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光纤传感转辙机锁闭杆状态在线监测方法研究
| 论文题名： | 光纤传感转辙机锁闭杆状态在线监测方法研究 |
| 关键词： | 铁路道岔;光纤传感转辙机;锁闭杆状态;在线监测 |
| 摘要： | 道岔是铁路(包括城市轨道交通)列车在行进过程中线路变更的重要装置，而转辙机是道岔用来驱动执行装置的电气设备。转辙机电机的转动经减速后转化为平动，推动或拉动锁闭杆，将道岔锁闭在规定位置，从而达到改变道岔方向的目的。为了运行安全，有必要对铁路道岔进行动态监测，即在线、实时的监测锁闭杆在换轨时的转换力大小和方向，转换速度、转换时间等。 但是，监测现场条件恶劣，如电磁场的干扰、列车的振动冲击、尘土的累积、雨水油污腐蚀等。现有的相关监测系统都是电信号方式的，很难有效的适应和可靠的工作。光纤布喇格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）具有抗电磁干扰、寿命长、灵敏度高、稳定性好、耐腐蚀、可远距离传输等优点，非常适用于长期动态监测。因此，本文选择FBG监测道岔转辙机锁闭杆运行的健康状态参量。 道岔转辙机锁闭杆动态监测系统使用了以FBG环形应变片为核心的应变传感器。本文的主要研究内容包括FBG应变传感器的设计制作与封装、传感器的现场安装、监测结果的处理分析以及与现场实际情况的对比。具体工作如下。 1、以光纤光栅的传感理论为基础，阐述了FBG温度传感原理和应变传感原理，并通过多次实验数据验证了FBG温度、应变特性的线性度好，重复性高。 2、将裸光栅直接粘贴和采用FBG环形应变片悬空粘贴这两种不同形式的光栅进行实验标定，择优选择了环形应变片。根据转辙机锁闭杆运行时受力的特点，设计出符合现场实际情况的传感器结构，并采用了合理的温度补偿方法。 3、针对转辙机锁闭杆设计刚度很大、正常工作时应变值很小的实际情况，设计了应力增敏的结构，通过有加长臂的锁闭杆夹持装置，将锁闭杆较长距离产生的应变传递给FBG应变片，使得应变检测灵敏度增大了7倍。 4、在城轨交通线路的道岔上实际安装了此监测系统，设计应用程序对数据进行采集，并动态地显示列车经过时锁闭杆的受力情况。根据对数据的分析找出合理的数据处理方法。绘制出了锁闭杆受力的曲线，得出了锁闭杆在动作时转换力的大小和方向以及转换速度、转换时间等准确参数。 储存这些数据并设置健康阈值，对比以后的采集值，就能给出锁闭杆运行参数的变化情况，用以指导道岔设备的维护和故障的排除。该监测系统运行成功，监测结果与实际情况吻合。 采用增敏效应的FBG环形应变检测装置，动态、在线地监测转辙机锁闭杆运作时的各种参量，是本论文的创新点。 |
| 作者： | 鲁晓珊 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 李维来 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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