[发明专利]一种铁路轨道螺栓松动的监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于光纤的传感监测技术领域，特别是一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统及方法。

背景技术

从1997年我国第一次列车提速以来，我国相继修建、开通了京津城际客运专列、京沪城际客运专列、京广城际客运专列，设计时速也从200公里逐步提升到350公里。中国已经建成世界上建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路网。到2020年，通过新建的高速铁路、客运专列以及对已有铁路实施全面的提升改造，初步形成总规模约1.6万千米的“四横四纵”的快速铁路客运网络，列车最高速度将达到350Km/h。形成连接川渝地区、江汉平原和长三角的沿江大能力快速通道。长三角、珠三角、环渤海京津冀，以及其他城镇密集地区，城际轨道交通骨干架基本形成。

随着列车运营速度、轴重、路网密度和行车密度的提高,加剧了国家和群众对铁路运输安全性的关注要求，尤其是铁轨沿线密布的螺栓，其松动可导致铁轨变形，造成车毁人亡的悲剧。而目前，对于铁轨螺栓松动与否仍依赖工人检查的方式，工作量大，检测维修的及时性和可靠性较低，缺乏系统性的管理和监测。国内外螺栓松动导致列车脱轨的事件时有报道，甚至有不法分子盗窃铁路螺栓、通过蓄意破坏螺栓制造事故。而目前检测铁轨螺栓松动的方法主要等待火车停止运营或者在火车运营的间隙，依靠人工检查，这不仅需要大量的人力投入，而且效率低下、可靠性得不到保障，对作业的工人安全性也有一定威胁。近年来，春晚等节目对于节假日仍坚守铁路一线，检修作业的铁路维护工作现状也时有播报。现有的主要依赖人工检测铁路轨道螺栓松动的方法，需要消耗大量人力，并且效率低下，及时性、可靠性较低等诸多不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统及方法，根据铁路安全标准，设置割断装置中刀片与光纤的相对位置，当松动超出安全范围时割断光纤，通过判断光纤的通断状况实时监测铁路轨道螺栓的松动与否，可实现自动报警且成本低廉，并大大减少铁路运营过程中维护和检修的工作量。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统，包括激光发射模块、轨道光纤、割断装置、激光接收模块、处理电路模块，所述处理电路模块包括一个电磁继电器、报警电路模块和用于控制铁轨系统的控制电路模块；其中，

激光发射模块，用于输出光信号至轨道光纤；

割断装置，用于当螺栓松动时，割断轨道光纤；

轨道光纤，用于当轨道光纤未被割断时，传输光信号至激光接收模块；

激光接收模块，用于当接收到光信号时，将光信号转换为电信号输出至电磁继电器；

电磁继电器，当接收到电信号时，输出高电平至控制电路模块；当未接收到电信号时，输出高电平至报警电路模块；

控制电路模块，连接轨道继电器，当接收到高电平时，控制铁轨系统正常运行；当未接到高电平时，控制铁轨系统停止运行；

报警电路模块，用于当接收到高电平时，则判断螺栓发生松动，发出报警。

作为本发明所述的一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统进一步优化的方案，所述割断装置包括刀片、U形弹性片，刀片设置在U形弹性片的中心，U形弹性片上对称开有一对使得弹性片可以相对螺栓滑动的孔，螺栓中的螺杆穿过该一对孔且位于两孔之间的螺杆上设有弹簧。

作为本发明所述的一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统进一步优化的方案，所述弹性片为金属弹性片。

作为本发明所述的一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统进一步优化的方案，所述激光发射模块为发光二极管。

作为本发明所述的一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统进一步优化的方案，所述发光二极管的供电电压在6-24V之间。

作为本发明所述的一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统进一步优化的方案，所述激光接收模块为光电二极管，光电二极管为点接触型二极管。

作为本发明所述的一种监测铁路轨道螺栓松动的监测系统进一步优化的方案，所述轨道光纤为多模光纤。

一种监测铁路轨道螺栓松动的监测方法，包括以下步骤：

步骤一、在螺栓上安装割断装置；

步骤二、将光纤穿过割断装置铺设在铁轨上；

步骤三、采用激光发射模块发出光信号，该光信号注入光纤的一端；

步骤四、光信号从光纤的另一端输出至激光接收模块：当螺栓未发生松动时，激光接收模块将光信号转换为电信号输出至电磁继电器；当螺栓发生松动时，光纤被割断装置割断，电磁继电器接收不到电信号；