤布拉格光栅应变传感器3-3、......、第八光纤布拉格光栅应变传感器3-8和第九光纤布拉格光栅应变传感器3-9组成的四对传感器组对组成检测区域，用于在同一时间同时测得八个轮重，在该检测区域内每个轮子底部的铁轨上都对应有一个光纤布拉格光栅应变传感器，光源5与耦合器4的一端通过传输光纤6连接在一起，耦合器4的另一端与光纤布拉格光栅应变传感器通过传输光纤6连接在一起，耦合器4的第三端与分光器件7的输入端相连，分光器件7的十个输出通道7-1、7-2、......、7-9和7-10分别连接在十个波长解调装置8-1、8-2、......、8-9和8-10的输入端上，十个波长解调装置8-1、8-2、......、8-9和8-10的输出端与数据采集器9的数据输入端相连，数据采集器9的数据输出端连接在分析处理装置10的输入端上。

基于上述装置的无基坑光纤检测铁路货车超载与偏载测试方法为：