CN110435713A - 一种基于光纤光栅的计轴系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光纤光栅的计轴系统，包括处理单元、调制解调单元和路轨，处理单元的接口依次信号连接有系统终端、探测单元和校准单元，校准单元的第二接口与探测单元的接口信号连接并与第一耦合器的第二接口信号连接，第一耦合器的第一接口信号连接有扫频单元，扫频单元的接口与调制解调单元的接口信号连接，调制解调单元的接口信号连接有光纤接续盒，光纤接续盒的接口信号连接有计轴装置，本发明涉及计轴技术领域。该一种基于光纤光栅的计轴系统，达到了精确检测，弹性保护的效果，检测精确可靠，提高了工作效率，对传感器具有弹性保护作用，避免受外力外力损坏，提高了使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及计轴技术领域，具体为一种基于光纤光栅的计轴系统。
背景技术
计轴系统是一种重要的铁路信号设备，用车轮传感器检测列车车轮信息，通过运算后，给联锁系统输出区段占用或空闲信息的条件。
目前计轴系统的车轮传感器主要应用的是电磁传感器，经常受到周围因素的干扰，如雨天雷击、电流感应、电磁干扰，严重影响电磁传感器对电气化和高速列车的应用。
为了解决传统基于电磁技术的车轮传感系统在应用中的难题，将光纤光栅(FBG)传感技术引入到高速铁路的车轮检测应用中。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不能较好的保护光纤光栅传感器，容易外力外力损坏，降低工作效率及使用性能。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光纤光栅的计轴系统，解决了传统的计轴装置，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不能较好的保护光纤光栅传感器，容易外力外力损坏，降低工作效率及使用性能的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于光纤光栅的计轴系统，包括处理单元、调制解调单元和路轨，处理单元用于解调处理数据，调制解调单元用于解调传感信号，所述处理单元的接口依次信号连接有系统终端、探测单元和校准单元，所述校准单元的第一接口信号连接有第一耦合器，所述校准单元的第二接口与探测单元的接口信号连接并与第一耦合器的第二接口信号连接，所述第一耦合器的第一接口信号连接有扫频单元，所述扫频单元的接口与调制解调单元的接口信号连接，所述调制解调单元的接口信号连接有光纤接续盒，所述光纤接续盒的接口信号连接有计轴装置，所述计轴装置埋设于路轨上。
优选的，栅的计轴系统，其特征在于：所述探测单元的数量为若干个并均匀分布。
优选的，所述探测单元包括第一探测器和第二耦合器，所述第一探测器与第二耦合器之信号连接。
优选的，所述校准单元包括第二探测器，所述第二探测器的接口信号连接有标准具，所述标准具的接口信号连接有光纤布拉格光栅。
优选的，两个所述光纤光栅传感器形成计轴装置，计轴装置中的两个光纤光栅传感器的距离固定相等。
优选的，所述锥形弹性件的材料设置为橡胶材质。
优选地，所述计轴装置包括基底，所述基底埋设于路轨上，所述基底内部顶部相对应的位置均固定连接有锥形弹性件，所述锥形弹性件的内部中央位置设置有光纤光栅传感器。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于光纤光栅的计轴系统。具备以下有益效果：
(1)、该基于光纤光栅的计轴系统，通过处理单元的接口依次信号连接有系统终端、探测单元和校准单元，校准单元的第一接口信号连接有第一耦合器，校准单元的第二接口与探测单元的接口信号连接并与第一耦合器的第二接口信号连接，第一耦合器的第一接口信号连接有扫频单元，扫频单元的接口与调制解调单元的接口信号连接，调制解调单元的接口信号连接有光纤接续盒，达到了精确检测的效果，结构合理简单，使用方便，检测精确可靠，大大提高了工作效率,一般的计轴系统不能检测列车重量，从而判别是否是列车或外部干扰。
(2)、该基于光纤光栅的计轴系统，通过基底埋设于路轨上，基底内部顶部相对应的位置均固定连接有锥形弹性件，锥形弹性件的内部中央位置设置有光纤光栅传感器，达到了弹性保护的效果，结构合理简单，使用方便，对传感器具有弹性保护作用，避免受外力外力损坏，大大提高了使用性能。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为探测单元结构框图；
图3为校准单元结构框图；
图4为计轴装置结构示意图。
图中：1处理单元、2调制解调单元、3路轨、4系统终端、5探测单元、501第一探测器、502第二耦合器、6校准单元、601第二探测器、602标准具、603光纤布拉格光栅、7第一耦合器、8扫频单元、9光纤接续盒、10计轴装置、101基底、102锥形弹性件、103光纤光栅传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于光纤光栅的计轴系统，包括处理单元1、调制解调单元2和路轨3，处理单元1用于解调处理数据，调制解调单元2用于解调传感信号，处理单元1的接口依次信号连接有系统终端4、探测单元5和校准单元6，探测单元5的数量为若干个并均匀分布，探测单元5包括第一探测器501和第二耦合器502，第一探测器501与第二耦合器502之信号连接，校准单元6包括第二探测器601，第二探测器601的接口信号连接有标准具602，标准具602的接口信号连接有光纤布拉格光栅603，光纤布拉格光栅603在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜，校准单元6的第一接口信号连接有第一耦合器7，校准单元6的第二接口与探测单元5的接口信号连接并与第一耦合器7的第二接口信号连接，第一耦合器7的第一接口信号连接有扫频单元8，扫频单元8可提高光源扫频速率和输出线性度,扫频单元8的接口与调制解调单元2的接口信号连接，调制解调单元2的接口信号连接有光纤接续盒9，光纤接续盒9的接口信号连接有计轴装置10，计轴装置10包括基底101，基底101埋设于路轨3上，基底101内部顶部相对应的位置均固定连接有锥形弹性件102，锥形弹性件102的材料设置为橡胶材质，具有很好的弹性保护作用，同时成本低，锥形弹性件102的内部中央位置设置有光纤光栅传感器103，计轴装置10埋设于路轨3上。
两个光纤光栅传感器103构成一计轴装置10，计轴装置10的两个光纤光栅传感器的距离固定相等。如图1所示，使用时，首先在路轨3上，用计轴装置10将路轨3分隔成若干区段；当车轮碾压到计轴装置10时，掩埋于锥形弹性件102里的光纤光栅传感器103发生形变，至通过的光波中心波长发生变化，碾压的重量不同引起波长的变化亦不相同，变化了的传感信号经光纤接续盒9输出到调制解调单元2，调制解调单元2与扫频单元8配合进行扫频解码，解码后的信号输出给第一耦合器7，再分别输出给校准单元6、探测单元5。校准单元6内设置若干个固定频率码段，探测单元5数量按校准单元6内固定频率码段的数量对应设置，每个探测单元对应一个频率段，校准单元6将解码信号与设置的固定频率码段进行比较校对，分别输出给对应的探测单元5和处理单元1；探测单元5将探测到的信号最终传输给处理单元1，处理单元1依据探测单元5和校对单元的信号计算出车辆经过计轴装置10的轮轴数，并判断车辆行走的方向、速度和车辆重量，给连锁系统输出区段占用或空闲的信息。此外，依据检测的重量判断是否是列车或外部干扰，输出告警信息，方便维护人员判断。
光纤光栅传感器103掩埋于锥形弹性件102中，锥形弹性件102能够在外界作用发生明显形变，弹性的锥形弹性件102发生的形变能使光纤光栅传感器103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，锥形弹性件102还可以较好的保护光纤光栅传感器103，避免因外力损坏。
使用时，首先在路轨3上，用光纤光栅传感器103将路轨3分隔成区段，当车轮碾压到计轴装置10时，掩埋于锥形弹性件102里的光纤光栅传感器103的中心波长发生变化，变化了的传感信号经光纤接续盒9输出到调制解调单元2，调制解调单元2将信号解调后输出给扫频单元8，再输出给第一耦合器7，再分别输出给校准单元6、探测单元5，最终传输给处理单元1，处理单元1将调解后的脉冲计算出车辆经过计轴装置10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，再使用过程中，光纤光栅传感器103掩埋于锥形弹性件102中，锥形弹性件102能够在外界作用发生明显形变，弹性的锥形弹性件102发生的形变能使光纤光栅传感器103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，锥形弹性件102还可以较好的保护光纤光栅传感器103，避免因外力损坏。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于光纤光栅的计轴系统，包括处理单元(1)、调制解调单元(2)和路轨(3)，处理单元(1)用于解调处理数据，调制解调单元(2)用于解调传感信号，其特征在于：所述处理单元(1)的接口依次信号连接有系统终端(4)、探测单元(5)和校准单元(6)，所述校准单元(6)的第一接口信号连接有第一耦合器(7)，所述校准单元(6)的第二接口与探测单元(5)的接口信号连接并与第一耦合器(7)的第二接口信号连接，所述第一耦合器(7)的第一接口信号连接有扫频单元(8)，所述扫频单元(8)的接口与调制解调单元(2)的接口信号连接，所述调制解调单元(2)的接口信号连接有光纤接续盒(9)，所述光纤接续盒(9)的接口信号连接有计轴装置(10)，所述计轴装置(10)埋设于路轨(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的计轴系统，其特征在于：所述探测单元(5)的数量为若干个并均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的计轴系统，其特征在于：所述探测单元(5)包括第一探测器(501)和第二耦合器(502)，所述第一探测器(501)与第二耦合器(502)之信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的计轴系统，其特征在于：所述校准单元(6)包括第二探测器(601)，所述第二探测器(601)的接口信号连接有标准具(602)，所述标准具(602)的接口信号连接有光纤布拉格光栅(603)。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的计轴系统，其特征在于：两个所述光纤光栅传感器(103)形成计轴装置(10)，计轴装置(10)中的两个光纤光栅传感器(103)的距离固定相等。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的计轴系统，其特征在于：所述锥形弹性件(102)的材料设置为橡胶材质。
7.根据权利要求5所述的一种基于光纤光栅的计轴系统，其特征在于：所述计轴装置(10)还包括基底(101)，所述基底(101)埋设于路轨(3)上，所述基底(101)内部顶部相对应的位置均固定连接有锥形弹性件(102)，所述锥形弹性件(102)的内部中央位置设置有光纤光栅传感器(103)。
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