本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供的高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置，涉及位移監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，包括相互連接的封閉式高精度電感位移檢測(cè)探頭、帶有機(jī)械零點(diǎn)的量程調(diào)節(jié)軸、裝在密封防水外殼中采集與處理模塊和帶有固定夾具的位移測(cè)量板。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置，有效在采集位移數(shù)據(jù)的同時(shí)既保證功耗值相對(duì)恒定、也能防止大電流沖擊的干擾并可在低溫環(huán)境下進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及位移監(jiān)測(cè)
，特別是涉及一種高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置。
技術(shù)介紹
近年來(lái)高速鐵路技術(shù)不斷發(fā)展，當(dāng)列車(chē)時(shí)速大于250公里以后，為防止車(chē)尾部形成強(qiáng)烈的氣旋風(fēng)掀起砟石帶來(lái)的危險(xiǎn)，高鐵路基大量采用了無(wú)砟軌道技術(shù)。無(wú)砟軌道由5個(gè)部分組成，從上往下依次是無(wú)縫鋼軌、軌道板、填充層、底座板、滑動(dòng)層。軌道板替代枕木直接鋪在鋼軌下方。當(dāng)鋼軌由于剎車(chē)制動(dòng)會(huì)使其與軌道板之間產(chǎn)生相對(duì)位移。同時(shí)，環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的鋼軌脹縮與軌道板的膨脹系數(shù)不同以及另外其它如地基沉降等因素也會(huì)引起位移，當(dāng)這種位移超過(guò)一定值時(shí)，勢(shì)必會(huì)給高速鐵路的運(yùn)行帶來(lái)危險(xiǎn)。因此，對(duì)無(wú)砟軌道的無(wú)縫鋼軌與軌道板之間的位移監(jiān)測(cè)也是高速鐵路軌道路況信息采集中重要的環(huán)節(jié)。高速鐵路軌道路況信息的及時(shí)采集，對(duì)于鐵路系統(tǒng)正常安全運(yùn)營(yíng)和保證人員安全尤為重要。國(guó)內(nèi)高速鐵路的路軌狀態(tài)還是以人工巡檢為主，此方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且由于人工操作會(huì)帶來(lái)一定的誤差，影響監(jiān)測(cè)結(jié)果。近年來(lái)也出現(xiàn)了一些對(duì)于鐵路路軌位移的監(jiān)測(cè)裝置，如采用應(yīng)變式或拉桿式位移傳感器對(duì)路軌的縱向或橫向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但應(yīng)變式與拉桿式位移傳感器屬于接觸式測(cè)量，不僅防水性、抗震性差，在超過(guò)量程時(shí)有可能造成損壞。在此應(yīng)用中并不理想。同時(shí)，絕大多數(shù)鐵路都鋪設(shè)在野外或高架橋，設(shè)備工作環(huán)境惡劣，并且沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)，所以監(jiān)測(cè)裝置的功耗問(wèn)題也不容忽視。而采用單頭電渦流傳感器測(cè)量位移，根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)的鐵軌位移變化情況，電渦流位移傳感器的量程可以為O-lOmm，如果采用單頭位移傳感器，由于電渦流位移傳感器的精度一般都是近距離的較為準(zhǔn)確，量程為O-1Omm的電渦流位移傳感器當(dāng)測(cè)量距離大于8mm時(shí)，測(cè)量值臨近最大量程會(huì)帶來(lái)誤差，測(cè)量值呈非線性，且單頭電渦流傳感器在過(guò)低溫度下也會(huì)影響測(cè)量值，另外在鋼軌有高速列車(chē)通過(guò)時(shí)會(huì)有一個(gè)巨大的電流對(duì)單頭電渦流傳感器帶來(lái)干擾影響其正常工作。對(duì)于上述的這些問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠抗震動(dòng)、防水、低功耗、抗干擾、非接觸式的位移監(jiān)測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)高可靠、低成本、安裝便捷的在線位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)地掌握高速鐵路軌道路況信息，保證鐵路系統(tǒng)正常的安全運(yùn)營(yíng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置，有效保證功耗值相對(duì)恒定。為了解決上述問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置，包括相互連接的封閉式高精度電感位移檢測(cè)探頭、帶有機(jī)械零點(diǎn)的量程調(diào)節(jié)軸、裝在密封防水外殼中采集與處理模塊和帶有固定夾具的位移測(cè)量板。進(jìn)一步地，所述位移檢測(cè)探頭由兩個(gè)背對(duì)背裝配的電感位移傳感器組成，并通過(guò)量程調(diào)節(jié)軸分別安裝于采集與處理模塊兩端，形成位移檢測(cè)組件。進(jìn)一步地，所述位移測(cè)量板由兩塊分別平行正對(duì)著位移檢測(cè)探頭探測(cè)面的鐵板組成，鐵板與位移檢測(cè)探頭距離在位移傳感器量程內(nèi)。進(jìn)一步地，所述位移檢測(cè)探頭與位移測(cè)量板之間的距離通過(guò)量程調(diào)節(jié)軸來(lái)調(diào)整機(jī)械零位。進(jìn)一步地，所述采集與處理模塊與位移檢測(cè)探頭通過(guò)內(nèi)部線纜連接，通過(guò)RS485串口電纜與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。進(jìn)一步地，當(dāng)所述位移檢測(cè)探頭與測(cè)量板之間的距離由于鋼軌位移變化時(shí)，所述采集與處理模塊內(nèi)的處理器可計(jì)算出變化值，并進(jìn)行線性校正和溫度補(bǔ)償。進(jìn)一步地，所述采集與處理模塊采用低功耗控制技術(shù)，可由電池和太陽(yáng)能板獨(dú)立供電。進(jìn)一步地，所述固定夾具將位移測(cè)量板固定安裝于鐵軌上，位移檢測(cè)組件通過(guò)螺栓固定在軌道板上。進(jìn)一步地，還包括兩對(duì)傳感器探頭，用于多方位的位移量探測(cè)。綜上，本方案采用電感位移傳感器配合導(dǎo)電金屬組成的固定板，無(wú)接觸方式，可解決應(yīng)變式位移傳感器由于鐵軌震動(dòng)影響位移傳感器壽命的問(wèn)題，還可解決由于拉伸過(guò)度會(huì)對(duì)應(yīng)變式位移傳感器造成損壞的問(wèn)題。同時(shí)，采用兩個(gè)電感位移傳感器配對(duì)使用，解決單個(gè)電感傳感器量程小、非線性、低溫影響數(shù)值和大電流干擾問(wèn)題。比拉桿式抗震、防水，并且低功耗適用于電池供電系統(tǒng)。且，高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置具有抗震動(dòng)，防水，非接觸式、低功耗、抗干擾等特點(diǎn)，可以高效能、低成本、便捷安裝，有效的解決高速鐵路上路軌位移的監(jiān)測(cè)問(wèn)題。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)的鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2是本專(zhuān)利技術(shù)的鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用示例；圖3是本專(zhuān)利技術(shù)的鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置原理框圖；圖4是本專(zhuān)利技術(shù)的鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置軟件流程圖；圖5是本專(zhuān)利技術(shù)的四探頭鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置。具體實(shí)施例方式為了使本專(zhuān)利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖與實(shí)例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但所舉實(shí)例不作為對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的限定。本專(zhuān)利技術(shù)所述的方案，主要高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置主要測(cè)量的是軌道板與鋼軌的位移，根據(jù)以上問(wèn)題需要解決如下的技術(shù)問(wèn)題:對(duì)于環(huán)境影響，高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置采用全封閉式高精度電感式位移傳感器作為位移檢測(cè)探頭，帶有機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺絲的密封防水外殼，具有較高的防水、抗震、抗過(guò)載性能。根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)的鐵軌位移變化情況，電感式位移傳感器的量程一般選為±40mm，如果采用單頭位移傳感器，由于電感位移傳感器的精度一般都是近距離的較為準(zhǔn)確，當(dāng)測(cè)量距離接近上限時(shí)，測(cè)量誤差增大，且呈非線性。本專(zhuān)利技術(shù)采用背靠背的兩個(gè)電感位移傳感器配對(duì)使用，并在采集處理模塊中采用軟件算法來(lái)解決單個(gè)電感傳感器量程有限、非線性和溫度補(bǔ)償問(wèn)題。且單個(gè)電感位移傳感器測(cè)量位移時(shí)，功耗隨距離增大而增加，本專(zhuān)利技術(shù)采用背靠背式雙探頭位移傳感器，當(dāng)產(chǎn)生位移時(shí)，一邊的距離增大而另一邊距離縮小，使雙探頭位移探測(cè)的功耗值相對(duì)恒定。另外當(dāng)鋼軌有高速列車(chē)通過(guò)時(shí)，會(huì)有一個(gè)大電流沖擊產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)單個(gè)電感位移傳感器產(chǎn)生干擾，磁場(chǎng)與電感位移傳感器產(chǎn)生的磁場(chǎng)同向時(shí)會(huì)使測(cè)量值減少帶來(lái)誤差，本專(zhuān)利技術(shù)采用背靠背式雙探頭位移傳感器，當(dāng)一個(gè)大電流沖擊產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使一邊的測(cè)試值增大而另一邊測(cè)試值縮小，使雙探頭位移探測(cè)的測(cè)試位移值相對(duì)準(zhǔn)確。實(shí)例一，雙探頭高鐵無(wú)砟軌道鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置。如圖1所示，雙探頭高鐵無(wú)砟軌道鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置包括2個(gè)電感式位移傳感器組成的位移檢測(cè)探頭1、帶有機(jī)械零點(diǎn)的量程調(diào)節(jié)軸2，裝在密封防水外殼中采集與處理模塊3和帶有固定夾具5的位移測(cè)量板4等部件。位移檢測(cè)探頭I由兩個(gè)背對(duì)背裝配的電感位移傳感器組成，并通過(guò)量程調(diào)節(jié)軸2分別安裝于采集與處理模塊3兩端，形成位移檢測(cè)組件。位移測(cè)量板4由兩塊分別平行正對(duì)著位移檢測(cè)探頭I探測(cè)面的鐵板組成，鐵板與位移檢測(cè)探頭I的距離在位移傳感器量程內(nèi)。位移測(cè)量板面積大于位移檢測(cè)探頭面積的1.5倍，分別正對(duì)著電感位移檢測(cè)探頭，位移傳感器的量程為40mm，則探頭與測(cè)量板的距離可為40mm，這樣位移傳感器的量程不僅擴(kuò)展為±40mm，而且測(cè)量精度也相應(yīng)得以提高。位移檢測(cè)探頭I與位移測(cè)量板4之間的距離可通過(guò)量程調(diào)節(jié)軸2來(lái)調(diào)整機(jī)械零位。采集與處理模塊3與位移檢測(cè)探頭I通過(guò)內(nèi)部線纜連接，還通過(guò)RS485串口電纜與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如圖2所示，雙探頭高鐵無(wú)砟軌道鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置的固定夾具5將位移測(cè)量板4固定安裝于鐵軌上，位移檢測(cè)組件通過(guò)螺栓固定在軌道板上。如圖3所示，雙探頭高鐵無(wú)砟軌道鋼軌位移監(jiān)測(cè)裝置的采集與處理模塊3與電感式位移檢測(cè)探頭ADCl、ADC2通過(guò)量程調(diào)節(jié)軸2內(nèi)部線纜連接，并通過(guò)串口線RS485進(jìn)行信號(hào)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。當(dāng)位移變化時(shí)，兩個(gè)位移傳感器都會(huì)給采集處理模塊提供距離變化值A(chǔ)DC1、ADC2，如當(dāng)位移測(cè)量板相對(duì)于位移檢測(cè)探頭向左移時(shí)1m本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高鐵無(wú)砟軌道位移監(jiān)測(cè)裝置，包括相互連接的封閉式高精度電感位移檢測(cè)探頭、帶有機(jī)械零點(diǎn)的量程調(diào)節(jié)軸、裝在密封防水外殼中采集與處理模塊和帶有固定夾具的位移測(cè)量板。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王鐵流，蔡衛(wèi)華，馮正乾，周尚，朱江淼，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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