[实用新型]铁路轨温信息采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁路运行安全监测领域，具体地涉及监测铁路的轨道安全方面。更具体地，本实用新型涉及监测铁路钢轨的温度状况。 

背景技术

目前，铁路系统正处在迅速建设和发展的时期，随着高速铁路网规模迅速扩大，技术装备水平也快速提升，速度提升及运力加大。同时，铁路运输安全也面临更多的挑战和考验。铁路周边环境更加复杂，自然气候环境变化频繁，灾害天气增加，对铁路运输安全尤其是高铁的运行安全带来影响。 

出于全面防护的考虑，技术人员研发出各种新技术，例如车载化探测装置、高速摄像技术、 GPS红外线探测技术、微波无线探测等，广泛应用于定位和监测，为铁路安全允许提供了有效的防护和监测手段。但是，各种单独的技术都有其局限性，分别会受环境，人文，设备等因素的限制，没有一种方法能完全解决铁路特别是高铁沿线的安全防护问题，而是需要靠各种手段的互补。 

世界各国铁路都在大力发展无缝轨道，我国新建高速铁路也多采用无缝轨道技术。无缝轨道的特点是钢轨中间不留间际，但无缝钢轨因热胀冷缩所带来的长度变化会产生巨大的温度应力作用，特别是纵向温度力，若钢轨应力散放控制得不好，天热时可能会造成胀轨跑道，而天冷时会出现冷缩从而可能拉断钢轨的情况，如图1所示。因此，自无缝轨道问世以来，轨温监测工作就被放到了一个非常重要的地位。目前，我国的铁路轨温监测主要是靠人工定点定时测量完成。这种测温方法所获得的监测数据密度小，难以捕捉日、月、年内的最高轨温和最低轨温；占用劳动力多、测量误差大、实时性差，因此难以为铁路工务作业提供及时、准确、科学的决策依据。 

相应地，近来光纤器件的快速发展和广泛运用，特别是先进的光纤光栅传感器技术，为远程监测轨温提供了可行性和便利性、以及经济性。 

已知，目前国际上还没有用光纤光栅传感网络分析系统来监控铁路轨道温度的案例。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种克服现有技术不足并且符合经济高效需求的用于监测铁路钢轨轨温的技术。 

根据本实用新型的一个方面，提供一种铁路轨温信息采集系统，用于采集与铁路轨温有关的信息，该信息采集系统包括：光纤光栅传感器个体或者由其构成的分布式阵列；和光纤光栅解调仪，其中所述光纤光栅解调仪与所说光纤光栅传感器或由其构成的阵列通过光纤光缆相连接；其中，所述传感器个体或阵列设置在距离钢轨上或者内部，设置成接收所述光纤光栅解调仪发送的激光信号，用于测量钢轨轨温的变化，并将感测信号返回给所述光纤光栅解调仪。 

其中所述钢轨为无缝铁路轨道；所述光纤光栅传感器为光纤光栅温度传感器。其中所述光纤光栅解调仪包括激光发射装置，用于生成激光；和输入输出端口，用于将激光输出到传输光纤中，所述传输光纤与光纤光栅传感器相连接，激光经光纤光栅传感器反射后返回到所述光纤光栅解调仪。 

其中所述光纤光栅温度传感器设置成：附着在高热膨胀材料附近，其受到轨温变化的影响向光纤光栅温度传感器施加应力；或者具有双金属结构，所述两种金属具有不同的热膨胀系数。所述光纤光栅传感器阵列连接在多个分支光路中，每个分支光路通过光缆接续盒与主光缆连接，由主光缆将各个分路光缆连接到光纤光栅解调仪器上。 

根据本实用新型的另一个方面，提供铁路轨温信息分析系统，包括： 

信号接收装置，用于接收来自如前所述的铁路轨温信息采集系统的信号，数据处理和逻辑判断单元，通过分析来确定：

1）每个激光波长信号涉及哪个光纤光栅传感器；

2）所涉激光的波长的变化以及所代表的对应温度水平；

3）所述温度水平对应的钢轨温度力，以及所述钢轨温度力是否达到预定程度。

其中，所述系统包括存储装置，其中预先存储：光纤光栅传感器与特征波长之间的对应关系；波长变化量和光纤光栅传感器所测的温度水平之间关系；温度水平与钢轨温度力及危险程度发生之间的对应关系。 

其中数据处理和逻辑判断单元，还包括用于：确定是否对应于一个或者几个光栅光纤传感器的波长信号消失；以及根据预定的逻辑规则，由此判断是何处位置发生了光纤光栅传感器损毁和/或哪条光纤光缆损毁。 

根据本实用新型的又一个方面，提供铁路轨温监测系统，包括： 

如前所述的铁路轨温信息采集系统；

如前所述的铁路轨温信息分析系统；

报警系统，在所述铁路轨温信息分析系统确定发生钢轨轨温变化超标和/或达到预定程度的情况，以一种或多种方式发出报警信号和/或情报信息。

所述铁路轨温信息采集系统与所述铁路轨温信息分析系统通过有线或者无线地方式远距离连接。