一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統，包括多個局域監測子系統、互聯網及監控平臺系統，多個局域監測子系統和監控平臺系統通過互聯網連接；所述局域監測子系統由若干個聲發射傳感器、光端發射機、通信光纜、CAN總線(電纜)和光端接收機組成，聲發射傳感器掛在CAN總線(電纜)上，通過CAN總線(電纜)和光端發射機連接，光端發射機通過通信光纜和光端接收機連接，光端接收機的輸出端連接至互聯網。本發明的優點是：采用聲發射傳感器來監控鐵路軌道的疲勞狀況，實時監控了長距離鐵路軌道任何位置的安全健康狀況，對任何疲勞方面的安全隱患提供了預警，有效減少鐵路軌道事故的發生，系統靈敏度高，較好地解決鐵路疲勞監測的難題。
【專利說明】一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及鐵路軌道健康監測【技術領域】，且特別涉及一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統。
【背景技術】
[0002]近年來國家鐵路尤其是高速鐵路發展比較快，但是高鐵和動車的安全問題越來越成為人們關注的焦點，不僅是機車本身的安全問題，軌道安全也是人們關注的重點對象。目前尚未有一種可以有效地檢測軌道健康的手段，能實時監控鐵路軌道的健康狀況。因此，如何設計一種能夠有效地監控鐵路軌道的健康狀況的系統，成為當前國內國際研究的熱點。
[0003]聲發射是一種常見的物理現象，當材料受外力或內力作用產生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應力應變能的現象稱為聲發射(Acoustic Emission,簡稱AE)。聲發射技術是一種用儀器檢測、記錄、分析聲發射信號和利用聲發射信號推斷聲發射源的技術。它可以在構件或材料的內部結構、缺陷或潛在缺陷處于運動變化的過程中進行檢測。其主要特點在于能對材料的疲勞過程進行實時的動態分析，以及動態檢測/監測和評價構件的結構完整性。這種聲發射技術在檢測材料的健康疲勞方面具有廣泛的應用。

【發明內容】

[0004]本發明提供了一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統，利用聲發射技術，對鐵路軌道的材料疲勞狀況進行檢測分析，當軌道發生形變或其材料內部出現細微裂紋時，產生聲發射信號，接收并解析這種信號，就可以實時掌握軌道的健康狀況，防患于未然。
[0005]一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統，其特征在于:所述監測系統包括多個局域監測子系統、互聯網及監控平臺系統，多個局域監測子系統和監控平臺系統通過互聯網連接。
[0006]所述多個局域監測子系統由若干個聲發射傳感器、光端發射機、通信光纜、CAN總線(電纜)和光端接收機組成，聲發射傳感器掛在CAN總線(電纜)上，通過CAN總線(電纜)和光端發射機連接，光端發射機通過通信光纜和光端接收機連接，光端接收機的輸出端連接至互聯網。
[0007]本發明各部分功能如下:
[0008]所述聲發射傳感器，安裝在鐵路軌道易發生材料疲勞(如形變、裂紋生長等)現象的位置，每隔500m左右安裝一個。當軌道發生疲勞現象時，其材料內部會產生聲發射信號，聲發射傳感器探測到聲發射信號，用算法對信號進行分析，并把分析結果(軌道健康狀況信息)通過CAN總線(電纜)傳送到光端發射機12。
[0009]所述光端發射機，安裝在鐵路沿邊的變電站內，每個光端發射機連接兩條CAN總線(電纜)，接收來自總線上各個聲發射傳感器發送過來的軌道健康狀況信息，并以光的形式通過通信光纜發送到光端接收機。
[0010]所述通信光纜作為光端發射機和接收機之間的通信載體。[0011]所述CAN總線(電纜)，每條總線長度約為10km，每個光端發射機帶總共20km的CAN總線(電纜)。
[0012]所述光端接收機，其作用是接收來自光端發射機的信息(光信號)，并轉換成網絡數據(電信息)發送到互聯網上。
[0013]所述監控平臺系統，其作用是接收來自互聯網上每個局域監測子系統所發送過來的鐵路軌道健康狀況信息，實時顯示所有聲發射傳感器所監控的鐵路健康狀況，如果某段鐵軌有疲勞狀況發生，則定位出該段鐵軌的位置，并產生報警信號，提醒執勤人員做進一步的處理。
[0014]所述一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統，其工作過程如下:
[0015]第一步，當某處的鐵路軌道發生如形變、裂紋生長等疲勞狀況時，布防于該范圍內的聲發射傳感器探測到聲發射信號，并用算法對聲發射信號進行分析，把分析所得到的結果(軌道監控狀況信息)通過CAN總線(電纜)發送到光端發射機。
[0016]第二步，光端發射機接收來自CAN總線(電纜)上的聲發射傳感器發送來的軌道健康狀況信息，轉換成光信號，并通過通信光纜傳送到光端接收機。
[0017]第三步，光端接收機接收到來自光端發射機的信號，并轉換成電信號，通過互聯網發送到監控平臺系統；
[0018]第四步，監控平臺系統接收來自各個局域監測子系統發送來的軌道健康狀況信息，實時顯示所有聲發射傳感器所監控的鐵路健康狀況，如果某段鐵軌有疲勞狀況發生，則定位出該段鐵軌的位置，并產生報警信號，提醒執勤人員做進一步的處理。
[0019]本發明的有益效果在于:采用聲發射傳感器來監控鐵路軌道的疲勞狀況，實時監控了長距離鐵路軌道任何位置的安全健康狀況，對任何疲勞方面的安全隱患提供了預警，從而有效地減少鐵路軌道事故的發生，系統靈敏度高，較好地解決鐵路疲勞監測的難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明結構示意圖。
[0021]圖2為本發明局域監測子系統結構示意圖。
[0022]具體實施式
[0023]下面結合附圖進一步說明本發明的具體實現方式。
[0024]如附圖1所示:一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統，包括多個局域監測子系統1、互聯網3及監控平臺系統2，所述多個局域監測子系統I和監控平臺系統2和通過互聯網3連接。
[0025]如附圖2所示:所述多個局域監測子系統I由若干個聲發射傳感器11、光端發射機12、通信光纜13、CAN總線(電纜)14和光端接收機15組成，聲發射傳感器11掛在CAN總線(電纜)14上，通過CAN總線(電纜)14和光端發射機12連接，光端發射機12通過通信光纜13和光端接收機15連接，光端接收機15的輸出端連接互聯網3。
[0026]本發明各部分功能如下:
[0027]所述聲發射傳感器11，安裝在鐵路軌道易發生材料疲勞(如形變、裂紋生長等)現象的位置，每隔500m左右安裝一個。當軌道發生疲勞現象時，其材料內部會產生聲發射信號，聲發射傳感器11探測到聲發射信號，用算法對信號進行分析，并把分析結果(軌道健康狀況信息)通過CAN總線(電纜)14傳送到光端發射機12。
[0028]所述光端發射機12，安裝在鐵路沿邊的變電站內，每個光端發射機12連接兩條CAN總線(電纜)14，接收來自總線上各個聲發射傳感器11發送過來的軌道健康狀況信息，并以光的形式通過通信光纜13發送到光端接收機15。
[0029]所述通信光纜13作為光端發射機12和接收機15之間的通信載體。
[0030]所述CAN總線(電纜)14，每條總線長度約為10km，每個光端發射機12帶總共20km的CAN總線(電纜)14。
[0031]所述光端接收機15，其作用是接收來自光端發射機12的信息(光信號)，并轉換成網絡數據(電信息)發送到互聯網3上。
[0032]所述監控平臺系統2，其作用是接收來自互聯網上每個局域監測子系統I所發送過來的鐵路軌道健康狀況信息，實時顯示所有聲發射傳感器11所監控的鐵路健康狀況，如果某段鐵軌有疲勞狀況發生，則定位出該段鐵軌的位置，并產生報警信號，提醒執勤人員做進一步的處理。
[0033]所述一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統，其工作過程如下:
[0034]第一步，當某處的鐵路軌道發生如形變、裂紋生長等疲勞狀況時，布防于該范圍內的聲發射傳感器11探測到聲發射信號，并用算法對聲發射信號進行分析，把分析所得到的結果(軌道監控狀況信息)通過CAN總線(電纜)14發送到光端發射機12。
[0035]第二步，光端發射機12接收來自CAN總線(電纜)14上的聲發射傳感器11發送來的軌道健康狀況信息，轉換成光信號，并通過通信光纜13傳送到光端接收機15。
[0036]第三步，光端接收機15接收到來自光端發射機12的信號，并轉換成電信號，通過互聯網3發送到監控平臺系統2 ；
[0037]第四步，監控平臺系統2接收來自各個局域監測子系統I發送來的軌道健康狀況信息，實時顯示所有聲發射傳感器11所監控的鐵路健康狀況，如果某段鐵軌有疲勞狀況發生，則定位出該段鐵軌的位置，并產生報警信號，提醒執勤人員做進一步的處理。
[0038]這里本發明的描述和應用是說明性的，并非想將本發明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本質特征的情況下，本發明可以以其他形式、結構、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件來實現。
【權利要求】
1.一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統，其特征在于:所述監測系統包括多個局域監測子系統、互聯網及監控平臺系統，所述多個局域監測子系統和監控平臺系統通過互聯網連接。
2.根據權利要求1所述的一種基于聲發射技術的鐵路軌道健康監測系統，其特征在于:所述局域監測子系統由若干個聲發射傳感器、光端發射機、通信光纜、CAN總線(電纜)和光端接收機組成，聲發射傳感器掛在CAN總線(電纜)上，通過CAN總線(電纜)和光端發射機連接，光端發射機通過通信光纜和光端接收機連接，光端接收機的輸出端連接至互聯網。
【文檔編號】G01N29/14GK103760242SQ201110459252
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2011年12月30日 優先權日:2011年12月30日
【發明者】黃正 申請人:上海華魏光纖傳感技術有限公司