光纖傳感轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉桿狀態(tài)在線監(jiān)測方法研究.pdf

1、道岔是鐵路(包括城市軌道交通)列車在行進(jìn)過程中線路變更的重要裝置，而轉(zhuǎn)轍機(jī)是道岔用來驅(qū)動執(zhí)行裝置的電氣設(shè)備。轉(zhuǎn)轍機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)動經(jīng)減速后轉(zhuǎn)化為平動，推動或拉動鎖閉桿，將道岔鎖閉在規(guī)定位置，從而達(dá)到改變道岔方向的目的。為了運行安全，有必要對鐵路道岔進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，即在線、實時的監(jiān)測鎖閉桿在換軌時的轉(zhuǎn)換力大小和方向，轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換時間等。
　　但是，監(jiān)測現(xiàn)場條件惡劣，如電磁場的干擾、列車的振動沖擊、塵土的累積、雨水油污腐蝕等。現(xiàn)有的相關(guān)監(jiān)測

2、系統(tǒng)都是電信號方式的，很難有效的適應(yīng)和可靠的工作。光纖布喇格光柵（Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG）具有抗電磁干擾、壽命長、靈敏度高、穩(wěn)定性好、耐腐蝕、可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點，非常適用于長期動態(tài)監(jiān)測。因此，本文選擇FBG監(jiān)測道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉桿運行的健康狀態(tài)參量。
　　道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉桿動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)使用了以FBG環(huán)形應(yīng)變片為核心的應(yīng)變傳感器。本文的主要研究內(nèi)容包括FBG應(yīng)變傳感器的設(shè)計制作與封裝、傳感器的現(xiàn)場安裝、監(jiān)測結(jié)果的處

3、理分析以及與現(xiàn)場實際情況的對比。具體工作如下。
　　1、以光纖光柵的傳感理論為基礎(chǔ)，闡述了FBG溫度傳感原理和應(yīng)變傳感原理，并通過多次實驗數(shù)據(jù)驗證了FBG溫度、應(yīng)變特性的線性度好，重復(fù)性高。
　　2、將裸光柵直接粘貼和采用FBG環(huán)形應(yīng)變片懸空粘貼這兩種不同形式的光柵進(jìn)行實驗標(biāo)定，擇優(yōu)選擇了環(huán)形應(yīng)變片。根據(jù)轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉桿運行時受力的特點，設(shè)計出符合現(xiàn)場實際情況的傳感器結(jié)構(gòu)，并采用了合理的溫度補償方法。
　　3、針對轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖

4、閉桿設(shè)計剛度很大、正常工作時應(yīng)變值很小的實際情況，設(shè)計了應(yīng)力增敏的結(jié)構(gòu)，通過有加長臂的鎖閉桿夾持裝置，將鎖閉桿較長距離產(chǎn)生的應(yīng)變傳遞給FBG應(yīng)變片，使得應(yīng)變檢測靈敏度增大了7倍。
　　4、在城軌交通線路的道岔上實際安裝了此監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)計應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行采集，并動態(tài)地顯示列車經(jīng)過時鎖閉桿的受力情況。根據(jù)對數(shù)據(jù)的分析找出合理的數(shù)據(jù)處理方法。繪制出了鎖閉桿受力的曲線，得出了鎖閉桿在動作時轉(zhuǎn)換力的大小和方向以及轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換時間等準(zhǔn)確參