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列车超偏载和车轮踏面损伤的光纤光栅监测技术
| 论文题名： | 列车超偏载和车轮踏面损伤的光纤光栅监测技术 |
| 关键词： | 铁路运输;列车超偏载;车轮踏面损;钢轨动态应;光纤光栅监测 |
| 摘要： | 列车行车安全是铁路运输工作的重中之重。列车超载会损坏列车和路基，偏载会影响各车轮轮重的分配，当轮重减载率达到一定程度后，就会导致列车脱轨。车轮踏面的损伤会使行驶在钢轨上车轮的质心与钢轨的相对高度发生变化，对钢轨产生冲击激励。并且当列车高速运行时，较严重的踏面擦伤产生的轮轨冲击载荷峰值有时可达到数百个千牛顿，这是列车行车安全的极大隐患。本论文通过光纤光栅传感器阵列监测车轮作用于钢轨产生的动态应变特性研究列车超偏载和车轮踏面损伤，在技术上是可行的，也是有意义的。 光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感器的最显著特点是长期稳定性好，不会产生电信号传感器的零点漂移，另外它还具有高精度、高灵敏度、耐腐蚀和防电磁干扰、传输距离远、适合动态在线监测等突出优点，因此通过测量钢轨的应变进行列车的称重和车轮踏面损伤的监测，光纤布喇格光栅传感器具有更多的优势。 本课题首先对光纤光栅传感技术在列车超偏载和车轮踏面损伤监测中的理论依据做了阐述，用实验结果验证了光纤光栅自身轴向应变的传感特性。然后对监测列车超偏载和车轮踏面损伤的光纤布喇格光栅传感器的设计做了具体说明，包括光纤光栅应变和温度补偿传感器的结构设计，并对裸光栅直接粘贴与采用FBG应变片的应变传感特性在实验室做了对比实验，还讨论了光纤布喇格光栅的应变、温度补偿传感器的补偿原理，并对FBG应变和温度补偿传感器进行了标定实验。最后详细介绍了光纤光栅传感器阵列的制作、安装和光纤的保护等，以及铁路现场传感器阵列的安装情况和适合现场条件的防护措施，对现场列车超偏载和列车车轮踏面损伤的监测结果进行了分析。 现场监测数据表明了这项技术具有准确可靠、高精度和高灵敏度的特点，在松软的普通有砟钢轨路基的条件下，机车的动态称重误差只有4％左右，并能识别出车轮踏面的损伤，实时监测列车运行的状况，发现列车运行中隐蔽的安全问题，本技术未见国内外报告，是具有创新意义的工作，对保障列车运行安全有着重要的意义。 |
| 作者： | 李鹤 |
| 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： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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