[发明专利]一种铁路轨道锁定温度监测的系统与方法

权利要求书

1.一种铁路轨道锁定温度监测的系统，其特征在于：包括安装在钢轨上的带温度及应力传感器的无源RFID电子标签、安装在机车上的RFID读出设备、广域网数据传输设备以及后台服务器，所述RFID读出设备通过所述广域网数据传输设备与所述后台服务器连接。

2.根据权利要求1所述的铁路轨道锁定温度监测的系统，其特征在于：所述无源RFID电子标签包括射频识别芯片、外置式应力传感器及第一天线，所述射频识别芯片内置有温度传感器，所述外置式应力传感器与所述射频识别芯片连接，所述射频识别芯片通过所述第一天线与所述RFID读出设备连接。

3.根据权利要求2所述的铁路轨道锁定温度监测的系统，其特征在于：所述射频识别芯片内置有信号调理电路，所述外置式应力传感器与所述信号调理电路组成直流测量电桥，用以测量钢轨表面拉应力及压应力。

4.根据权利要求3所述的铁路轨道锁定温度监测的系统，其特征在于：所述外置式应力传感器包括P型应变计、N型应变计、电阻R1、电阻R2，所述P型应变计、N型应变计、电阻R1、电阻R2连接为电桥式，P型应变计、N型应变计连接在相邻两臂，所述电阻R1、电阻R2内置在所述射频识别芯片之内。

5.根据权利要求1所述的铁路轨道锁定温度监测的系统，其特征在于：所述RFID读出设备连接有第二天线，所述第二天线安装在机车的底部，所述无源RFID电子标签安装在钢轨的内侧轨腰或轨底部件，所述铁路轨道锁定温度监测的系统还包括可读取所述无源RFID电子标签的手持式RFID读出设备。

6.一种铁路轨道锁定温度监测的方法，其特征在于，以权利要求1至5中任一项所述的铁路轨道锁定温度监测的系统为基础，进行以下步骤：

S1、当机车通过安装在钢轨上的带温度及应力传感器的无源RFID电子标签时，安装在机车上的RFID读出设备发出射频信号激活所述无源RFID电子标签，所述无源RFID电子标签测量钢轨当前应力和轨温并发送到所述RFID读出设备，所述RFID读出设备再经所述广域网数据传输设备将钢轨当前应力和轨温转发到后台服务器；

S2、当所述后台服务器接收到钢轨当前应力和轨温后，将零温度力参考基准作为参量进行数据处理，最终解算出当前温度力及实际锁定轨温，若实际锁定轨温与设计锁定轨温相差超出阈值，则表明当前钢轨在高温或低温情况下存在涨轨跑道或断轨的危险。

7.根据权利要求6所述的铁路轨道锁定温度监测的方法，其特征在于：在步骤S1中，无源RFID电子标签通过其内置的温度传感器对钢轨接触面的温度进行测试，一是获取钢轨当前温度，二是作为应力测量的温度补偿参数。

8.根据权利要求6所述的铁路轨道锁定温度监测的方法，其特征在于：在步骤S1中，无源RFID电子标签处于无源状态，接收到RFID读出设备发送的高功率射频信号后被激活，再根据RFID读出设备的指令启动温度测量及应力测量，然后将测量数据通过负载反射的方式发送给RFID读出设备，同时，无源RFID电子标签将本身存储的标签固定信息一并发给给RFID读出设备，完成标签数据信息的识别，所述无源RFID电子标签将本身存储的标签固定信息包括钢轨铺设时间、公里标、物资管理信息，该标签固定信息可同时被读出设备读取，以实现对被测量轨道的精准定位或钢轨资产管理之用。

9.根据权利要求6所述的铁路轨道锁定温度监测的方法，其特征在于：在步骤S2中，实际锁定轨温通过下式计算得到：

T_n：实际锁定轨温(℃)

T_r：当前测量轨温(℃)

σ：当前温度应力(Pa)

E：杨氏模量

α：钢轨的线膨胀系数。

10.根据权利要求6所述的铁路轨道锁定温度监测的方法，其特征在于：安装无源RFID电子标签时，先将钢轨进行应力放散，再将无源RFID电子标签安装到指定位置，读出当前温度和应力数据存储到数据库中，作为零温度力参考基准。