[发明专利]一种铁路轨道锁定温度监测的系统与方法

说明书

本发明提供了一种铁路轨道锁定温度监测的系统，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。本发明还提供了一种铁路轨道锁定温度监测的方法。本发明的有益效果是：无需供电，免维护，功耗小，布置灵活，适合长期户外工作，系统造价低；同时数据由机车通过时读取，可应用在所有区段的无缝线路监测，具有较高的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及铁路无缝线路，尤其涉及一种铁路轨道锁定温度监测的系统与方法。

背景技术

近年来，铁路无缝线路已经成为轨道线路的主要结构形式，随着铁路现代化进程的迅速发展，更需科学的对无缝线路进行全寿命的安全、技术、生产管理。由于钢轨的温度膨胀系数可知，温度的变化对长轨的影响较短轨更为敏感，为保证铁路运输和行车安全，保证线路质量达标、稳定、可靠，对钢轨温度进行监测，及时测定钢轨锁定温度，预防因锁定温度变化而引起的断轨或涨轨跑道事故就更加显得重要。

钢轨温度与环境温度并不相同，与气候变化、风力大小、日照强度、钢轨所处地段和测量部位有关。无缝线路的钢轨温度力大小和分布与轨温变化幅度有直接关系，是影响无缝线路的强度和稳定性的主要因素，轨道温度变化幅度就成为无缝线路设计、铺设和维修养护的重要资料。

无缝线路锁定轨温是指无缝线路的零应力轨温，是指无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温，此时钢轨内部的温度力为零，设计锁定轨温是在钢轨铺设前时根据线路通过地区的温度条件计算确定的。锁定轨温是决定钢轨温度力水平的基准，反映出无缝线路在不同温度条件下钢轨内部所承受的纵向拉应力和压应力的大小，是衡量无缝线路轨道强度与稳定性的量化表现，因此锁定轨温是无缝线路最重要的技术指标之一，其准确与否，将直接关系到无缝线路的状态稳定和养、管、修安全。

无缝线路的实际锁定轨温与钢轨温度之差决定了钢轨中的纵向温度力大小，纵向温度力过大，可能导致钢轨胀曲甚至被拉断的危险，严重威胁无缝线路的行车安全。锁定轨温在无缝线路运营过程中可能发生变化，因此监测实际锁定轨温是否符合线路运用要求就成为工务作业的重要内容。

国内目前主要采用观测桩法来对实际锁定轨温进行测量，通过观测桩直接测量钢轨的爬行位移来监测，或者使用锁定轨温测量仪器定时定点来测量无缝线路温度力和实际锁定轨温，两种测量作业方法均存在需要在天窗点人工上线作业，所获取的轨温数据密度小，劳动量大、测量误差大，难以为铁路工务作业提供及时、准确、科学的决策依据。

近年来通过将应变片或应变传感器粘贴在钢轨表面、测量钢轨应变和温度关系来解算钢轨实际锁定温度的应变电测法获得深入的研究。当轨温不同于实际锁定温度时钢轨发生膨胀或收缩，但受到扣件和道床阻力作用而未能自由伸长而产生压应力或拉应力，通过测量应力以及当前轨道温度，然后将采集到的数据发送到后台计算机进行处理即可解算出实际锁定轨温。

各种文献资料上提到的采用应力电测法的轨温监测系统，其特点是均采用电池供电的数据采集模块，与采集轨道应力的应力片或应力传感器、温度传感器有线连接，来测量钢轨应力及当前轨道温度。采集的应力、温度数据再通过短距离无线传输方式或直接的3G/4G技术发送到后台服务器。

这种数据采集和传输模式功耗大，导致监测设备难以长期免维护工作，设备成本高难以覆盖所有需要监测的无缝线路，因此此类系统均未能广泛应用，只是存在于小量的试验项目中。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种铁路轨道锁定温度监测的系统与方法。

本发明提供了一种铁路轨道锁定温度监测的系统，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。