RU2681766C1 - Система мониторинга верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали - Google Patents
Система мониторинга верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681766C1 RU2681766C1 RU2018119992A RU2018119992A RU2681766C1 RU 2681766 C1 RU2681766 C1 RU 2681766C1 RU 2018119992 A RU2018119992 A RU 2018119992A RU 2018119992 A RU2018119992 A RU 2018119992A RU 2681766 C1 RU2681766 C1 RU 2681766C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- bridge
- sensors
- fiber
- displacement
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
- B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам мониторинга верхнего строения пути. Система содержит датчики температуры и датчики смещения, волоконно-оптические тензодатчики, которые установлены на шейке рельса и закреплены посредством клея на измерительных точках нейтральной оси шейки рельса, при этом параллельно волоконно-оптическому тензодатчику установлен датчик температуры рельсовой плети и прикреплен к рельсу посредством теплопроводного геля кремниевой кислоты, датчики температуры рельсовой плиты, опорной плиты и моста установлены в отверстиях, выполненных в этих элементах конструкции. Причем отверстия для установки датчиков температуры рельсовой плиты выполнены на верхней и торцевой ее сторонах, датчики смещения рельса относительно рельсовой плиты, относительного смещения рельсовой плиты и основания и продольного относительного смещения концов моста установлены в измерительных точках этих элементов конструкции, при этом датчики температуры, датчики смещения и волоконно-оптические тензодатчики выполнены на основе волоконных решеток Брэгга, а их выходы через демодуляторы соединены с сервером сбора данных, который соединен с сервером обработки данных. Достигается повышение надежности контроля технического состояния пути.
Description
Изобретение относится к системам контроля состояния железнодорожного пути и может быть использовано для дистанционного обнаружения опасных изменений состояния верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали.
Известно устройство дистанционного контроля состояния безбалластного железнодорожного пути, содержащее расположенные под каждым рельсом в два слоя сенсорно-оптический кабель фиксации перемещения и сенсорно-оптический кабель фиксации температуры, выполненные с возможностью их подключения посредством кросс-муфты к измерительной аппаратуре, причем первый слой сенсорно-оптического кабеля фиксации перемещения и сенсорно-оптического кабеля фиксации температуры расположен под укрепленным слоем земляного полотна, второй слой - в нижней части щебеночно-песчано-гравийной смеси, а каждый слой сенсорно-оптического кабеля фиксации перемещения механически связан с грунтом посредством фиксаторов (RU 2613126, B61L 23/04, 15.03.2017).
Известное техническое решение обеспечивает требуемую надежность контроля состояния безбалластного железнодорожного пути - точность вертикальных перемещений слоев основания составляет ±2 мм, точность определения места этих перемещений по длине кабеля составляет ±1 м.
Однако проводимый контроль по известному техническому решению недостаточен для обеспечения безопасности бесстыкового пути на мосту, поскольку необходимо проведение комплексной оценки прочности, наличие геометрических неровностей рельсовой колеи. Согласно принципам взаимодействия железнодорожного моста и бесстыкового безбалластного пути, эксплуатационная работа определяется температурой окружающей среды, температурой рельса в реальном времени, продольным перемещением рельса, продольными напряжениями в рельсе, температурой пролета моста, смещениями опор на концах моста и т.д.
Бесстыковой путь конструкции БВСП на сплошном подрельсовом основании типа III RUS на мосту состоит из непрерывной рельсовой плети, продольной несвободной системы (скрепления, рельсовой плиты и т.д.) и конструкций моста. Рельсовая плеть является непрерывным элементом, который воспринимает нагрузку от высокоскоростного состава. Рельсовая плеть испытывает напряжения от температуры, динамической нагрузки, поэтому она должна сохранять достаточную прочность, устойчивость и обладать высоким модулем упругости. Несущая железобетонная плита безбалластного пути с помощью арматуры соединяется с мостовым настилом, как правило, между ними не возникает скольжение, поэтому фундамент считается частью пролетного строения. Вокруг ограничительного выспута в плите в продольном направлении установлен подкладочной слой из каучукового эластомера. Этот слой имеет показатели эластичности, как у балласта при езде по мосту на балласте. Конструкция моста включает в себя пролетное строение, промежуточную опору, бык (опорную часть) и устой. Под воздействием температуры или нагрузки от подвижного состава, бык, устой и опора легко деформируются, воздействуя на рельсовую плеть, закрепленную с помощью креплений к рельсовой плите. От бесстыковой плети возникает дополнительная сила и продольное смещение, и в то же время продольные силы в плети действуют на конструкцию моста.
Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности оценки и надежности определения технического состояния верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали.
Технический результат достигается тем, что система мониторинга верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали, содержащая датчики температуры и датчики смещения, согласно изобретению снабжена волоконно-оптическими тензодатчиками, которые установлены на шейке рельса и закреплены посредством клея на измерительных точках нейтральной оси шейки рельса, при этом параллельно волоконно-оптическому тензодатчику установлен датчик температуры рельсовой плети и прикреплен к рельсу посредством теплопроводного геля кремниевой кислоты, датчики температуры рельсовой плиты, опорной плиты и моста установлены в отверстиях, выполненных в этих элементах конструкции, причем отверстия для установки датчиков температуры рельсовой плиты выполнены на верхней и торцевой ее сторонах, датчики смещения рельса относительно рельсовой плиты, относительного смещения рельсовой плиты и основания и продольного относительного смещения концов моста установлены в измерительных точках этих элементов конструкции, при этом датчики температуры, датчики смещения и волоконно-оптические тензодатчики выполнены на основе волоконных решеток Брэгга, а их выходы через соответствующие демодуляторы по линии связи соединены с сервером сбора данных, который каналом связи соединен с сервером обработки данных.
Все элементы бесстыкового пути на мосту являются единой гармонической продольной взаимодействующей системой. В основном, в такой системе эффективность работы определяют жесткость, температурные условия, тормозная сила (сила тяги), сила излома рельса и другие дополнительные силы. Происходящее продольное смещение рельсовой плети создает концентрацию напряжения частичного растяжения и сжатия, а также вызывает негативное влияние на прочность, устойчивость, геометрию рельсовой плети и положение деталей конструкции пути, и как результат, влияет на качество и безопасность движения состава.
Для обеспечения безопасной эксплуатации большепролетного моста (например, из неразрезных пролетных строений) и бесстыкового безбалластного пути предусмотрен контроль в реальном времени за смещениями и напряжениями в конструкции моста и бесстыковой рельсовой плети путем долговременного комплексного мониторинга. Такая система мониторинга позволяет обеспечить:
- мониторинг основных частей бесстыкового пути на сплошном подрельсовом основании типа III RUS на большепролетном мосту, и как следствие безопасность эксплуатации конструкции большепролетного моста бесстыкового безбалластного пути;
- уточнение нормативных напряжений и деформаций конструкции безбаластного бесстыкового пути на большепролетном мосту для уточнения нормативов по текущему содержанию и обслуживанию пути;
- проведение в реальном времени мониторинга положения, напряжений и деформаций основных частей бесстыкового пути и безбалластной конструкции, создание безопасного механизма раннего предупреждения и своевременного реагирования.
В связи с этим предлагаемая система определяет:
В предлагаемой системе использованы датчики на основе волоконных решеток Брэгга. Это позволяет работать в широком диапазоне температур при высокой стабильности, надежности и универсальности.
Волоконная решетка Брэгга применяется в качестве оптоволоконного пассивного устройства. Датчик на основе волоконных решеток Брэгга (fiber Bragg grating, сокращенное название FBG) обладает следующими преимуществами: не подвержен электромагнитным помехам и коррозии, обладает температурной стойкостью, малым объемом и т.д. Сигнал датчика модулирован длиной волны, на измерительный сигнал не влияет изгиб оптического волокна, потеря соединения, перемена источника излучения и старение детектора. На одном оптическом волокне проводится последовательное соединение нескольких датчиков (FBG). Одновременно можно получить информацию нескольких измерительных объектов, и можно осуществлять распределенное измерение.
При мониторинге температуры рельсовой плети датчик температуры, на основе волоконных решеток Брэгга, приклеен теплопроводным гелем кремниевой кислоты к рельсу. В месте присоединения датчика рельс необходимо отшлифовать. Затем датчик подключается к демодулятору оптическим волокном. Теплопроводный гель кремниевой кислоты обеспечивает одинаковую температуру датчика и рельса.
Для проверки температуры рельсовой плиты на ее поверхности бурится отверстие (глубина: 4 см, диаметр отверстия: 15 мм), закладывается датчик для измерения температуры верхнего слоя плиты, в торце подрельсовой плиты также бурится отверстие и закладывается датчик для измерения температуры средней части.
Для измерения температуры предусмотрен закладной температурный датчик на наружной части фундамента, с последующим подключением к демодулятору.
Для измерения температуры рельсовой плиты, опорной плиты, моста требуется закладка температурного датчика в железобетонную структуру. Для этого применяется закладной температурный датчик или волоконно-оптический температурный растровый датчик. Закладка температурного датчика осуществляется высверливанием. Например, необходимо измерить температуру в трех точках на различных глубинах от поверхности опорной плиты. Для этого сначала сверлится отверстие в опорной плите, затем три температурных датчика крепят на арматуре на заданных расстояниях друг от друга. Арматуру с датчиками закладывают в скважину, с последующим заполнением цементом марки соответствующей материалу опорной плиты, коррозии. Перед закладкой температурные датчики для предотвращения коррозии должны быть покрыты теплопроводящем силикагелем.
Для измерения смещения концы датчика закрепляют на проверяемом сооружении с помощью средств крепления. После чего датчик подключают к демодулятору.
Сигналы с датчиков после демодуляции передаются по многожильному бронированному кабелю на сервер сбора данных, в память которого они записываются. Из сервера сбора данных информация по беспроводной сети передачи данных, предназначенной для высокоскоростной железной дороги, передается в сервер обработки данных. Обработанные данные представляются пользователю в виде графика, кривых, или таблиц, а также топологическое изображение, дающее представление о положение датчика на месте.
Claims (1)
- Система мониторинга верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали, содержащая датчики температуры и датчики смещения, отличающаяся тем, что она снабжена волоконно-оптическими тензодатчиками, которые установлены на шейке рельса и закреплены посредством клея на измерительных точках нейтральной оси шейки рельса, при этом параллельно волоконно-оптическому тензодатчику установлен датчик температуры рельсовой плети и прикреплен к рельсу посредством теплопроводного геля кремниевой кислоты, датчики температуры рельсовой плиты, опорной плиты и моста установлены в отверстиях, выполненных в этих элементах конструкции, причем отверстия для установки датчиков температуры рельсовой плиты выполнены на верхней и торцевой ее сторонах, датчики смещения рельса относительно рельсовой плиты, относительного смещения рельсовой плиты и основания и продольного относительного смещения концов моста установлены в измерительных точках этих элементов конструкции, при этом датчики температуры, датчики смещения и волоконно-оптические тензодатчики выполнены на основе волоконных решеток Брэгга, а их выходы через соответствующие демодуляторы по линии связи соединены с сервером сбора данных, который каналом связи соединен с сервером обработки данных.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119992A RU2681766C1 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Система мониторинга верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119992A RU2681766C1 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Система мониторинга верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2681766C1 true RU2681766C1 (ru) | 2019-03-12 |
Family
ID=65805792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018119992A RU2681766C1 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Система мониторинга верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2681766C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717693C1 (ru) * | 2019-06-24 | 2020-03-25 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Система контроля и диагностики искусственных сооружений |
| RU2733061C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-09-29 | Геннадий Васильевич Кирюшин | Система мониторинга состояния дороги, контроля и управления дорожным движением и способ функционирования этой системы |
| RU2755595C1 (ru) * | 2021-02-12 | 2021-09-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (АО "ВНИКТИ") | Стенд для исследования напряженного состояния рельсов, дефектов рельсов и колес подвижного состава |
| RU2774323C1 (ru) * | 2022-03-16 | 2022-06-17 | Акционерное общество "Москабельмет" (АО "МКМ") | Способ определения состояния земляного полотна, контрольно-оповестительная система для его осуществления и устройство для опроса и сбора информации о состоянии земляного полотна для контрольно-оповестительной системы |
| CN115112253A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-27 | 亿新（北京）科技有限公司 | 无砟轨道板测温方法、装置、电子设备及其存储介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202294870U (zh) * | 2011-11-01 | 2012-07-04 | 河南蓝信科技有限公司 | 基于光纤光栅技术的铁路胀轨监测预警系统 |
| CN204506923U (zh) * | 2015-03-26 | 2015-07-29 | 南昌路通高新技术有限责任公司 | 无线轨温监测系统 |
| RU2613126C1 (ru) * | 2015-10-21 | 2017-03-15 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (АО "ВНИИЖТ") | Устройство дистанционного контроля состояния безбалластного железнодорожного пути |
| RU2017114064A (ru) * | 2017-04-21 | 2017-08-09 | Александр Владимирович Сисюк | Способ контроля бесстыкового железнодорожного пути |
| CN107444431A (zh) * | 2017-08-15 | 2017-12-08 | 北京华铁瑞通技术有限公司 | 一种无缝线路钢轨状态监测系统 |
-
2018
- 2018-05-30 RU RU2018119992A patent/RU2681766C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202294870U (zh) * | 2011-11-01 | 2012-07-04 | 河南蓝信科技有限公司 | 基于光纤光栅技术的铁路胀轨监测预警系统 |
| CN204506923U (zh) * | 2015-03-26 | 2015-07-29 | 南昌路通高新技术有限责任公司 | 无线轨温监测系统 |
| RU2613126C1 (ru) * | 2015-10-21 | 2017-03-15 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (АО "ВНИИЖТ") | Устройство дистанционного контроля состояния безбалластного железнодорожного пути |
| RU2017114064A (ru) * | 2017-04-21 | 2017-08-09 | Александр Владимирович Сисюк | Способ контроля бесстыкового железнодорожного пути |
| CN107444431A (zh) * | 2017-08-15 | 2017-12-08 | 北京华铁瑞通技术有限公司 | 一种无缝线路钢轨状态监测系统 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717693C1 (ru) * | 2019-06-24 | 2020-03-25 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Система контроля и диагностики искусственных сооружений |
| RU2733061C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-09-29 | Геннадий Васильевич Кирюшин | Система мониторинга состояния дороги, контроля и управления дорожным движением и способ функционирования этой системы |
| RU2755595C1 (ru) * | 2021-02-12 | 2021-09-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (АО "ВНИКТИ") | Стенд для исследования напряженного состояния рельсов, дефектов рельсов и колес подвижного состава |
| RU2774323C1 (ru) * | 2022-03-16 | 2022-06-17 | Акционерное общество "Москабельмет" (АО "МКМ") | Способ определения состояния земляного полотна, контрольно-оповестительная система для его осуществления и устройство для опроса и сбора информации о состоянии земляного полотна для контрольно-оповестительной системы |
| CN115112253A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-27 | 亿新（北京）科技有限公司 | 无砟轨道板测温方法、装置、电子设备及其存储介质 |
| CN115112253B (zh) * | 2022-06-24 | 2024-03-22 | 亿新（北京）科技有限公司 | 无砟轨道板测温方法、装置、电子设备及其存储介质 |
| RU218004U1 (ru) * | 2022-07-11 | 2023-04-28 | Петр Степанович Пинчук | Система контроля деформаций рельсовых плетей бесстыкового железнодорожного пути |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2681766C1 (ru) | Система мониторинга верхнего строения безбалластного и бесстыкового пути на мосту высокоскоростной магистрали | |
| Du et al. | A review of railway infrastructure monitoring using fiber optic sensors | |
| Gómez et al. | Structural Health Monitoring with Distributed Optical Fiber Sensors of tunnel lining affected by nearby construction activity | |
| KR101226280B1 (ko) | 철도 지반 침하 및 구조물 변형에 따른 레일 변위량 측정 장치 및 이를 이용한 레일 변위량 자동 계측 장치 | |
| CN108279037B (zh) | 一种地铁轨道结构实时监测系统的布置方法 | |
| Deng et al. | Applications of fiber optic sensors in civil engineering | |
| Costa et al. | Evaluation of a strain monitoring system for existing steel railway bridges | |
| Sasi et al. | A review on structural health monitoring of railroad track structures using fiber optic sensors | |
| KR101291591B1 (ko) | 광섬유 브릴루앙 산란 센서를 이용한 철도 콘크리트 도상 변형 감시 시스템 및 방법 | |
| Scott et al. | Commissioning and evaluation of a fiber-optic sensor system for bridge monitoring | |
| US10907958B2 (en) | Railroad track defect detection apparatus and method | |
| US20140180609A1 (en) | Method of establishing the deflection and/or the stiffness of a supporting structure | |
| Klug et al. | Monitoring of railway deformations using distributed fiber optic sensors | |
| Kang et al. | Integrated monitoring scheme for a maglev guideway using multiplexed FBG sensor arrays | |
| CN114112103A (zh) | 板式无砟轨道及其全线温度场监测系统和健康监测方法 | |
| Seminar | Instrumentation & Performance Monitoring of Railroad Track Transitions using Multidepth Deflectometers & Strain Gauges | |
| Bastianini et al. | Overview of recent bridge monitoring applications using distributed Brillouin fiber optic sensors | |
| Li et al. | High spatial resolution distributed fiber optic technique for strain and temperature measurements in concrete structures | |
| Šestáková | Quality of slab track construction–track alignment design and track geometry | |
| KR101810221B1 (ko) | 침목 침하감지장치 | |
| KR102081291B1 (ko) | 철도레일 침하 감지 시스템 | |
| Lee et al. | Structural assessment for an old steel railway bridge under static and dynamic loads using fibre optic sensors | |
| Nasrollahi et al. | Towards real-time condition monitoring of a transition zone in a railway structure using Fibre Bragg Grating sensors | |
| Huseynov et al. | Setting up a real-time train load monitoring system in the UK using Bridge Weigh-In Motion technology-A case study | |
| CN109781734A (zh) | 一种基于光纤光栅技术的高铁路基脱空监测系统 |