[发明专利]光纤光栅传感无砟轨道结构状态监测方法及装置

权利要求书

1.一种光纤光栅传感无砟轨道结构状态监测装置，其特征在于它包括：M个光纤光栅钢轨温度和应变组合传感器(1)、N个光纤光栅钢轨横向位移和纵向位移及垂向位移组合传感器(2)、P个光纤光栅钢轨横向加速度和纵向加速度及垂向加速度组合传感器(3)、Q个光纤光栅板式道床横向位移和纵向位移及垂向位移组合传感器(4)、R个光纤光栅板式道床横向加速度和纵向加速度及垂向加速度组合传感器(5)，传感器外壳、固定装置、辅助装置、传输光纤(6)、多通道光纤光栅波长解调仪(7)、数据处理终端(8)及报警装置(9)；所述的光纤光栅钢轨温度和应变组合传感器(1)、光纤光栅钢轨横向位移和纵向位移及垂向位移组合传感器(2)、光纤光栅钢轨横向加速度和纵向加速度及垂向加速度组合传感器(3)、光纤光栅板式道床横向位移和纵向位移及垂向位移组合传感器(4)、光纤光栅板式道床横向加速度和纵向加速度及垂向加速度组合传感器(5)，分别借助传感器外壳、固定装置、辅助装置安装在高速铁路无碴轨道结构的状态监测点，上述的各组合传感器的波长输出信号分别通过传输光纤(6)接至多通道光纤光栅解调仪(7)，多通道光纤光栅波长解调仪(7)、数据处理终端(8)及报警装置(9)电路顺序相连，多通道光纤光栅波长解调仪(7)将解调出的波长变化信号，送往实时数据处理终端(8)及报警装置(9)。

2.权利要求1所述的光纤光栅传感无砟轨道结构状态监测装置的监测方法，其特征在于：多通道光纤光栅解调仪(7)中的光源发出的光信号送往监测区域监测点的光纤光栅钢轨温度和应变组合传感器(1)、光纤光栅钢轨横向位移和纵向位移及垂向位移组合传感器(2)、光纤光栅钢轨横向加速度和纵向加速度及垂向加速度组合传感器(3)、光纤光栅板式道床横向位移和纵向位移及垂向位移组合传感器(4)、光纤光栅板式道床横向加速度和纵向加速度及垂向加速度组合传感器(5)；当无砟轨道结构的钢轨温度变化和应变变化、钢轨横向位移和纵向位移及垂向位移、钢轨横向加速度和纵向加速度及垂向加速度、板式道床横向位移和纵向位移及垂向位移、板式道床横向加速度和纵向加速度及垂向加速度变化时引起上述监测点的各个组合传感器的光纤光栅的中心波长变化时，波长变化信号经传输光纤(6)送往多通道光纤光栅波长解调仪(7)；多通道光纤光栅波长解调仪(7)输出的波长变化信号再送往数据处理终端(8)，数据处理终端(8)对波长变化数据分析、处理、保存得到高速铁路无砟轨道结构的钢轨温度变化和应变变化、钢轨横向位移和纵向位移及垂向位移、钢轨横向加速度和纵向加速度及垂向加速度、板式道床横向位移和纵向位移及垂向位移、板式道床横向加速度和纵向加速度及垂向加速度变化数据，实时综合监测高速铁路无砟轨道结构工作状态，超过结构的健康阈值时，实时送往报警装置(9)，进而有效预警。

3.权利要求1所述的光纤光栅传感无砟轨道结构状态监测装置的用途，其特征在于：利用所述的装置对钢轨和板式道床长期实时监测，实时三维重建钢轨、板式道床的变化，对钢轨的平顺性、道床的稳定性做出相应诊断、评价无砟轨道结构的状态。

4.权利要求1所述的光纤光栅传感无砟轨道结构状态监测装置的用途，其特征在于：利用所述的装置实时监测高速铁路无砟轨道结构的钢轨温度变化和应变变化、钢轨横向位移和纵向位移及垂向位移、钢轨横向加速度和纵向加速度及垂向加速度、板式道床横向位移和纵向位移及垂向位移、板式道床横向加速度和纵向加速度及垂向加速度变化，进而实现高速铁路无砟轨道结构状态的健康及安全监测网络，实现高速铁路安全建设、运营、维护的智能化管理，进而提高高速铁路的安全管理和健康有序运营。