面向高铁轨道安全检测的多芯光纤应变矢量传感结构研究
发布时间：2021-09-15 18:16
近年来随着高铁运营里程的不断增加,高铁运行的高速化与发车间隔的密集化是未来发展的趋势,相应地对高铁安全检测技术提出了更高的要求。轨道是高铁设备中的基础设施,其安全性对高铁运营有举足轻重的作用。由于轨道长期处于野外环境中,面临着“环境-载荷-突发状况”的共同挑战,即气候多变复杂,温度、湿度等恶劣环境对其不断地侵蚀（如风蚀、水蚀）,高铁载荷不断地与其相互所用,甚至地质结构等突变（如内陷塌方、地震）,都会导致轨道会发生形变、扭曲,甚至断裂,从而影响高铁运营的安全性。因此,需要实时在线地对轨道进行安全检测,并获取轨道的应变矢量信息,以便更好地了解轨道的几何形状变化过程,提高预警能力。基于传统的机械类或者电子类的检测手段,其防水防湿能力差,零点易偏移,且需要较多传感器组合才能获取轨道的应变矢量信息,难以较好地满足长期处于野外环境下对轨道进行应变矢量信息检测的需求。而光纤传感具有抗干扰能力强、适合野外环境、易组网和灵敏度高等优点,因此使用光纤传感技术对轨道进行安全检测引起了人们广泛研究。其中,使用若干根单芯光纤分别对轨道的温度力、垂向力和位移等参数进行检测,具有容错性高、技术成熟等优点,但是这种方...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高铁事故图[2,3]
5号进行解调，进而实现对轨道进行在线监测的目的。通过该系统有助于减低列车的维护成本，并提前检测出潜在问题。因此，于2013年第三季度，TAM团队建设第一条城市级别的FBG传感网络用于监测全香港的列车运行状况。图1-3基于FBG的多功能铁路监控系统[15]Fig.1-3Multi-functionalrailcarmonitoringsystembasedonFBG[15]武汉理工大学的姜德生院士团队将光纤传感技术和轨道监测技术相结合，研究了轨轮耦合的相互作用力，并构建适合轨道结构状态实时监测的FBG传感网络，其监测的内容包括轨道温度力、轨道结构间的位移和车载重量及车轮损伤识别等，如图1-4所示[4,16]。其中，图1-4左图是将FBG固定于轨道的中轴线处，使用防护盒进行保护，来感应轨道的轴向力，即温度力；图1-4右图是将FBG固定于轨道的侧翼，对轨道的横向应力进行监控。该团队在大桥上进行了相关的实验应用，为实现光纤传感和轨道安全检测相结合打下了坚实的基矗图1-4FBG传感器的安装[4,16]Fig.1-4TheinstallationofFBGsensors[4,16]
5号进行解调，进而实现对轨道进行在线监测的目的。通过该系统有助于减低列车的维护成本，并提前检测出潜在问题。因此，于2013年第三季度，TAM团队建设第一条城市级别的FBG传感网络用于监测全香港的列车运行状况。图1-3基于FBG的多功能铁路监控系统[15]Fig.1-3Multi-functionalrailcarmonitoringsystembasedonFBG[15]武汉理工大学的姜德生院士团队将光纤传感技术和轨道监测技术相结合，研究了轨轮耦合的相互作用力，并构建适合轨道结构状态实时监测的FBG传感网络，其监测的内容包括轨道温度力、轨道结构间的位移和车载重量及车轮损伤识别等，如图1-4所示[4,16]。其中，图1-4左图是将FBG固定于轨道的中轴线处，使用防护盒进行保护，来感应轨道的轴向力，即温度力；图1-4右图是将FBG固定于轨道的侧翼，对轨道的横向应力进行监控。该团队在大桥上进行了相关的实验应用，为实现光纤传感和轨道安全检测相结合打下了坚实的基矗图1-4FBG传感器的安装[4,16]Fig.1-4TheinstallationofFBGsensors[4,16]
【参考文献】：
期刊论文
[1]试论高速铁路线路轨道工务维修[J]. 程国宁. 企业科技与发展. 2018(09)
[2]The Acquisition of Sand Vibration Information in Hinterland of Desert Based on Advanced Remote Sensing System and Network Technologies[J]. 马鑫,邓顺戈,李新碗. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2018(01)
[3]The Analysis of Angle Resolution of Stress Vector Sensor Based on Optical Fiber Sensing Cable for High Speed Railway Traffic[J]. 邓顺戈,马鑫,李新碗. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2018(01)
[4]高速铁路无缝钢轨纵向位移在线监测方法研究[J]. 史红梅,余祖俊,朱力强,刘文琪. 仪器仪表学报. 2016(04)
[5]道岔钢轨轨底缺陷的导波检测技术研究[J]. 胡剑虹,唐志峰,蒋金洲,吕福在,潘晓弘. 中国铁道科学. 2014(03)
[6]7·23动车事故:档案全记录[J]. 浙江档案. 2012(10)
[7]光纤传感技术的发展及应用[J]. 张森,王臻,刘孟华,周琦. 光纤与电缆及其应用技术. 2007(03)
[8]隧道检测系统及其在韩国高速铁路隧道的应用[J]. Jun S. Lee,Il-Yoon Choi,Hee-Up Lee,Choon-Suk Bang. 中国铁道科学. 2004(03)
博士论文
[1]基于光纤光栅的高速铁路轨道结构监测方法及关键技术研究[D]. 代鑫.武汉理工大学 2013
[2]光纤传感轨道状态监测的研究与应用[D]. 潘建军.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]多芯光纤光栅的特性及其在光纤传感方面应用的研究[D]. 何小燕.厦门大学 2014
[2]高速铁路线路轨道工务维修养护研究[D]. 杨德明.西南交通大学 2014
[3]钢轨应力传感器的安装工艺及专用点焊设备研发[D]. 张锋.北京工业大学 2013
[4]Bragg光纤光栅写入技术及特种光栅传感应用研究[D]. 吴海龙.哈尔滨工程大学 2013
[5]高速铁路连续弯梁桥光纤光栅结构监测技术研究[D]. 王琴.武汉理工大学 2013
本文编号：3396556
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高铁事故图[2,3]
5号进行解调，进而实现对轨道进行在线监测的目的。通过该系统有助于减低列车的维护成本，并提前检测出潜在问题。因此，于2013年第三季度，TAM团队建设第一条城市级别的FBG传感网络用于监测全香港的列车运行状况。图1-3基于FBG的多功能铁路监控系统[15]Fig.1-3Multi-functionalrailcarmonitoringsystembasedonFBG[15]武汉理工大学的姜德生院士团队将光纤传感技术和轨道监测技术相结合，研究了轨轮耦合的相互作用力，并构建适合轨道结构状态实时监测的FBG传感网络，其监测的内容包括轨道温度力、轨道结构间的位移和车载重量及车轮损伤识别等，如图1-4所示[4,16]。其中，图1-4左图是将FBG固定于轨道的中轴线处，使用防护盒进行保护，来感应轨道的轴向力，即温度力；图1-4右图是将FBG固定于轨道的侧翼，对轨道的横向应力进行监控。该团队在大桥上进行了相关的实验应用，为实现光纤传感和轨道安全检测相结合打下了坚实的基矗图1-4FBG传感器的安装[4,16]Fig.1-4TheinstallationofFBGsensors[4,16]
5号进行解调，进而实现对轨道进行在线监测的目的。通过该系统有助于减低列车的维护成本，并提前检测出潜在问题。因此，于2013年第三季度，TAM团队建设第一条城市级别的FBG传感网络用于监测全香港的列车运行状况。图1-3基于FBG的多功能铁路监控系统[15]Fig.1-3Multi-functionalrailcarmonitoringsystembasedonFBG[15]武汉理工大学的姜德生院士团队将光纤传感技术和轨道监测技术相结合，研究了轨轮耦合的相互作用力，并构建适合轨道结构状态实时监测的FBG传感网络，其监测的内容包括轨道温度力、轨道结构间的位移和车载重量及车轮损伤识别等，如图1-4所示[4,16]。其中，图1-4左图是将FBG固定于轨道的中轴线处，使用防护盒进行保护，来感应轨道的轴向力，即温度力；图1-4右图是将FBG固定于轨道的侧翼，对轨道的横向应力进行监控。该团队在大桥上进行了相关的实验应用，为实现光纤传感和轨道安全检测相结合打下了坚实的基矗图1-4FBG传感器的安装[4,16]Fig.1-4TheinstallationofFBGsensors[4,16]
【参考文献】：
期刊论文
[1]试论高速铁路线路轨道工务维修[J]. 程国宁. 企业科技与发展. 2018(09)
[2]The Acquisition of Sand Vibration Information in Hinterland of Desert Based on Advanced Remote Sensing System and Network Technologies[J]. 马鑫,邓顺戈,李新碗. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2018(01)
[3]The Analysis of Angle Resolution of Stress Vector Sensor Based on Optical Fiber Sensing Cable for High Speed Railway Traffic[J]. 邓顺戈,马鑫,李新碗. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2018(01)
[4]高速铁路无缝钢轨纵向位移在线监测方法研究[J]. 史红梅,余祖俊,朱力强,刘文琪. 仪器仪表学报. 2016(04)
[5]道岔钢轨轨底缺陷的导波检测技术研究[J]. 胡剑虹,唐志峰,蒋金洲,吕福在,潘晓弘. 中国铁道科学. 2014(03)
[6]7·23动车事故:档案全记录[J]. 浙江档案. 2012(10)
[7]光纤传感技术的发展及应用[J]. 张森,王臻,刘孟华,周琦. 光纤与电缆及其应用技术. 2007(03)
[8]隧道检测系统及其在韩国高速铁路隧道的应用[J]. Jun S. Lee,Il-Yoon Choi,Hee-Up Lee,Choon-Suk Bang. 中国铁道科学. 2004(03)
博士论文
[1]基于光纤光栅的高速铁路轨道结构监测方法及关键技术研究[D]. 代鑫.武汉理工大学 2013
[2]光纤传感轨道状态监测的研究与应用[D]. 潘建军.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]多芯光纤光栅的特性及其在光纤传感方面应用的研究[D]. 何小燕.厦门大学 2014
[2]高速铁路线路轨道工务维修养护研究[D]. 杨德明.西南交通大学 2014
[3]钢轨应力传感器的安装工艺及专用点焊设备研发[D]. 张锋.北京工业大学 2013
[4]Bragg光纤光栅写入技术及特种光栅传感应用研究[D]. 吴海龙.哈尔滨工程大学 2013
[5]高速铁路连续弯梁桥光纤光栅结构监测技术研究[D]. 王琴.武汉理工大学 2013
本文编号：3396556
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