[发明专利]基于光纤光栅的列车轴温轮温在线监测系统

说明书

本发明的一种基于光纤光栅的列车轴温轮温在线监测系统涉及一种温度测量装置，具体涉及用于列车车轮和车轴的温度监测系统。目的是为了克服传统的列车轮温轴温监测系统结构复杂、易受到电磁辐射和干扰，非接触式的红外测温方式容易受到干扰以及电子式轴温传感器测温范围有限的问题，包括光纤光栅轮温传感器，光纤光栅轴温传感器，光纤光栅外部环境温度传感器和光纤光栅轮温轴温数据采集模块，本发明测温范围宽，抗干扰，精度高，防风、防水能力强，长期使用稳定性好；传感器结构简单，令列车轮温轴温监测系统的结构精简、便于安装；可以对车轮和车轴的温度状态实时监测，提前对故障分析预判，提高列车运行的安全性。

技术领域

本发明涉及一种温度测量装置，具体涉及用于列车车轮和车轴的温度监测系统。

背景技术

近年来，随着科技的进步，铁路列车的速度越来越快，载重越来越重，用以满足国民经济的快速发展的需要，随着速度的提升和载重的增加，列车的安全性能要求也越来越高。

车轴和车轮是保证车辆运行的重要部件，当列车正常行驶时，刹车片和车轮处于打开状态，如果刹车片和车轮处于闭合状态就会引起相互摩擦，会导致车轮的严重磨损，引起摩擦生热，当磨损严重时，会产生大量非正常发热，轻则导致车轮变形，重则造成列车出轨现象；当车轴与轴承之间相互摩擦增加，会导致车轴和轴承的严重磨损，同时会导致摩擦生热。当磨损严重时，会产生大量非正常发热，轻则导致车体变形，重则造成切轴、燃轴，导致列车出轨现象。因此如果不能及时对故障发出警告及检修，甚至会导致列车脱轨等重大事故，危及旅客的生命和财产安全。

目前传统的接触式电子测温传感器，在测量轮温时无法安装在高速旋转的车轮上，而采用非接触式的红外测温方式又容易受到灰尘风沙等因素的干扰，影响测温效果，甚至不能正常工作；同时，电子式轴温传感器测温范围有限。

并且传统的列车轮温轴温监测系统结构复杂，电子式传感器容易受到外界环境因素的影响，导致测温不准确，引起误报，如列车快速运行时产生的电磁辐射和干扰，高速气流吹在传感器表面使测得温度低于实际温度等，同时高低温交替变化、防水和抗震等导致传感器使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统的列车轮温轴温监测系统易受到电磁辐射和干扰的问题，提供了一种基于光纤光栅的列车轴温轮温在线监测系统。

本发明的基于光纤光栅的列车轴温轮温在线监测系统，包括

正整数个光纤光栅轮温传感器安装在车轴处，用于实时采集车轴的温度；

正整数个光纤光栅轴温传感器安装在车厢上且朝向车轮，用于实时采集车轮的温度；

光纤光栅外部环境温度传感器安装在车厢的外部，用于实时采集外部环境温度；

和光纤光栅轮温轴温数据采集模块，用于提供光纤光栅轮温传感器、光纤光栅轴温传感器和光纤光栅外部环境温度传感器的工作光源；接收光纤光栅轮温传感器、光纤光栅轴温传感器和光纤光栅外部环境温度传感器反射的车轮温度光信号、车轴温度光信号和外部环境温度光信号；并处理和解调车轮温度光信号、车轴温度光信号和外部环境温度光信号得到光纤光栅轮温传感器、光纤光栅轴温传感器和光纤光栅外部环境温度传感器当前对应的中心波长。

本发明的有益效果是：

1)光纤光栅轮温传感器、光纤光栅轴温传感器和光纤光栅外部环境温度传感器均采用光纤光栅作为测温元件，测温范围宽，抗干扰，精度高，防风、防水能力强，长期使用稳定性好；

2)传感器结构简单，令列车轮温轴温监测系统的结构精简、便于安装；

3)光纤光栅温度传感器安装列车车厢外，用于测量环境温度，对轮温传感器和轴温传感器进行实时温度补偿，增加整个系统的测量精度，并且可以对车轮和车轴的温度状态实时监测，提前对车轮和车轴发热类故障分析预判准确率达到近100％，提高列车运行的安全性。