CN104309644A - 基于光纤光栅传感器的计轴装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于光纤光栅传感器的计轴装置，计轴装置的光纤光栅传感器掩埋于弹性体材料的掩埋层中，弹性的掩埋层能够在外界作用发生明显形变，弹性的掩埋层发生的形变能使光纤光栅传感器可以灵敏的检测到形变应力，从而也可以精确检测车轮为橡胶车轮的电车、列车的运行情况。而且，弹性的掩埋层还可以较好的保护光纤光栅传感器。
Description
技术领域
本发明涉及计轴技术领域，特别是涉及一种基于光纤光栅传感器的计轴装置。
背景技术
目前轨道交通在国内发展势头迅速。随着城轨、地铁、有轨电车等交通工具的运力不断提升，运输要求也越来越高，对安全运作也尤其重视。单轨电车、列车在日趋现代化轨道交通中也不断涌现。目前检测列车位置的设施通常使用轨道电路或者计轴系统，其中传统的计轴装置多采用电气或电磁检测系统，其抗电磁干扰能力低。对于使用橡胶轮胎的电车、列车，由于橡胶轮胎碾压在轨道上时，其轮胎本身也会发生形变，传统的计轴装置，大多数无法精确检测车轮为橡胶车轮的电车、列车的运行情况，甚至会产生错误检测。而且传统的计轴装置也不能较好的保护计轴装置中的光纤光栅传感器。
发明内容
基于此，有必要提供一种能精确检测车轮为橡胶车轮的电车、列车的运行情况的基于光纤光栅传感器的计轴装置。
一种基于光纤光栅传感器的计轴装置，包括：
能够埋设于路轨上的基底；
位于所述基底上的掩埋层；
掩埋于所述掩埋层里的光纤光栅传感器；
其中，所述掩埋层包括弹性体材料。
在其中一个实施例中，所述基底包括树脂。
在其中一个实施例中，所述弹性体材料包括橡胶。
在其中一个实施例中，所述光纤光栅传感器的数量为两个，并排设置。
在其中一个实施例中，所述光纤光栅传感器能够横向贯穿所述路轨。
上述基于光纤光栅传感器的计轴装置，计轴装置的光纤光栅传感器掩埋于弹性体材料的掩埋层中，弹性的掩埋层能够在外界作用发生明显形变，弹性的掩埋层发生的形变能使光纤光栅传感器可以灵敏的检测到形变应力，从而也可以精确检测车轮为橡胶车轮的电车、列车的运行情况。而且，弹性的掩埋层还可以较好的保护光纤光栅传感器。
附图说明
图1为基于光纤光栅传感器的计轴装置埋设于路轨上的示意图；
图2为一个实施例的基于光纤光栅传感器的计轴装置侧面示意图；
图3为一个实施例的基于光纤光栅传感器的计轴系统示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下描述的基于光纤光栅传感器的计轴装置和系统，并不限于应用在电车、列车等车辆的计轴和监测，还可以应用于其他必须依靠路轨的运输工具的计轴和监测。既可以应用于单轨路轨，也可以应用于双轨路轨。
一种基于光纤光栅传感器的计轴装置，包括：能够埋设于路轨上的基底、位于基底上的掩埋层、掩埋于掩埋层里的光纤光栅传感器。其中，掩埋层包括弹性体材料。
上述基于光纤光栅传感器的计轴装置，计轴装置的光纤光栅传感器掩埋于弹性体材料的掩埋层中，弹性的掩埋层能够在外界作用发生明显形变，弹性的掩埋层发生的形变能使光纤光栅传感器可以灵敏的检测到形变应力，从而也可以精确检测车轮为橡胶车轮的电车、列车的运行情况。而且，弹性的掩埋层还可以较好的保护光纤光栅传感器。
图1为基于光纤光栅传感器的计轴装置埋设于路轨上的示意图，基于光纤光栅传感器的计轴装置100横向埋设于路轨200上，使得计轴装置100中的光纤光栅传感器能够横向贯穿路轨200。
图2为一个实施例的基于光纤光栅传感器的计轴装置侧面示意图。
参阅图1和图2，一种基于光纤光栅传感器的计轴装置，包括：
能够埋设于路轨200上的基底110、位于基底110上的掩埋层120、掩埋于掩埋层里的光纤光栅传感器130。在基底110上还开设有用于安装光纤光栅传感器130的安装孔140。掩埋层110包括弹性体材料，例如可以是弹性树脂。基底110可以是由树脂形成，例如合成树脂。当然，在其他实施例中，基底110还可以是路轨本身的一部分。弹性体材料填充在基底110上开设的槽中形成掩埋层，并将光纤光栅传感器130掩埋在槽中的弹性体材料中便形成计轴装置的基本结构。
当电车、列车的橡胶轮胎碾压到裸露的弹性体材料时，弹性体材料发生形变，对光纤光栅传感器130产生应力，使光纤光栅传感器130中心波长发生变化，这种变化的信号可被光调器解调后发送给处理器处理。将光纤光栅传感器130埋于弹性体材料中，既能保护光纤，又由于弹性体材料的形变非常容易对光纤光栅传感器130产生应力作用，对检测车辆有非常高的灵敏度，对应使用橡胶轮胎的列车也有非常高的灵敏度。
基于光纤光栅传感器的计轴装置100横向埋设于路轨200上，使得计轴装置100中的光纤光栅传感器130能够横向贯穿路轨200。当然，横向埋设和横向贯穿并不代表计轴装置100或光纤光栅传感器130和路轨200垂直，计轴装置100或光纤光栅传感器130和路轨200还可以是成一定的锐角角度。这样的横向埋设和横向贯穿，即使列车运行时发生摆动，也不会影响到检测的精度。
在本实施例中，光纤光栅传感器130的数量为两个，并排相邻设置，提高检测的可靠性和判断电车、列车的行驶方向。在其他实施例中，还可以按需要增加光纤光栅传感器130的数量，提高检测的准确性。
下面描述一种基于光纤光栅传感器的计轴系统，图3为一个实施例的基于光纤光栅传感器的计轴系统示意图。
参阅图2和图3，一种基于光纤光栅传感器的计轴系统，包括计轴装置100A、计轴装置100B、光解调器和处理器。计轴装置100A和计轴装置100B分别通过光纤接续盒和光解调器连接，光解调器和处理器连接。光解调器用于解调计轴装置(100A和100B)经过光纤接续盒传来的传感信号，处理器处理光解调器的解调数据。
参阅图2，计轴装置(100A和100B)包括能够埋设于路轨200上的基底110、位于基底110上的掩埋层120、掩埋于掩埋层120里的光纤光栅传感器130。其中，掩埋层130包括弹性体材料，例如可以是弹性树脂。基底110可以是由树脂形成，例如合成树脂。当然，在其他实施例中，基底110还可以是路轨本身的一部分。弹性体材料填充在基底110上开设的槽中形成掩埋层，并将光纤光栅传感器130掩埋在槽中的弹性体材料中便形成计轴装置的基本结构。
基于光纤光栅传感器的计轴装置(100A和100B)横向埋设于路轨200上，使得计轴装置(100A和100B)中的光纤光栅传感器130能够横向贯穿路轨200。当然，横向埋设和横向贯穿并不代表计轴装置(100A和100B)或光纤光栅传感器130和路轨200垂直，计轴装置(100A和100B)或光纤光栅传感器130和路轨200还可以是成一定的锐角角度。这样的横向埋设和横向贯穿，即使列车运行时发生摆动，也不会影响到检测的精度。
在本实施例中，光纤光栅传感器130的数量为两个，并排相邻设置，提高检测的可靠性和判断电车、列车的行驶方向。在其他实施例中，还可以按需要增加光纤光栅传感器130的数量，提高检测的准确性。
在本实施例中，计轴装置(100A和100B)为两个，在设定路轨区段的两端分别埋设一个。在其他实施例中，还可以按需要增加计轴装置的数量，提高检测的准确性。
在路轨(例如水泥制成的单轨)上，用光纤光栅传感器将路轨分隔成区段，当列车的橡胶车轮碾压到计轴装置(100A和100B)时，掩埋于掩埋层120里的光纤光栅传感器130的中心波长发生变化，变化了的传感信号经光纤接续盒输出到光解调器，光解调器将信号解调后输出给处理器(例如微电脑系统)，处理器将调解后的脉冲计算出车辆经过计轴装置(100A和100B)的轮轴数、车轮数量、列车卡车数量，并判断车辆行走的方向、速度、轮对的健康情况和车辆重量等。同时，处理器会依据经过并排相邻设置的光纤光栅传感器130的车轮数量计算并判断区段内是否有列车。如果进入区段的车轮数量与出区段的车轮数量两者相等，则判定该区段没有列车并输出该区段空闲的信号。若两者不相等，则判断该区段有列车并输出区段占用信号。
上述基于光纤光栅传感器的计轴装置和系统，计轴装置的光纤光栅传感器掩埋于弹性体材料的掩埋层中，弹性的掩埋层能够在外界作用发生明显形变，弹性的掩埋层发生的形变能使光纤光栅传感器可以灵敏的检测到形变应力，从而也可以精确检测车轮为橡胶车轮的电车、列车的运行情况。而且，弹性的掩埋层还可以较好的保护光纤光栅传感器。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种基于光纤光栅传感器的计轴装置，其特征在于，包括：
能够埋设于路轨上的基底；
位于所述基底上的掩埋层；
掩埋于所述掩埋层里的光纤光栅传感器；
其中，所述掩埋层包括弹性体材料。
2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的计轴装置，其特征在于，所述基底包括树脂。
3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的计轴装置，其特征在于，所述弹性体材料包括橡胶。
4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的计轴装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器的数量为两个，并排设置。
5.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的计轴装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器能够横向贯穿所述路轨。
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