[发明专利]一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测系统

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测系统，在高铁路基表层上安装解调设备，路基表层上端为支承层，支承层上端为砂浆垫层，砂浆垫层顶部为轨道板，钢轨扣件安装于轨道板上端，脱空设备安装于支承层上端，脱空设备与解调设备之间信号传输，实现高铁路基脱空量的采集。本发明当被测高铁路基段脱空引起传感器探针向下移动时，通过测量传感器中光纤光栅的波长偏移量，计算得到路基脱空量，从而实现对高铁路基脱空的连续性监测。

技术领域

本发明涉及应用于高铁路基脱空监测技术领域，特别涉及一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测系统。

背景技术

由于无砟轨道路基上单元板式无砟轨道，受温度、列车荷载及其他自然环境因素的长期影响，支承层板底与路基顶面容易产生脱粘，在雨水冲刷及列车荷载作用下，易引起路基顶面翻浆冒泥，反复作用下脱粘区域逐渐形成离缝，最终演变成脱空。当沿线路横向完全脱空时，在列车荷载作用下，底座板的受力状态类似于简支梁，较大的动应力以及变形容易导致底座板开裂。此外底座板下脱空将劣化轨道的动态平顺性，增大轮轨及轨道部件的动力作用，严重时甚至引起车辆的剧烈振动，影响行车舒适性及安全性，减少底座板使用寿命。

路基段支承层出现脱空后，路基基床承受轨道结构传递的动荷载作用，会产生动态变形，基床本身在长期重复荷载作用下，也会产生累计变形，进而影响线路的平顺，加剧轮轨的相互作用和轨道结构的受力，引起轨道板与充填层之间的离缝脱空，给列车运行带来极大的安全隐患。填充层长期暴露于自然环境中，受列车荷载冲击、温度循环以及水的侵害等作用，填充层与轨道板间易产生脱空，劣化轨道结构受力状态，影响车辆运行舒适度，减低轨道板使用寿命。

目前高铁综合检测列车不能有效检测到路基脱空情况，对于路基脱空主要依靠现场人员巡视，迫切需要行之有效的路基脱空监测设备，用来实现高铁路基段安全状态监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测系统，通过将脱空传感器置于支承层孔内，准确测量路基脱空量，实现路基脱空的连续性监测。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测系统，在路基表层上安装解调设备，路基表层上端为支承层，支承层上端为砂浆垫层，砂浆垫层顶部为轨道板，钢轨扣件安装于轨道板上端，脱空设备安装于支承层上端，脱空设备与解调设备之间信号传输，实现路基脱空量的采集。

作为优选的技术方案，所述脱空设备包括一脱空传感器以及传感器夹具，脱空传感器安装于传感器夹具之间并通过传感器夹具固定，传感器夹具安装于支承层上端。

作为优选的技术方案，传感器夹具通过螺栓将脱空传感器安装于支承层上端。

作为优选的技术方案，所述传感器夹具包括左夹板以及右夹板，左夹板与右夹板相对面均开设一个半圆形孔，两个半圆形孔组成一个圆形安装孔，脱空传感器安装于该圆形安装孔，左夹板以及右夹板上设置有螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔，所述螺栓为M6化学螺栓。

作为优选的技术方案，所述脱空传感器插入于支承层内并向着路基表层延伸，其底部安装有一块钢垫块。

作为优选的技术方案，所述空设备与解调设备之间通过传输光纤连接传输信号。

作为优选的技术方案，所述解调设备采用光纤光栅解调仪。

作为优选的技术方案，所述传输光纤通过骑马卡固定在支承层及路肩上。

本发明的有益效果是：本发明基于光纤光栅技术的脱空传感器埋置在支承层内，光纤光栅传感器本身不受高铁线路电磁干扰，不会出现漂移现象，路基发生脱空后，所测数据能够准确反映路基脱空量，所用设备可以将路基脱空量量化。现场脱空传感器可以串联后连接至解调仪位置，实现自动化实时监测。

附图说明