CN201980252U - 一种轨道监测传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨道监测传感装置，包括探头，所述探头包括底部固定在反映列车经过引起机械位移的构件上的壳体和一端固定在所述壳体内壁的曲线形支架，曲线形支架的另一端连接有振动部件，在曲线形支架内的上下相对两侧分别布设有多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，多个A侧变形齿和多个B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道，所述A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤两侧，信号光纤的至少一端与探头外部的光缆连接，光缆连接有测试单元，测试单元连接有处理单元。本实用新型结构简单、设计合理，能够有效适应铁路的高速运行并有效提高铁路运行的安全性和可靠性。

Description

一种轨道监测传感装置

技术领域

本实用新型涉及一种传感装置，特别涉及一种轨道监测传感装置。

背景技术

铁路是一个国家的经济命脉，是承载社会发展的重要支撑之一，随着社会的发展，现在许多城市开始建地铁和轻轨，这将进一步促进生产效率的提高及人们生活质量的改善。轨道是提供给铁路、地铁和轻轨列车运行的特殊道路，轨道状态是否正常直接关系到列车运行的安全与否，同时，通过对轨道的监测也可以反映出列车的运行状态，为列车的调度、运行提供依据。但现在用于监测轨道状态、和通过对轨道的参数测试来监测列车运行状态的传感装置仍是以传统的电子、电气元件的传感器为主，其缺点较多。

如现有的地铁中对列车的运行位置和速度的监测是通过对轨道电路的参数监测来实现的。列车在运行时，其钢轮与轨道接触会影响以轨道为核心的电路参数的变化，通过对各段轨道电路的信号的运算处理，可以确定轨道段是否被占用。一段20公里的轨道需要上百套轨道电路设备来监测，而且每个轨道电路设备都设置有独立的电路参数检测装置以及一套与中央监控室连接的收发装置，可以看出，这样的系统电路连接复杂、线路庞大，安装、维护困难，成本高昂；由于列车运行中的震动、灰尘以及强烈的电磁干扰等因素使以电子元件为主的检测装置可靠性难以保证，并且该装置只能确定某段轨道的状态，不能精确检测列车的位置及运行速度。然而现有的情况是为了提高运力，列车的运行速度提高了，列车的时间间隔却在减少，为保障列车的安全运行，对轨道和列车运行状态的监测设备的精确度、稳定性以及可靠性等要求也在提高，但现有的轨道电路监测设 备已越来越不能满足要求了。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种轨道监测传感装置。本实用新型结构简单、设计合理、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，能够有效适应铁路的高速运行并有效提高铁路运行的安全性和可靠性，具有广阔的市场应用前景。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种轨道监测传感装置，其特征在于：包括探头，所述探头包括底部固定在反映列车经过引起机械位移的构件上的壳体和一端固定在所述壳体内壁的曲线形支架，所述曲线形支架的另一端连接有振动部件，在所述曲线形支架内的上下相对两侧分别布设有多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，多个A侧变形齿和多个B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道，所述A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤两侧，所述信号光纤的至少一端与探头外部的光缆连接，所述光缆连接有对信号光纤中的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元，所述测试单元连接有处理单元。

上述的一种轨道监测传感装置，所述振动部件为振子。

上述的一种轨道监测传感装置，所述振子与曲线形支架之间和/或所述振子与壳体内壁之间安置有辅助弹簧。

上述的一种轨道监测传感装置，所述壳体内设置有供所述曲线形支架下端部安装的固定支架，所述固定支架上以螺纹连接方式安装有调整螺杆且调整螺杆上固定有底板，所述曲线形支架卡装在振子与底板之间。

上述的一种轨道监测传感装置，所述振动部件为导杆，且所述导杆与壳体滑动配合。

上述的一种轨道监测传感装置，所述导杆的上端设置有夹具。

上述的一种轨道监测传感装置，所述导杆与曲线形支架之间设置有隔 板，所述隔板固定于壳体的内壁上。

上述的一种轨道监测传感装置，所述信号光纤的两端设置有光反射装置。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。

2、测试单元可采用光源-光功率计或光时域反射计等现有的设备就可以投入使用，并且采用光时域反射计容易做到分布式或准分布式监测。

3、通过在信号光纤和光缆上安装光反射装置达到提高测试灵敏度以及做到分布式或准分布式的监测。

4、该装置利用了光纤微弯传感原理，以及光纤具有的分布式或准分布式传感技术，可以实现在一根光纤上对数十公里的轨道参数的监测，同时做到了对列车的运行状态监测的目的，能够有效适应铁路的高速运行并有效提高铁路运行的安全性和可靠性，具有广阔的市场应用前景。

5、测试精度高，安装布设方便，以及抗电磁干扰、能够做到远距离监测的目的。

6、通过在同一位置的两根钢轨上分别安置有一个探头，可以检测列车的偏载以及运行中的偏载，保证列车的正确装载和安全运行，当然通过多组探头可以更准确的监测静态时列车的每一节车厢偏载状态。

7、通过在两根钢轨的无缝接头处、并分别位于两根钢轨端头的位置各设置有一个探头，可以检测无缝接头处是否出现了断裂或变形。

8、通过沿钢轨设置多个探头，可以准确测定列车的停止位置、运行位置和运行速度，为列车的高效、准确、安全的运行提供保障。

9、通过探头监测的振动或钢轨振幅的异常变化，可以监测或获取钢轨、枕木的固定是否松动以及铁路地基的沉降状况等信息，甚至可以是列车的铁轮、轮轴及其他异常情况信息。

综上所述，本实用新型装置利用了光纤微弯传感原理，以及光纤具有 的分布式或准分布式传感技术，可以实现在一根光纤上对数十公里的轨道参数的监测，同时做到了对列车的运行状态监测的目的，其结构简单、设计合理、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，能够有效适应铁路的高速运行并有效提高铁路运行的安全性和可靠性，具有广阔的市场应用前景。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中探头的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1中曲线形壳体的结构示意图。

图4为本实用新型实施例2的结构示意图。

图5为本实用新型弹簧丝构成的曲线形支架的部分剖面结构示意图。

图6为本实用新型实施例3的结构示意图。

图7为本实用新型图6中A处的局部放大示意图。

图8为本实用新型实施例4的结构示意图。

图9为本实用新型实施例5的结构示意图。

图10为本实用新型实施例5中探头的结构示意图。

附图标记说明：

1-光缆；        2-基础；          3-钢轨；

4-枕木；        4-1-A侧变形齿；   4-2-B侧变形齿；

5-测试单元；    7-处理单元；      8-振子；

9-壳体；        10-阻尼磁铁；     11-夹具；

12-导杆；       15-固定支架；     16-调整螺杆；

17-底板；       19-曲线形壳体；   20-平垫；

21-辅助弹簧；   22-螺丝；         23-隔板；

33-信号光纤；   36-锯齿板；       38-弹簧丝；

40-波纹管；       41-管壁。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2和图3所示的一种轨道监测传感装置，包括探头，所述探头包括底部固定在反映列车经过引起机械位移的构件上的壳体9和一端固定在所述壳体9内壁的曲线形支架，所述曲线形支架的另一端连接有振动部件，在所述曲线形支架内的上下相对两侧分别布设有多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2，多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤33穿过的曲线形通道，所述A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在信号光纤33两侧，所述信号光纤33的至少一端与探头外部的光缆1连接，所述光缆1连接有对信号光纤33中的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元5，所述测试单元5连接有处理单元7。

本实施例中，所述振动部件为振子8，所述曲线形支架为曲线形壳体19，多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2对应布设在曲线形壳体19的内壁上。探头固定于轨道的基础2上，实际工作中，当有列车通过时产生了振动，导致振子8的上下位移，使位于壳体9内的曲线形壳体19两端距离发生变化，从而使曲线形壳体19内部两列A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2之间的距离改变，导致信号光纤33的弯曲曲率变化，在信号光纤33内部传输的光信号随之变化，通过测试单元5可以监测到该光信号的变化并传递给处理单元7进行列车位置及速度的计算。

一种优选的做法是所述的振子8与曲线形壳体19之间安置有辅助弹簧21。

一种优选的做法是所述的振子8与壳体9内壁之间安置有辅助弹簧21。

优选的，所述的振子8是有由一永久磁铁构成或振子8上固定有永久磁铁，在壳体9内壁上固定有另一阻尼磁铁10，也可以是阻尼线圈，前者与后 者构成振动阻尼系统。

一种优选的做法是所述信号光纤33的两端设置有光反射装置。所述的光反射装置是光反射镜、光纤光栅或含有气泡的光纤。测试单元5通过测试位于曲线形壳体19包含的信号光纤33前后反射装置的反射光信号的强度之差，就可以确定信号光纤33损耗的变化大小，也就是振子8的振幅，达到监测列车位置及速度的目的。

当然，所述的探头及光缆1也可以埋置在轨道的基础2中。

优选的，所述壳体9内设置有供所述曲线形壳体19下端部安装的固定支架15，固定支架15上以螺纹连接方式安装有调整螺杆16且调整螺杆16上固定有底板17，所述曲线形壳体19上端部上方布设振子8且振子8与壳体9内壁之间布设有辅助弹簧21，且所述曲线形壳体19卡装在振子8与底板17之间，这样可以对曲线形壳体19的状态进行手动调整。

所述信号光纤33为外部包有多层保护层的光纤。

所述信号光纤33外部包覆有一层防水材料层。

实施例2

如图4、图5所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述曲线形支架为弹簧丝38，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在弹簧丝38中相邻两圈弹簧丝之间，且A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图6、图7所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述曲线形支架为波纹管40，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在波纹管40的管壁41上内凹处的相对两个侧面上，且A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例4

如图8所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述曲线形支架为锯 齿形支架36，且锯齿形支架36由两个个锯齿板36相扣而成，两块锯齿板36的相对面上布设有相互交错对应的A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例5

如图9，图10所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述振动部件为导杆12，导杆12一端与钢轨3的下底面是接触配合，优选的，导杆12的端部固定有夹具11，夹具11通过螺丝22固定在钢轨3上；导杆12另一端伸入壳体9内部并与一曲线形支架的一端固定连接，

本实施例中，所述曲线形支架为曲线形壳体19，多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2对应布设在曲线形壳体19的内壁上。壳体9固定于钢轨3与基础2之间，实际工作中，当有列车运行或停在钢轨3上时，其重量施加在钢轨3上，使钢轨3出现向下的微小的位移，导致导杆12的位移，使位于壳体9内的曲线形壳体19两端距离发生变化，从而使曲线形壳体19内部两列A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2之间的距离改变，导致信号光纤33的弯曲曲率变化，在信号光纤33内部传输的光信号随之变化，通过测试单元5可以监测到该光信号的变化并传递给处理单元7进行列车位置、速度等参数的计算。

通过在两根钢轨3的同一位置分别安置一个探头，可以监测列车的偏载情况。保证列车的正确装载和安全运行，当然通过多组探头可以更准确的监测静态时列车的每一节车厢偏载状态，使装卸货物时就可以了解列车的偏载情况，以防止事故的发生。

通过在两根钢轨3的无缝接头处、并分别位于两根钢轨3端头的位置各设置有一个探头，可以检测无缝接头处是否出现了断裂或变形，当列车经过该无缝接头时，在正常情况下，两个探头基本是同步变化的，但当接头断裂时，两个探头是以明显的先后次序变化的，从而可以判断该接头出现了断裂。当接头出现变形时，常常是由于温度造成的膨胀现象导致，即使没有列车通过，两个探头也会出现很大的差异，反映出接头的变形。

通过沿钢轨3设置多个探头，可以准确测定列车的停止位置、运行位置和运行速度，为列车的高效、准确、安全的运行提供保障。

通过探头监测的振动或钢轨3振幅的异常变化，可以监测或获取钢轨3、枕木4的固定是否松动以及铁路基础2的沉降状况等信息，甚至可以是列车的铁轮、轮轴及其他异常情况信息。

一种优选的做法是所述的导杆12与曲线形壳体19之间有一隔板23，所述的隔板23固定于壳体9的内壁上，这样可以防止灰尘以及雨水对壳体9内部曲线形壳体19的侵蚀。所述的隔板23上也可以预设有波纹。

一种优选的做法是：所述壳体9内设置有供所述曲线形壳体19下端部安装的固定支架15，固定支架15上以螺纹连接方式安装有调整螺杆16且调整螺杆16上固定有底板17，所述曲线形壳体19上端部上方布设有平垫20且平垫20与隔板23之间布设有辅助弹簧21，且所述曲线形壳体19卡装在平垫20与底板17之间，这样可以对曲线形壳体19的状态进行手动调整。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轨道监测传感装置，其特征在于：包括探头，所述探头包括底部固定在反映列车经过引起机械位移的构件上的壳体(9)和一端固定在所述壳体(9)内壁的曲线形支架，所述曲线形支架的另一端连接有振动部件，在所述曲线形支架内的上下相对两侧分别布设有多个A侧变形齿(4-1)和多个B侧变形齿(4-2)，多个A侧变形齿(4-1)和多个B侧变形齿(4-2)之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤(33)穿过的曲线形通道，所述A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)对应布设在信号光纤(33)两侧，所述信号光纤(33)的至少一端与探头外部的光缆(1)连接，所述光缆(1)连接有对信号光纤(33)中的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元(5)，所述测试单元(5)连接有处理单元(7)。

2.根据权利要求1所述的一种轨道监测传感装置，其特征在于：所述振动部件为振子(8)。

3.根据权利要求2所述的一种轨道监测传感装置，其特征在于：所述振子(8)与曲线形支架之间和/或所述振子(8)与壳体(9)内壁之间安置有辅助弹簧(21)。

4.根据权利要求2所述的一种轨道监测传感装置，其特征在于：所述壳体(9)内设置有供所述曲线形支架下端部安装的固定支架(15)，所述固定支架(15)上以螺纹连接方式安装有调整螺杆(16)且调整螺杆(16)上固定有底板(17)，所述曲线形支架卡装在振子(8)与底板(17)之间。

5.根据权利要求1所述的一种轨道监测传感装置，其特征在于：所述振动部件为导杆(12)，且所述导杆(12)与壳体(9)滑动配合。

6.根据权利要求3所述的一种轨道监测传感装置，其特征在于：所述导杆(12)的上端设置有夹具(11)。

7.根据权利要求3所述的一种轨道监测传感装置，其特征在于：所 述导杆(12)与曲线形支架之间设置有隔板(23)，所述隔板(23)固定于壳体(9)的内壁上。

8.根据权利要求1所述的一种轨道监测传感装置，其特征在于：所述信号光纤(33)的两端设置有光反射装置。 

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