[发明专利]可监测裂纹和变形的钢轨

说明书

技术领域

本发明涉及铁路交通技术领域，尤其涉及一种钢轨用新型的可监测裂纹和变形的钢轨。

背景技术

随着铁路运量的不断增加，钢轨的磨耗日益严重。钢轨的磨损可导致轨道的变形加剧甚至发生断轨现象。世界各国对钢轨的磨耗和变形都有严格的控制。

但是目前缺少一种有效的方法实时监测钢轨的变形状态并捕获钢轨裂纹的发生。发明专利01224941.6公开了一种钢轨动态变形测量装置，其技术方案是采用在钢轨上安装两个支座并在支座之间安装位移传感器，通过位移传感器检测支座之间的位移而得出钢轨的变形。该技术方案可以监测钢轨变形的距离短，无法实现长距离、分布式的监测，从而无法判断断轨发生的位置。专利申请200810043510.1“一种钢轨裂纹地面在线监测装置及其地面在线监测方法”公开了一种在地面安装的在线监测装置，其技术方案是通过在轨道下方和轨道旁边分别安装传感器组来实现对钢轨的监测。该方案需要安装大量的传感器，施工难度大，同样无法对长距离线路实现实时监测。并且，上述两种技术方案均采用电学传感器，在电气化铁路段受到电磁干扰严重，信号无法远距离传输。

因此，本发明提出一种可监测裂纹和变形的钢轨，利用光纤可以长距离传输、传感与传输一体化的特点，将其用于钢轨变形和裂纹的监测。这是保障铁路线路正常运营，实现钢轨变形和裂纹实时、自动检测所必须解决的关键技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可监测裂纹和变形的钢轨，以解决钢轨变形和裂纹实时自动检测、信号长距离传输的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可监测裂纹和变形的钢轨，该可监测裂纹和变形的钢轨包括：

钢轨10，用于作为轨道列车行驶的轨道；

安装于钢轨10底部的至少一根光纤20，用于感受钢轨10的变形和裂纹情况；以及

解调设备30，用于监测钢轨10的变形和裂纹情况。

上述方案中，所述钢轨10的底部进一步开有沿钢轨10纵向的凹槽11，用于布设光纤20。

上述方案中，所述光纤20上进一步通过相位掩模法写入光纤光栅，用于感受钢轨10温度的变化。

上述方案中，所述解调设备30是基于光纤布里渊散射的时域分析仪或时域反射计，根据光纤中的布里渊散射波长的变化来监测光纤感受到的应变或温度。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种可监测裂纹和变形的钢轨，通过复合光纤实现了钢轨变形和裂纹实时自动检测。

2、本发明提供的这种可监测裂纹和变形的钢轨，通过复合光纤实现了钢轨变形和裂纹的分布式检测。

3、本发明提供的这种可监测裂纹和变形的钢轨，通过复合光纤解决了信号的抗电磁干扰问题，是监测信号可远距离传输。

4、本发明提供的这种可监测裂纹和变形的钢轨，工艺简单、施工方便。

附图说明

图1为本发明提供的可监测裂纹和变形的钢轨的示意图。

图2为依照本发明第一实施例提供的可监测裂纹和变形的钢轨的断面剖视图。

图3为依照本发明第二实施例提供的可监测裂纹和变形的钢轨的断面剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1和图2所示，图1为本发明提供的可监测裂纹和变形的钢轨的示意图，图2为依照本发明第一实施例提供的可监测裂纹和变形的钢轨的断面剖视图。

该可监测裂纹和变形的钢轨包括：钢轨10，用于作为轨道列车行驶的轨道并安放光纤20；安装于钢轨10底部的至少一根光纤20，用于感受钢轨10的变形和裂纹情况；解调设备30，用于监测钢轨10的变形和裂纹情况。解调设备30可以是基于光纤布里渊散射的时域分析仪或时域反射计，根据光纤中的布里渊散射波长的变化来监测光纤感受到的应变或温度。

钢轨10的底部可以进一步开有沿钢轨10纵向的凹槽11，用于布设光纤20。光纤20上可以进一步通过相位掩模法写入光纤光栅，用于感受钢轨10温度的变化。此时解调设备30可解调出光纤光栅输出光信息随温度变化的情况，从而实现温度的监测并对光纤20所监测的应变进行温度补偿。

如图1和图3所示，图1为本发明提供的可监测裂纹和变形的钢轨的示意图，图3为依照本发明第二实施例提供的可监测裂纹和变形的钢轨的断面剖视图。