本發(fā)明涉及鐵道工程線路狀態(tài)及軌枕健康智能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、截至目前，有砟軌道在全球鐵路系統(tǒng)中仍占據(jù)著重要地位。長(zhǎng)期以來(lái)，這種類型的軌道被廣泛應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域。然而，隨著列車循環(huán)荷載的持續(xù)作用和環(huán)境影響的不斷加劇，有砟軌道面臨著日益嚴(yán)重的軌道損耗問(wèn)題。特別是軌道中的軌枕和碎石道床，由于長(zhǎng)期負(fù)荷和環(huán)境因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)裂隙、空洞和不均勻沉降等劣化現(xiàn)象。

2、在相關(guān)技術(shù)中，傳統(tǒng)的道砟和軌枕監(jiān)測(cè)方式主要采用在目標(biāo)軌道段落無(wú)列車行駛時(shí)，周期性的排遣工作人員進(jìn)行人工目視檢查和錘擊檢測(cè)，以基于軌枕和道床的外觀狀態(tài)，對(duì)錘擊的聲音反饋等數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全的判斷。

3、采用相關(guān)技術(shù)中的檢測(cè)方式，雖然簡(jiǎn)單易行，但過(guò)于依賴檢測(cè)人員的聽(tīng)覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)，主觀性強(qiáng)。錘擊檢測(cè)難以識(shí)別軌枕內(nèi)部的結(jié)構(gòu)性缺陷，反復(fù)敲擊還可能增加損傷風(fēng)險(xiǎn)。不同人員對(duì)聲音的判斷存在差異，且對(duì)于長(zhǎng)距離鐵路線路的檢測(cè)效率低下，監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)方法，能夠解決相關(guān)技術(shù)中傳統(tǒng)的道砟和軌枕監(jiān)測(cè)方式存在的監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性低的技術(shù)問(wèn)題。所述技術(shù)方案如下：

2、第一方面，一種道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：軌枕、感應(yīng)組件和監(jiān)測(cè)箱，

3、所述感應(yīng)組件包括分布式傳感光纖、混凝土感測(cè)層和信號(hào)傳輸光纖，所述混凝土感測(cè)層由混凝土澆筑成型，所述分布式傳感光纖環(huán)繞鋪設(shè)于所述混凝土感測(cè)層內(nèi)部，所述軌枕設(shè)置于所述混凝土感測(cè)層頂部，所述混凝土感測(cè)層底部用于設(shè)置在道床和所述軌枕之間的道砟上，所述監(jiān)測(cè)箱設(shè)置于所述軌枕旁側(cè)，所述監(jiān)測(cè)箱內(nèi)部設(shè)置有光源、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集器和傳輸控制系統(tǒng)，所述光源和所述光電探測(cè)器分別通過(guò)所述信號(hào)傳輸光纖與所述分布式傳感光纖連接，所述數(shù)據(jù)采集器與所述光電探測(cè)器連接，所述傳輸控制系統(tǒng)用于將所述數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。

4、可選地，所述混凝土感測(cè)層外側(cè)設(shè)置有混凝土保護(hù)外殼，所述混凝土保護(hù)外殼的側(cè)部設(shè)置有與所述分布式傳感光纖相匹配的光纖孔。

5、可選地，所述道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括保護(hù)鋼筋，所述保護(hù)鋼筋設(shè)置于所述混凝土保護(hù)外殼內(nèi)部且圍繞所述分布式傳感光纖的鋪設(shè)路徑布置。

6、可選地，所述道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括光纖耦合器，所述分布式傳感光纖與所述信號(hào)傳輸光纖通過(guò)所述光纖耦合器可拆卸連接。

7、可選地，所軌枕設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述軌枕下方均對(duì)應(yīng)設(shè)置有所述混凝土感測(cè)層和所述分布式傳感光纖，多個(gè)所述分布式傳感光纖分別通過(guò)所述光纖耦合器與所述信號(hào)傳輸光纖連接。

8、可選地，所述監(jiān)測(cè)箱上設(shè)置有監(jiān)測(cè)警示燈，所述監(jiān)測(cè)警示燈與所述傳輸控制系統(tǒng)通信連接。

9、可選地，所述傳輸控制系統(tǒng)為5g信號(hào)傳輸控制系統(tǒng)。

10、可選地，所述軌枕與所述混凝土感測(cè)層通過(guò)混凝土粘合劑層粘合固定。

11、可選地，所述軌枕為ⅲ型軌枕。

12、第二方面，一種監(jiān)測(cè)方法，基于前述第一方面所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述方法包括：

13、通過(guò)澆筑成型混凝土感測(cè)層并在內(nèi)部鋪設(shè)并埋部分布式傳感光纖，將軌枕固定連接于所述混凝土感測(cè)層的頂部，將所述軌枕安裝于道床上，使所述混凝土感測(cè)層底部設(shè)置在所述道床和所述軌枕之間的道砟上，并在軌枕上設(shè)置鐵軌；

14、將監(jiān)測(cè)箱設(shè)置于所述軌枕旁側(cè)，利用所述信號(hào)傳輸光纖進(jìn)行所述監(jiān)測(cè)箱與所述分布式傳感光纖的連接；

15、利用所述監(jiān)測(cè)箱內(nèi)部的光源為所述分布式傳感光纖輸出光信號(hào)，利用光電探測(cè)器接收所述光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集器和傳輸控制系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)到的電信號(hào)傳輸給上位機(jī)計(jì)算監(jiān)測(cè)軌枕狀況。

16、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果至少包括：

17、采用本發(fā)明實(shí)施例所提供的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在軌枕下方增設(shè)一層鋪設(shè)埋布由分布式傳感光纖的混凝土感測(cè)層來(lái)與道床上的道砟接觸，并通過(guò)信號(hào)傳輸光纖外接具有光源以及光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集器和傳輸控制系統(tǒng)等信號(hào)獲取傳輸組件的監(jiān)測(cè)箱，實(shí)現(xiàn)與外部上位機(jī)之間的信號(hào)傳輸。在軌枕上鐵軌有列車行駛，以及無(wú)列車行駛兩種工況下，能夠分別對(duì)軌枕的狀態(tài)，例如是否存在軌枕裂隙等缺陷，以及軌枕下方的道砟空吊情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和缺陷定位，無(wú)需人工進(jìn)行檢測(cè)，有效解決相關(guān)技術(shù)中傳統(tǒng)的道砟和軌枕監(jiān)測(cè)方式存在的監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性低的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：軌枕(1)、感應(yīng)組件(2)和監(jiān)測(cè)箱(3)，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝土感測(cè)層(22)外側(cè)設(shè)置有混凝土保護(hù)外殼(24)，所述混凝土保護(hù)外殼(24)的側(cè)部設(shè)置有與所述分布式傳感光纖(21)相匹配的光纖孔(241)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括保護(hù)鋼筋(25)，所述保護(hù)鋼筋(25)設(shè)置于所述混凝土保護(hù)外殼(24)內(nèi)部且圍繞所述分布式傳感光纖(21)的鋪設(shè)路徑布置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括光纖耦合器(26)，所述分布式傳感光纖(21)與所述信號(hào)傳輸光纖(23)通過(guò)所述光纖耦合器(26)可拆卸連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所軌枕(1)設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述軌枕(1)下方均對(duì)應(yīng)設(shè)置有所述混凝土感測(cè)層(22)和所述分布式傳感光纖(21)，多個(gè)所述分布式傳感光纖(21)分別通過(guò)所述光纖耦合器(26)與所述信號(hào)傳輸光纖(23)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)箱(3)上設(shè)置有監(jiān)測(cè)警示燈(35)，所述監(jiān)測(cè)警示燈(35)與所述傳輸控制系統(tǒng)(34)通信連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸控制系統(tǒng)(34)為5g信號(hào)傳輸控制系統(tǒng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述軌枕(1)與所述混凝土感測(cè)層(22)通過(guò)混凝土粘合劑層(27)粘合固定。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述軌枕(1)為ⅲ型軌枕。

10.一種監(jiān)測(cè)方法，基于權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種道床質(zhì)量智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)方法，屬于鐵道工程線路狀態(tài)及軌枕健康智能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括軌枕、感應(yīng)組件和監(jiān)測(cè)箱，感應(yīng)組件包括分布式傳感光纖、混凝土感測(cè)層和信號(hào)傳輸光纖，分布式傳感光纖環(huán)繞鋪設(shè)于混凝土感測(cè)層內(nèi)部，軌枕設(shè)置于混凝土感測(cè)層頂部。監(jiān)測(cè)箱設(shè)置于軌枕旁側(cè)，監(jiān)測(cè)箱內(nèi)部設(shè)置有光源、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集器和傳輸控制系統(tǒng)，光源和光電探測(cè)器分別通過(guò)信號(hào)傳輸光纖與分布式傳感光纖連接，數(shù)據(jù)采集器與光電探測(cè)器連接，傳輸控制系統(tǒng)用于將數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。能夠解決相關(guān)技術(shù)中傳統(tǒng)的道砟和軌枕監(jiān)測(cè)方式存在的監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性低的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：陳成,張洪溢,張成盧,吳道坤,李飄隱,杜楠,楊子淼
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10