[发明专利]一种钢轨纵向位移在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢轨纵向位移在线监测装置。

背景技术

钢轨纵向位移影响钢轨的强度、稳定性和行车的安全性，是线路状态监测与维修的一个重要参数。现有的检测钢轨纵向位移主要有以下几种。

采用原始的手工拉线的方法测量钢轨纵向位移。道碴上埋设观测桩，在钢轨轨头或轨底作位移观测标记，以观测桩为基点，拉弦线测量位移量。这种方法存在以下缺点：①碴肩上埋设观测桩易动；②每年因涂刷位移标记造成测值误差；③拉弦造成人为误差。具体参见《铁路曲线及其养护(第2版)》（吴耀庭，中国铁道出版社）。

采用经纬仪观测钢轨纵向位移。在路肩上埋设固定观测桩，以固定桩为基点，道碴上埋设临时观测桩，钢轨轨头或轨底作位移观测标记，工务段每年春季组织专人用经纬仪置镜于固定桩上，用吊垂球对点的方法，来校正临时观测桩，而日常位移观测仍以前一方法进行。清筛道床施工前拔掉临时观测桩，施工后用固定桩来恢复临时观测桩。根据现场经验得知，线路清筛后3日内恢复临时观测桩，10日后以固定桩校正临时观测桩。这种方法较前者可靠，也是目前普遍使用的一种方法。但这种方法存在以下缺点：①清筛道床增加拔桩和恢复桩的工作量；②用经纬仪校正观测桩，现场携带不便，并且价格昂贵，吊垂球对点误差大，刮风天无法测量。具体参见《钢轨位移测量准直仪的研制和使用》（崔竹民，吕续臣，铁道建筑1995年第1期）。

通过建立钢轨力学非线性方程组求解钢轨纵向力的分布及位移。首先构建计算区域的轨条、扣件、垫板、轨枕的力学模型，分析轨枕处的道床阻力、通过轨枕传递的力、扣件阻力、接头阻力等；然后分别列写平衡方程，在道岔区域还需长轨条力的平衡方程，基本轨力的变形协调方程，导轨力的平衡方程等；最后根据计算条件及参数，列写含有以纵向力和位移为未知数的非线性方程组，通过编制计算机程序，便可求解纵向力分布及其位移，得出其变化规律及其影响因素，主要用于理论研究和分析，更多的进行指导钢轨的养护和维修。具体参见《无缝道岔钢轨纵向力与位移的研究》（蔡成标，翟婉明，王其昌，铁道学报19卷第1期）

通过激光等光学仪器进行钢轨纵向位移的测量。这种测量方法通过使用激光发射探头，光电位置探测器测量轨腰上标记的移动。如专利号为ZL9921444.2的中国使用新型专利《钢轨位移观测仪》，其测量精度只能达到±1mm，这种方法在电气化区段的正线上使用较多，但在岔道和隧道等没有合理测量基座的地方无法实施测量，且不能长期在线监测。其后又有ZL02262271.3的中国使用新型专利《钢轨位移观测装置》，但仍需人中操作，测量精度有限。

发明内容

为解决以上现有技术的不足，本发明提供一种钢轨纵向位移在线监测装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种钢轨纵向位移在线监测装置,该监测装置包括：

钢轨位移测量单元，用于对钢轨的纵向位移进行实时测量；

轨边信号采集单元，包括电流-电压转换模块，A/D转换模块，数据存储模块和数据发送模块，所述轨边信号采集单元用于对所述钢轨位移测量单元输出的信号进行信号处理，将电流信号转换为电压信号并进行A/D转换，同时记录存储在数据存储卡上，并通过无线通信方式将数据发送给监控中心；

监控中心管理系统，由数据接收模块、位移计算及显示模块、记录存储模块以及超限报警模块组成，所述数据接收模块通过以太网或无线接收模块接收轨边信号采集单元发送的数据；位移计算及显示模块对接收的数据进行处理，计算出钢轨纵向位移值，并以数字及图形方式显示出来；记录存储模块将钢轨位移数据按照时间、位置信息记录在数据库中；超限报警模块完成钢轨纵向位移超限判断，对于超限信息报警显示。

所述钢轨位移测量单元包括：钢轨夹、位置磁铁、测量单元主体和保护垫板，所述钢轨夹夹持在钢轨上，所述保护垫板设置于钢轨夹下方，所述位置磁铁位于钢轨夹前端，所述测量单元主体位于位置磁铁下方。

所述测量单元主体由磁致波导钢丝(1)、波检测器(3)、电子信号处理系统(5)、波反射器(6)、减波元件(7)、回线(8)、保护壳体(9)组成并封装在一起，将位置磁铁的位置信号转换为电信号输出。

所述测量单元主体与所述钢轨平行；所述测量单元主体通过电子信号和处理系统周期性地向磁致波导钢丝发送激励脉冲电流，该脉冲电流产生一个围绕磁致波导钢丝的旋转磁场，在这个磁场和位置磁铁产生的固定磁场的共同作用下，波导钢丝产生固定波速的磁致旋转波。

一种钢轨纵向位移在线监测方法,该监测方法包括：