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原文传递列车光纤光栅监测系统应用研究

论文题名：	列车光纤光栅监测系统应用研究
关键词：	高速列车;运行管理;光纤光栅监测系统;安全控制
摘要：	铁路运输在国家经济发展中正扮演着越来越重要的角色，列车的实时监测系统对保证铁路运输安全有着重要的意义。然而，列车运行环境恶劣，存在强电磁干扰和强腐蚀性等特点，目前采用的电流传感器监测方法存在抗电磁干扰性差，易腐蚀，工作状态不稳定等特点，并且电子电流传感器远距离传输短，不易构成大规模传感网络，这些严重限制了电流传感器在列车实时监测中的应用。而光纤光栅传感器具有其他电流传感器无可比拟的长期稳定性和测量精度，同时可采用复用技术，实现多点分布式监测。因此将光纤光栅传感技术引入到列车的实时监测应用中，可以为解决电流传感器的缺陷提供有效的途径。　　本文针对高速列车的特殊要求，结合高速列车运行环境与光纤光栅传感器特点，研究在列车上部署适用于列车的光纤光栅传感监测系统，发挥光纤光栅传感器适用于恶劣环境的优势，从而大幅提升列车安全运行的可靠性。本文的主要内容包括　　(1)根据光纤光栅耦合模理论以及光谱特性的计算方法，利用MATLAB仿真分析了光纤布拉格光栅的光谱特性。在此基础上，理论推导了光纤布拉格光栅的温度、应变及温度、应变交叉特性，结合光纤光栅的封装技术提出了适合列车运行环境的光纤布拉格温度传感器、应变传感器和加速度传感器的封装结构。对各个传感器结构和特性进行了分析。　　(2)从理论上分析了光纤光栅传感网络复用技术（包括波分复用，时分复用，空分复用和混合复用）的结构特性、复用容量和功率利用率等特点。结合复用技术的特点及列车的实际要求建立了WDM+光开关结构的列车FBG传感网络布局，并依据解调仪的宽带光源带宽对各个传感器进行了波长分配。　　(3)基于LABVIEW软件提供的TCP/IP协议模块和MOI解调仪ENLIGHT软件提供的指令集，本文设计了远程软件平台，实现了多用户或多主控室对列车状态的远程监控，依据现有条件搭建了列车光纤光栅监测系统，并利用远程软件平台进行了实际和模拟实验，验证了该监测系统的可行性。
作者：	武启福
专业：	信息网络与安全
导师：	孙强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文