[发明专利]一种计轴用轮轨耦合垂向力检测装置及计轴方法

说明书

本发明提供一种计轴用轮轨耦合垂向力检测装置及计轴方法,装置包括：底板、两个紧固部件、光纤光栅传感器；所述光纤光栅传感器至少包括两个应力检测光纤光栅传感器，分别为第一应力检测光纤光栅传感器和第二应力检测光纤光栅传感器；两个紧固部件，用于分别设置在底板两端，以将底板贴合固定在钢轨底面下；所述第一应力检测光纤光栅传感器和所述第二应力检测光纤光栅传感器间隔一定距离设置在底板上，用于检测车轮经过时钢轨的轮轨耦合垂向力。本发明的计轴用轮轨耦合垂向力检测装置集成度高、方便安装、结构稳定、安全性高。

技术领域

本发明属于轨道运输安全监测技术领域，具体涉及一种计轴用轮轨耦合垂向力检测装置及计轴方法。

背景技术

计轴系统是一种重要的铁路信号设备，用车轮传感器检测列车车轮信息，通过运算后，给联锁系统输出区段占用或空闲信息。

现有的计轴系统大多采用电磁式计轴方法，其基本原理是；利用安装在钢轨上的计轴传感器建立电磁场，列车车轮经过时会改变磁场状态，形成脉冲变化量，通过脉冲计数实现计轴功能。电磁计轴方法原理简单，成本低，在轨道占用检查应用领域广泛使用。但是由于其检测的原理决定了其易受电磁干扰，甚至当有铁器划过时，都会引起错误计轴，严重地影响列车运营安全和运营效率。

为了解决传统基于电磁技术的车轮传感系统在应用中的难题，将光纤光栅传感技术引入到高速铁路的车轮检测应用中。光纤光栅传感技术具有绝缘性、抗电磁干扰、耐腐蚀、化学稳定性强、传输距离长等特点，其被广泛用于强电磁干扰及湿度多变的环境中。基于光纤光栅的计轴方法针对上述电磁计轴的问题提供了解决途径。

在公开号为CN201362265的发明专利中，公开了一种列车光纤光栅计轴系统，在轨道区段中至少一个送端和至少一个受端的钢轨上，均安装至少两个光纤光栅传感器，当列车以先后次序碾压在两只光纤光栅传感器上时，两传感器的波长偏移量在相邻时刻各产生一个脉冲，以脉冲来临次序判断列车行驶方向。在公开号为CN101376392的发明专利中，公开了一种基于钢轨形变/应力参数的车辆计轴方法。该方法中，首先在钢轨上布置传感器测量点，传感器测量点具有用于感应钢轨形变或应力的传感器，设置传感器的门限阈值，当车辆的车轮压过传感器所在位置的钢轨时，如果钢轨的形变或者应力变化超过门限阈值，传感器记录有车轮压过的状态发生；根据车轮压过的状态信息确定车辆的轴数。

上述专利均基于光纤光栅实现了计轴功能，但在工程化方面存在着缺点，主要表现在：计轴点的安装方式较为复杂，每个计轴点对应的光栅需要分别安装在多个轨枕缝中，每个轨枕缝安装一个光栅。

因此，亟需一种结构简单、便于施工的计轴用轮轨耦合垂向力检测装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种计轴用轮轨耦合垂向力检测装置,包括：底板、两个紧固部件、光纤光栅传感器；

所述光纤光栅传感器至少包括两个应力检测光纤光栅传感器，分别为第一应力检测光纤光栅传感器和第二应力检测光纤光栅传感器；

两个紧固部件，用于分别设置在底板两端，以将底板贴合固定在钢轨底面下；

所述第一应力检测光纤光栅传感器和所述第二应力检测光纤光栅传感器间隔一定距离设置在底板上，用于检测车轮经过时钢轨的轮轨耦合垂向力。

进一步地，所述第一应力检测光纤光栅传感器和所述第二应力检测光纤光栅传感器的固定方向与底板长轴平行或重合。

进一步地，所述第一应力检测光纤光栅传感器和所述第二应力检测光纤光栅传感器的间隔距离根据光栅信号解调频率、光栅波长采样点间隔点数和轨道限速确定。

进一步地，所述间隔距离通过以下公式确定：

其中，L表示所述间隔距离，N为光栅波长采样点间隔点数，v为轨道限速，f为光栅信号解调频率。

进一步地，每个紧固部件包括：