基于Sagnac干涉的新型光缆径路探测方法研究

直埋光缆的路径探测是进行光缆维护、故障检测的一项重要工作,目前,多基于探测加载在光缆加强芯线上的电磁信号实现。本文基于Sagnac光纤干涉效应,提出一种新型的光缆径路探测方法,以分布式光纤传感理论为基础,结合光相位调制技术和软件解调技术,可有效实现对光缆路径的定位和探测。本文阐述了该方法的探测原理与系统构成,分析相应的相位调制与解调技术,并通过搭建相应的软硬件平台,验证该方法的可行性。实验表明,基于Sagnac光纤干涉效应的新型光缆径路探测方法具有较高的探测灵敏度和定位精确度,同时可有效避免电学探测方法具有的电磁干扰问题。     

高铁周界异物入侵感知与识别系统

针对高铁周界异物入侵监测和预警需求,提出了一种融合分布式光纤传感技术、视频联动技术和智能识别技术的分布式、多维度高铁周界异物入侵感知与识别系统。通过使用布里渊光时域分析(BOTDA)技术进行应变监测以及相位光时域反射(Φ-OTDR)技术进行振动监测,可有效捕捉异物入侵事件。同时使用人工神经网络(ANN)对报警信号进行大数据分析,可降低系统误报率。该系统的应用能够大幅提高高铁运营安全预警完备率和应急响应效率,具有重大社会价值。     

一种新型铁路路基沉降监测技术探讨

介绍了一种新型的铁路路基沉降监测技术--分布式布里渊光纤传感技术.探讨了其基本原理,阐述了该技术实际应用中光缆的选型、参数率定、铺设及注意事项,并对该技术的应用前景进行了展望,可为铁路建设提供重要的技术支持.     

CRTSⅡ型板式无砟轨道基础变形重点区段监测技术研究

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构基础变形问题,提出一种基于光纤振动加速度传感阵列的高速铁路无砟轨道基础变形监测方法。在某运营高铁线路路桥过渡段采用该方法进行现场实测,通过联合经验模态分解(EMD)-功率谱分析方法得到轨道结构的振动特性。测试结果表明:轮轨振动信号经过轨道板、CA砂浆层以及底座板的层层衰减后到达电缆槽内振动信号的峰值加速度与现有文献一致,说明该监测方法正确。该方法为高速铁路无砟轨道结构健康状况的长期监测提供了新思路,同时可为后续无砟轨道结构局部变形的病害识别以及趋势预测建立特征库。     

基于一维深度卷积生成对抗网络的钢轨波磨识别方法

实际工程中钢轨波磨数据难以大量获取,无法构建庞大数据集进行智能诊断模型训练。针对这一问题,本文提出了一种基于一维深度卷积生成对抗网络的钢轨波磨识别方法。首先使用一维生成对抗网络生成与实际波磨振动信号结构相同的伪样本,对样本信号的数据集进行扩充;然后提取波磨振动信号的时域统计指标作为波磨数据的特征;最后使用分类算法对不同特征的波磨振动数据进行学习与分类。使用实测钢轨波磨振动数据进行试验验证,结果表明：利用本文方法所生成的伪样本数据,在时域、频域以及时域特征指标方面均与真实样本数据基本一致;使用KNN、SVM和DT三种分类模型对波磨数据的特征进行分类和对比,均可较好地进行波磨识别。     

基于WATV去噪的冲击特征提取方法在高速列车轴承故障诊断中的应用

提取高速列车轴承故障振动信号中的冲击特征,可以有效地对其进行故障诊断。利用"小波-全变差(Wavelet-Total Variation,WATV)"算法能够对信号进行稀疏引导的特点,提出了基于WATV去噪的冲击特征提取方法。该算法针对含噪声冲击特征的提取问题构建了目标优化函数,该函数融合了冲击特征的保真度度量算子以及惩罚因子。利用凸优化理论可对目标函数进行求解,从而增强信号在小波域和时域的稀疏性,使得特征提取结果最优化。通过构造一仿真信号对WATV算法的有效性进行了验证,并将该方法应用于高速列车齿轮箱轴承故障诊断中。结果表明,该方法能够很好地提取出信号中的冲击特征,并且频谱中的故障表征明显,能够有效地应用于高速列车轴承故障诊断中。     

基于FBG的悬挂式单轨列车位置检测方法研究

提出了一种采用光纤光栅传感技术实现悬挂式单轨列车位置检测的方法和系统。在室外轨道区段分界处设置一套光纤光栅传感器,并将其安装在列车车轮走行的轨道梁底板上;室内调制解调仪内置信号发送器,通过光缆将光信号发送给光纤光栅传感器。列车车轮作用在轨道梁底板所产生的应变导致光纤布拉格光栅出现波长漂移,调制解调仪通过光纤布拉格光栅波长的变化,计算出轨道梁产生应变的大小,并将解调数据(应变信号)发送给信号处理主机。信号处理主机根据解调数据的突变点,识别悬挂式单轨列车的运行位置。该系统除了可以识别列车所在轨道区段的占用状态以外,还可通过对列车轮对数的统计,实现列车完整性检测。     

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。     

铁路通信光缆安全实时监测方法研究

利用铁路既有光缆搭建基于φ-OTDR原理的光纤干涉系统,通过小波信号分析、阈值化处理等信号处理方法,实现对铁路通信光缆安全的在线监测。在重点监测线路施工的同时,根据列车振动信号分析列车运行位置以及铁轨健康状态。在实验过程中,系统以小于3s的报警响应和零漏报率,且定位误差小于10m的实验结果,为铁路通信光缆的安全运用提供借鉴。     

光缆线路定位关键技术研究

光缆线路定位是进行光缆线路施工、安装以及维护的一项重要工作,因此对光缆线路定位的关键技术进行研究具有重要意义。目前主要采用的是基于菲涅尔反射的OTDR定位方法。本文根据Sagnac干涉原理,以光纤传感理论作为基础,同时结合相应的光相位调制解调技术,提出一种新的光缆线路定位方法,可有效实现光缆线路的定位检测。本文主要介绍该方法的检测原理及系统构成,对干扰信号引起的光信号的相位变化进行理论分析,分析该方法的定位原理并进行仿真。在理论分析的基础上搭建相应的实验测试平台,验证该方法的可行性。实验结果表明,该方法能够较准确地对干扰信号的位置进行定位。     

基于分布式光纤的隧道振动监测系统试验研究

运营期隧道突发事件发生频率的不断增高对隧道的健康监测提出了挑战.目前,国内铁路隧道对突发事件自动化监测的研究仍处于初期阶段.为验证京雄高速铁路隧道基于分布式光纤的振动监测系统的实施效果,本文开展了钻机打孔、挖掘机铲土、工程车辆行驶和隧道内落石等振动事件的模拟试验.结果表明:该监测系统对振动事件具有较高的灵敏度,通过时、...     

基于小波包和RBF神经网络的轨道车辆滚动轴承故障诊断

针对轨道车辆的滚动轴承故障诊断问题,提出了一种小波包与RBF神经网络相结合的故障诊断方法.首先对采集到的振动数据进行小波消噪,然后利用小波包分解提取故障信号的能量特征向量,最后利用提取的能量特征训练RBF神经网络,进行故障诊断.诊断结果表明,基于小波包和RBF神经网络的轨道车辆滚动轴承故障诊断方法能够较好的诊断出轨道车辆的轴承故障类型,具有一定的实际应用价值.     

基于优化递归小波与改进型ART2网络的内燃机故障诊断

曲轴角振动信号是内燃机故障诊断的有效依据。针对传统小波变换存在数据窗长、实时性差的局限性,构造出一类用递推公式进行小波变换的小波基。基于该类小波基的小波变换不受分析窗的制约,能够实时地提取暂态特征。同时提出此类小波时频特性的优化方法,对内燃机曲轴角振动信号进行递归小波分解,并提取特征。针对传统ART2网络只利用模式的相位信息而丢失幅度信息和网络性能依赖于样本顺序等不足,在网络权值更新时引入平均滤波和关联函数,以便提高网络稳定性和收敛速度,同时降低其对样本输入顺序的敏感性。最后,将改进型ART2网络应用于内燃机故障诊断。实验结果表明,递归小波能反映内燃机状态信号的特征;改进型ART2网络训练耗时小于传统ART2网络的3%,识别率为100%。     

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。     

青藏铁路光缆护套对地绝缘自动监测系统应用

光缆护套中的皱纹钢带与大地之间电阻的大小，可充分反映光缆外护套的完整性，也直接反映光缆线路的可靠与安全程度。光缆护套对地绝缘自动监测系统通过光缆破损查找故障，及时发现，及早维护，使维护由被动的“事后抢修”变为“事前预知”的维护方式。     

光纤光栅锚端预应力传感器的研究

针对传统检测方法长期稳定性差、不能实现分布式测量、信号不能远距离传输等缺点,基于光线光栅的优点,以及预应力钢绞线的特殊结构和复杂工作情况,提出基于光纤光栅的预应力结构锚端传感测试方案,对光纤光栅预应力传感器进行研究。实验结果表明,该传感器重复性好,测量精度高,可以满足预应力锚端监测的需要。     

基于小波分析的机车走行部故障诊断方法

基于小波变换原理,对机车车辆走行部的振动信号进行时频分析。根据走行部故障振动信号的特点,选用调制高斯函数作为分析小波,处理由损伤冲击造成的信号突变。试验表明,该方法对铁路机车高噪声背景下瞬变信号的描述比以往的时域、频域信号处理技术更为精确,对由单个或多个轴承局部损伤引起的振动信号突变十分敏感,是进行机车走行部故障诊断的一种有效方法。