一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统，包括多个局域监测子系统、互联网及监控平台系统，多个局域监测子系统和监控平台系统通过互联网连接；所述局域监测子系统由若干个声发射传感器、光端发射机、通信光缆、CAN总线(电缆)和光端接收机组成，声发射传感器挂在CAN总线(电缆)上，通过CAN总线(电缆)和光端发射机连接，光端发射机通过通信光缆和光端接收机连接，光端接收机的输出端连接至互联网。本发明的优点是：采用声发射传感器来监控铁路轨道的疲劳状况，实时监控了长距离铁路轨道任何位置的安全健康状况，对任何疲劳方面的安全隐患提供了预警，有效减少铁路轨道事故的发生，系统灵敏度高，较好地解决铁路疲劳监测的难题。
【专利说明】一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路轨道健康监测【技术领域】，且特别涉及一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统。
【背景技术】
[0002]近年来国家铁路尤其是高速铁路发展比较快，但是高铁和动车的安全问题越来越成为人们关注的焦点，不仅是机车本身的安全问题，轨道安全也是人们关注的重点对象。目前尚未有一种可以有效地检测轨道健康的手段，能实时监控铁路轨道的健康状况。因此，如何设计一种能够有效地监控铁路轨道的健康状况的系统，成为当前国内国际研究的热点。
[0003]声发射是一种常见的物理现象，当材料受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应力应变能的现象称为声发射(Acoustic Emission,简称AE)。声发射技术是一种用仪器检测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术。它可以在构件或材料的内部结构、缺陷或潜在缺陷处于运动变化的过程中进行检测。其主要特点在于能对材料的疲劳过程进行实时的动态分析，以及动态检测/监测和评价构件的结构完整性。这种声发射技术在检测材料的健康疲劳方面具有广泛的应用。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统，利用声发射技术，对铁路轨道的材料疲劳状况进行检测分析，当轨道发生形变或其材料内部出现细微裂纹时，产生声发射信号，接收并解析这种信号，就可以实时掌握轨道的健康状况，防患于未然。
[0005]一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统，其特征在于:所述监测系统包括多个局域监测子系统、互联网及监控平台系统，多个局域监测子系统和监控平台系统通过互联网连接。
[0006]所述多个局域监测子系统由若干个声发射传感器、光端发射机、通信光缆、CAN总线(电缆)和光端接收机组成，声发射传感器挂在CAN总线(电缆)上，通过CAN总线(电缆)和光端发射机连接，光端发射机通过通信光缆和光端接收机连接，光端接收机的输出端连接至互联网。
[0007]本发明各部分功能如下:
[0008]所述声发射传感器，安装在铁路轨道易发生材料疲劳(如形变、裂纹生长等)现象的位置，每隔500m左右安装一个。当轨道发生疲劳现象时，其材料内部会产生声发射信号，声发射传感器探测到声发射信号，用算法对信号进行分析，并把分析结果(轨道健康状况信息)通过CAN总线(电缆)传送到光端发射机12。
[0009]所述光端发射机，安装在铁路沿边的变电站内，每个光端发射机连接两条CAN总线(电缆)，接收来自总线上各个声发射传感器发送过来的轨道健康状况信息，并以光的形式通过通信光缆发送到光端接收机。
[0010]所述通信光缆作为光端发射机和接收机之间的通信载体。[0011]所述CAN总线(电缆)，每条总线长度约为10km，每个光端发射机带总共20km的CAN总线(电缆)。
[0012]所述光端接收机，其作用是接收来自光端发射机的信息(光信号)，并转换成网络数据(电信息)发送到互联网上。
[0013]所述监控平台系统，其作用是接收来自互联网上每个局域监测子系统所发送过来的铁路轨道健康状况信息，实时显示所有声发射传感器所监控的铁路健康状况，如果某段铁轨有疲劳状况发生，则定位出该段铁轨的位置，并产生报警信号，提醒执勤人员做进一步的处理。
[0014]所述一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统，其工作过程如下:
[0015]第一步，当某处的铁路轨道发生如形变、裂纹生长等疲劳状况时，布防于该范围内的声发射传感器探测到声发射信号，并用算法对声发射信号进行分析，把分析所得到的结果(轨道监控状况信息)通过CAN总线(电缆)发送到光端发射机。
[0016]第二步，光端发射机接收来自CAN总线(电缆)上的声发射传感器发送来的轨道健康状况信息，转换成光信号，并通过通信光缆传送到光端接收机。
[0017]第三步，光端接收机接收到来自光端发射机的信号，并转换成电信号，通过互联网发送到监控平台系统；
[0018]第四步，监控平台系统接收来自各个局域监测子系统发送来的轨道健康状况信息，实时显示所有声发射传感器所监控的铁路健康状况，如果某段铁轨有疲劳状况发生，则定位出该段铁轨的位置，并产生报警信号，提醒执勤人员做进一步的处理。
[0019]本发明的有益效果在于:采用声发射传感器来监控铁路轨道的疲劳状况，实时监控了长距离铁路轨道任何位置的安全健康状况，对任何疲劳方面的安全隐患提供了预警，从而有效地减少铁路轨道事故的发生，系统灵敏度高，较好地解决铁路疲劳监测的难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明结构示意图。
[0021]图2为本发明局域监测子系统结构示意图。
[0022]具体实施式
[0023]下面结合附图进一步说明本发明的具体实现方式。
[0024]如附图1所示:一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统，包括多个局域监测子系统1、互联网3及监控平台系统2，所述多个局域监测子系统I和监控平台系统2和通过互联网3连接。
[0025]如附图2所示:所述多个局域监测子系统I由若干个声发射传感器11、光端发射机12、通信光缆13、CAN总线(电缆)14和光端接收机15组成，声发射传感器11挂在CAN总线(电缆)14上，通过CAN总线(电缆)14和光端发射机12连接，光端发射机12通过通信光缆13和光端接收机15连接，光端接收机15的输出端连接互联网3。
[0026]本发明各部分功能如下:
[0027]所述声发射传感器11，安装在铁路轨道易发生材料疲劳(如形变、裂纹生长等)现象的位置，每隔500m左右安装一个。当轨道发生疲劳现象时，其材料内部会产生声发射信号，声发射传感器11探测到声发射信号，用算法对信号进行分析，并把分析结果(轨道健康状况信息)通过CAN总线(电缆)14传送到光端发射机12。
[0028]所述光端发射机12，安装在铁路沿边的变电站内，每个光端发射机12连接两条CAN总线(电缆)14，接收来自总线上各个声发射传感器11发送过来的轨道健康状况信息，并以光的形式通过通信光缆13发送到光端接收机15。
[0029]所述通信光缆13作为光端发射机12和接收机15之间的通信载体。
[0030]所述CAN总线(电缆)14，每条总线长度约为10km，每个光端发射机12带总共20km的CAN总线(电缆)14。
[0031]所述光端接收机15，其作用是接收来自光端发射机12的信息(光信号)，并转换成网络数据(电信息)发送到互联网3上。
[0032]所述监控平台系统2，其作用是接收来自互联网上每个局域监测子系统I所发送过来的铁路轨道健康状况信息，实时显示所有声发射传感器11所监控的铁路健康状况，如果某段铁轨有疲劳状况发生，则定位出该段铁轨的位置，并产生报警信号，提醒执勤人员做进一步的处理。
[0033]所述一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统，其工作过程如下:
[0034]第一步，当某处的铁路轨道发生如形变、裂纹生长等疲劳状况时，布防于该范围内的声发射传感器11探测到声发射信号，并用算法对声发射信号进行分析，把分析所得到的结果(轨道监控状况信息)通过CAN总线(电缆)14发送到光端发射机12。
[0035]第二步，光端发射机12接收来自CAN总线(电缆)14上的声发射传感器11发送来的轨道健康状况信息，转换成光信号，并通过通信光缆13传送到光端接收机15。
[0036]第三步，光端接收机15接收到来自光端发射机12的信号，并转换成电信号，通过互联网3发送到监控平台系统2 ；
[0037]第四步，监控平台系统2接收来自各个局域监测子系统I发送来的轨道健康状况信息，实时显示所有声发射传感器11所监控的铁路健康状况，如果某段铁轨有疲劳状况发生，则定位出该段铁轨的位置，并产生报警信号，提醒执勤人员做进一步的处理。
[0038]这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。
【权利要求】
1.一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统，其特征在于:所述监测系统包括多个局域监测子系统、互联网及监控平台系统，所述多个局域监测子系统和监控平台系统通过互联网连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于声发射技术的铁路轨道健康监测系统，其特征在于:所述局域监测子系统由若干个声发射传感器、光端发射机、通信光缆、CAN总线(电缆)和光端接收机组成，声发射传感器挂在CAN总线(电缆)上，通过CAN总线(电缆)和光端发射机连接，光端发射机通过通信光缆和光端接收机连接，光端接收机的输出端连接至互联网。
【文档编号】G01N29/14GK103760242SQ201110459252
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2011年12月30日 优先权日:2011年12月30日
【发明者】黄正 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司