光纤光栅传感技术在轨道交通轨道占用检查中应用研究

轨道占用检查装置是轨道交通信号系统关键基础设备。针对目前轨道电路、计轴设备易遭受电磁干扰等缺点,提出一种基于光纤光栅传感技术的轨道占用检查方案。通过现场试验,该方案可以通过FBG传感器的反射中心波长变化,准确的区分轨道是否被列车占用,为轨道交通轨道的占用检查装置发展提供一种新的方向。     

基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测数传系统

介绍了基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测系统的构成,详细阐述了系统的数据采集、处理和传输方法,包括数据的读取、预处理及无线网络等相关技术方法。针对大流量监测数据实时无线传输的瓶颈问题,提出光纤光栅解调系统数据处理和无线传输的方案,可对监测数据自动进行加密、校验和打包,并通过GPRS模块将监测数据推送至远端数据中心。该系统已应用于我国多处高速铁路轨道状态长期监测工点,系统运行状态良好,数据传输系统稳定可靠。     

基于光纤传感技术的钢轨变形监测可行性研究

光纤传感技术与传统的电类、机械类传感技术相比,具有抗电磁干扰能力强、使用方便、易维护等优点。本文探讨其应用于钢轨变形监测的可行性。首先,将两相邻弹性扣件之间钢轨受力形式简化为简支梁,通过理论分析得出钢轨中间点断面同一高度处应变与位移之间的关系;然后将分布式光纤和光栅传感器布设在钢轨简支梁上,通过试验测试数据得到位移与应变的关系,并分析了由应变推算钢轨变形的计算误差。研究结果表明:光纤传感技术在钢轨变形监测上是可行的;光栅传感器测量精度较分布式光纤精度高。研究结果为光纤传感技术在钢轨变形监测中的应用提供了技术支撑。     

基于光纤光栅传感技术的深井井壁结构监测

研究目的:井筒的安全是煤矿安全运营和高效生产的前提。实时掌握井壁结构受力状态,防止井壁突然性破坏造成重大损失,井筒的长期安全监测就显得尤为重要。在大涌水和复杂电磁环境条件下,光纤光栅传感器可靠性和稳定性好,通过采用光纤光栅传感技术对千米深立井井壁结构的长期监测,可以掌握深大涌水井筒的受力变化规律,为评价井筒的安全状况提供依据。研究结论:采用光纤光栅传感器对千米深立井井壁结构进行了一个完整周期的监测,得到了井筒表土段和基岩段井壁温度和应变变化规律。6月至10月间由温度引起的温度应变达到最大值,井筒更容易在夏季发生破裂灾害;光纤光栅传感技术在大淋水条件下深立井井壁结构监测中的应用,为井壁变形监测提供了一种新的、稳定可靠的技术方案,对复杂地层条件下井壁长期监测技术革新产生重要的推动作用,对于其他复杂地层中岩土工程监测具有重要的指导意义。     

基于双向应变匹配解调的光纤光栅轨道传感技术研究

轨道应变的准确监测对列车计轴、测重、定位和安全状态感知等具有重要的意义。本文基于光纤布拉格光栅(FBG)双向应变匹配解调方法,提出一套改进的轨道应变传感方案。该方案有效地解决了光纤光栅应变与环境温度交叉敏感的问题,与传统的匹配光栅解调方法相比具有更高的灵敏度,同时可以减小钢轨本身热胀冷缩等因素对测量的影响。在不同的环境温度和静态载荷下进行光纤光栅应变测量对比实验,利用电阻应变计进行模型实验,通过动态加载实验检验系统对动态应变的监测效果。实验数据表明,本方案适用于瞬态及静态钢轨应变的准确测量,具有较高的稳定性和灵敏度。     

基于GNSS的轨道占用识别技术综述

列车的位置信息是列车控制系统的重要的基础信息,基于卫星导航(GNSS)的列车定位是近年来的研究热点,轨道占用识别是实时确定列车所在的股道及具体位置。本文介绍基于GNSS的轨道占用识别的原理,分析GNSS技术应用于轨道占用识别的可行性以及应用中的难点,包括GNSS用于轨道占用识别的精度及完好性问题,以及初始定位时的轨道识别问题。阐述目前国内外已有的一些基于GNSS的轨道占用识别方法,包括检测道岔状态、辅助应答器、检测航向角、地图匹配、隐马尔可夫模型,详细分析其原理、功能以及优缺点,认为采用隐马尔可夫模型进行定位不需要其他辅助手段,并可以有效地解决初始化定位问题,是一种较好的方法,需要进一步研究并进行实际测试验证。     

基于光纤传感技术的隧道结构安全监测系统研究

为了动态获取、处理和反馈隧道安全运营情况,基于光纤传感技术和图像匹配技术原理,设计了一种隧道结构安全监测系统。该系统由FBG应变传感器和视频位移计组成,可实现隧道衬砌结构应变、位移的实时远程采集和在线监测,目前该系统已在甘肃陇南两水隧道中应用。研究表明,该系统应变监测精度可达到με级;位移精度可达亚mm级;应变和位移变化在过车后具有较好的归零特性。最后,结合视频位移计和FBG应变传感器在同一点位的数据进行监测,结果表明,该视频位移计与FBG应变传感器波动基本一致,可满足隧道运行期的安全监测要求。     

基于光纤光栅压力传感器的轨道区段占用检测方法研究

轨道电路是用于检测列车是否占用轨道区段的设备,正确判断其分路状态对行车安全十分重要。当出现轨面生锈或积污等问题时,由于分路电阻过高导致轨道电路分路不良,这将影响分路状态的可靠判定,轨道区段占用检测方法仍存在瓶颈。对此,利用光纤光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)压力传感技术的优势,结合轨道电路的工作原理和轨道动力学分析结果,设计轨道占用检测的系统结构;监测FBG的中心波长漂移量,统计列车进出轨道区段的轮对轴数,通过轴数比较解决轨道电路分路不良时的轨道区段占用检测问题。对光纤Bragg光栅纵向应力特性进行仿真实验,结果表明:FBG的中心波长漂移量和纵向应力的改变成正比,即和钢轨受力形变所产生的弯矩变化成正比,这种应力特性可有效应用于轨道区段的检测问题。     

基于光纤传感技术的混凝土支撑轴力监测及数据分析

支撑轴力作为地铁深基坑施工监测的主要监测项目,是考察基坑自身安全状况的重要指标。针对目前混凝土支撑轴力监测值与实际情况差异较大的问题,分析造成混凝土支撑轴力监测值偏大的原因。利用光纤传感技术,在混凝土支撑纵向主筋肋槽上胶粘封装光纤光栅传感器(FBG),通过监测钢筋的应变推算出支撑梁的内力。在现有计算公式的基础上提出考虑混凝土收缩、徐变、应力应变关系非线性影响的轴力修正公式,对监测数据进行修正。以某市地铁深基坑为例,验证了光纤传感轴力监测技术及轴力修正公式的有效性。结果显示,FBG与钢筋计轴力曲线变化趋势一致,FBG考虑了温度补偿,监测值较钢筋计更加稳定;对轴力监测值进行修正,修正后的轴力值约为修正前的1/3,结果更加符合实际。     

基于分布式光纤传感的轨道板上拱监测技术研究

为主动管控轨道板上拱病害,依据分布式光纤传感技术特点,从光纤布设、监测设备、监测系统集成等方面,提出了轨道板上拱监测技术方案,并通过实尺模型试验验证了方案的可行性。试验结果表明:在模拟轨道板上拱的过程中,光纤的对应点位信号变化显著;圆形光缆应变波形稳定,能更好地满足方案设计要求;轨道板上拱位移与光纤应变测量结果存在线性关系,拟合推算的上拱位移误差较小,为后期投入现场运营提供了支撑。     

基于TRIZ理论的轨道健康监测系统设计

轨道健康监测是铁路系统保障列车行车安全、维护轨道系统长期稳定运行、实现铁路运输可持续发展的重要手段之一。基于发明问题解决理论(TRIZ)对现有轨道健康监测系统存在的问题进行描述和分析,将实际工程问题转化为TRIZ问题,采用九屏幕法、功能分析、因果链分析和资源分析对问题进行识别,发现技术矛盾和物理矛盾,结合物-场分析,提出多种解决方案,最终设计了基于振动响应的能实时监测轨道健康状态的系统。     

光纤传感技术在铁路检测监测中的应用研究

光纤传感技术具有抗电磁干扰、精度高等特点,可以作为铁路现场检测监测的一种重要技术手段。介绍了多种光纤传感技术的原理和特点,及其在铁路边坡变形或滑坡监测、车体状态监测、列车定位与测速等场景下的工程应用情况。以高铁沿线栅栏状态监测为例,对光纤传感技术在铁路现场的应用进行了分析,并提出建议。     

基于光纤光栅温度传感的车辆轴温监测系统

基于光纤光栅温度传感技术的车辆轴温监测系统,包括车载光纤光栅轴温监测子系统、车-地数据分发传输子系统和地面分布式监测子系统三部分,数据分发传输服务器部署在公网的私有云中,服务器与车载FBG轴温监测子系统和地面分布式监测子系统之间以C/S的架构方式实现连接,经过服务器实现数据的实时分发。     

基于分布式光纤传感技术的高铁安防系统

研发一款适用于高铁周界安防的监测系统,该系统包括电力检测、空气压力检测、温度传感检测和光纤振动检测4个检测模块,其中的光纤振动检测模块是基于分布式光纤传感技术、具有实时、多点和无人监控等优点的智能监测系统,该技术在高铁安防系统中拥有一定的领先地位,具有实际应用价值.     

基于光纤传感技术的德国铁路数字孪生

德国铁路股份公司（DB）目前正在研究应用光纤传感、数字孪生等技术来提高德国铁路线网的运输能力,并为列车移动闭塞运营及铁路基础设施智能维护提供支持。文章将介绍DBNetz与其合作伙伴联合开展的FOSSIL4.0研究项目,该项目旨在发掘光纤传感（FOS）技术潜在用途和功能,以替代传统无源传感器提供所需数据,为铁路数字孪生打造新的、更精确灵敏的神经系统。     

轨道变形监测系统设计与应用

由于地质灾害区段没有明确的固定基准点,传统轨道变形监测方法不再适用.为此,设计了基于分布式光纤的轨道变形监测系统.本文介绍了该系统的硬件设计、软件设计、温度补偿算法等.对实测数据的分析结果表明,该系统可以消除列车通过时引起的振动和温度变化对监测数据的影响,检测精度满足设计要求.实际应用结果表明,该系统可以实时识别轨道变...     

光纤光栅传感技术用于铁路边坡滑动监测的试验研究

通过室内试验及现场测试研究了光纤光栅传感技术在铁路边坡滑动监测中的应用。室内试验及现场测试结果表明,可通过求解光纤光栅测斜仪同一高度上2个测点的波长差值,从而计算出该点的变形值。光纤光栅测斜仪对不同位置、大小的位移反应灵敏,测试数据与普通测斜仪测试结果一致,可用于铁路边坡滑动位移的长期监测。     

基于HMM的列车轨道占用自动识别算法研究

在列车运行控制系统中,及时准确地了解列车所在位置事关列车运行安全.在车站,列控系统需要准确了解列车所在股道,以控制两列列车在车站交会或越行.由于车站股道密集,单纯依靠卫星定位系统(GNSS)确定列车所在的股道有较大困难.隐马尔可夫模型(HMM)是广泛应用于语音处理的一种时间序列统计模型,本文将HMM应用到列车股道占用自动识别中,对列车运行轨迹建立HMM,解决了卫星定位系统用于列车定位时列车占用股道的识别问题.对于HMM状态个数、卫星定位输出频率与列车运行速度对识别的影响等做了进一步的研究,得出优化参数.     

基于光纤传感系统的德国列车实时精确定位技术

实时、精确地获取列车位置信息是保证列车安全有效运行、发挥效率、提供最佳服务的前提.而轨旁传感器将在进行高效、可靠的列车跟踪和定位方面发挥重要作用.文章介绍德国基于光纤传感系统的列车实时精确定位技术,这是一种全新的解决方案,具有独特的优势和可能性.