自感型悬挂式单轨道岔、制造方法及自感监测方法与流程

1.本发明属于悬挂式单轨技术领域，具体涉及一种自感型悬挂式单轨道岔、制造方法及自感监测方法。


背景技术：

2.悬挂式单轨作为一种中低运量新型轨道交通，因其运行的特殊形式，具有占地少，建设成本低，建设周期短，施工对市政交通影响小，简洁美观等优点，其在中小城市和旅游景点中具有广阔的应用前景。
3.而道岔作为悬挂式单轨交通中的关键设备，其数量众多且系统复杂，对车辆运行起着至关重要的作用。因此，时刻掌握道岔的运行状态，及时发现并解决故障，避免影响车辆的正常运行，以保证轨道交通的运营安全。
4.现有技术针对悬挂式单轨外部或道岔与车辆接触段是否存在障碍、异物等进行识别和警报等，以确保轨道交通的正常运行，但是这些监测技术均无法实时感知悬挂式单轨内部结构变动和应力变化等，无法实现道岔结构的自我传感监测，无法提前预知和测算道岔结构自身状况，使得检修和维护人员无法做出提前有效规避，仅能在道岔结构出现损坏或故障情况下才能进行对应检修工作。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种自感型悬挂式单轨道岔，用以实现悬挂式单轨自身内部结构的自我传感监测。
6.为实现上述目的，本发明提供一种自感型悬挂式单轨道岔，其包括
7.主梁和支梁，所述主梁和所述支梁之间连有交叉体；
8.所述支梁包括第一支梁和第二支梁，且所述第一支梁和所述第二支梁均通过所述交叉体与所述主梁相连；
9.还包括：
10.分别埋置在所述主梁和所述支梁上下端面的感应装置，所述感应装置分别在所述道岔主体上下端面形成感知所述主梁、所述第一支梁和所述第二支梁结构状态的监测回路。
11.作为本发明的进一步改进，所述感应装置包括设于所述道岔主体上的收发装置，所述收发装置分别连接有接收槽缆和发射槽缆，所述接收槽缆和所述发射槽缆均埋置在所述道岔主体内，并在所述道岔主体上均布有多个光栅，多个所述光栅通过所述接收槽缆和所述发射槽缆与所述收发装置相连。
12.作为本发明的进一步改进，多个所述光栅均埋置在所述道岔主体内，所述道岔主体上开设有光栅槽，所述光栅对应埋置在所述光栅槽内，所述光栅轴向两侧还设有固定卡槽，所述固定卡槽端部对应抵接所述光栅槽底壁和侧壁。
13.作为本发明的进一步改进，所述固定卡槽与所述光栅槽通过螺钉固定连接，且所
述光栅槽的槽口处还设有封盖，所述封盖用于将所述固定卡槽和所述光栅对应封装。
14.作为本发明的进一步改进，所述收发装置包括有第一收发装置和第二收发装置，所述第一收发装置用于所述道岔主体顶部结构状态的感知，所述第二收发装置用于所述道岔主体底部结构状态的感知。
15.作为本发明的进一步改进，所述感应装置还包括解调器和服务器；
16.所述解调器与所述收发装置相连，用于解调收发装置采集的光信号并形成电信号数据；
17.所述服务器与所述解调器相连，用于处理所述解调器采集的电信号数据。
18.本技术还包括一种自感型悬挂式单轨道岔制造方法，包括如下步骤：
19.根据道岔结构尺寸切割道岔钢梁所需钢板结构；
20.在钢板结构上对应开设光纤槽、光栅槽和收发槽；
21.将钢板结构对应焊接为道岔钢梁分段，将道岔钢梁分段组装为完整道岔结构；
22.在道岔结构的光纤槽、光栅槽和收发槽内分别敷设光纤、光栅和收发缆线；
23.在光纤槽内使用固定卡槽约束光栅两端，使用螺钉将固定卡槽固定在光纤槽内；
24.在光纤槽、光栅槽和收发槽内填充热熔胶；
25.使用封盖将光纤槽、光栅槽和收发槽进行封堵，使得光纤光栅与道岔结构融为一体。
26.本技术还包括一种自感型悬挂式单轨道岔的自感监测方法，包括如下步骤：
27.在收到车辆过岔信号时，道岔自感系统启动；
28.收发装置持续采集道岔结构感知的光信号；
29.收发装置对不同位置采集的光信号进行分组编号；
30.解调器将分组后的光信号进行分类采集并将光信号转换为电信号数据；
31.服务器接收解调器发出的电信号数据并进行处理分析，得到道岔结构不同位置的结构变形和振动量值。
32.作为本发明的进一步改进，光收发装置对不同位置采集的光信号分组编号方式为：
33.将道岔主体的顶直道、底直道和底v型道处感知的光信号分为第一信号组；将道岔主体的顶曲道、底曲道和底v型道处感知的光信号分为第二信号组；将道岔主体上全部位置感知的光信号分为第三信号组；将道岔主体上底v型道、底直道、底曲道处感知的光信号分为第四信号组。
34.上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
35.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
36.(1)本发明的自感型悬挂式单轨道岔，其通过在道岔主体内部埋置感应装置，并通过在道岔主体内分别形成对主梁、第一支梁和第二支梁的监测回路，以分别对道岔结构的结构状态进行监测，以实现道岔结构的自我传感监测，以提前对道岔结构的运行状况进行合理监控，提高道岔结构运行的稳定性。
37.(2)本发明的自感型悬挂式单轨道岔，其通过收发装置、接收槽缆、发射槽缆并配合光纤光栅结构，将光栅对应埋置在道岔主体内，并通过收发装置、接收槽缆、发射槽缆、光
纤光栅结构在道岔结构上形成多个传感监测回路，以在车辆过岔时对不同结构位置处的道岔的形变和振动等进行感知，以判断车辆过岔时道岔的运行情况。
38.(3)本发明的自感型悬挂式单轨道岔，其通过在光栅槽内对应设置固定卡槽，通过固定卡槽作为中间载体，使得光栅能够与道岔结构间接贴合设置，准确感知道岔结构的形变和振动；并通过配合设置螺钉固定和封盖等，确保光栅、固定卡槽安装的稳定性，并使得道岔结构在安装上述光纤光栅后仍旧成为一个整体，确保道岔结构的整体强度。
39.(4)本发明的自感型悬挂式单轨道岔的制造方法，其整体施工方式较为简单，不涉及复杂处理工艺过程，在道岔的设计、成型等阶段充分考虑光纤、光栅、收发缆线等的埋置，确保道岔结构的结构尺寸的同时，避免光纤槽、光栅槽和收发槽等的开设对道岔结构的整体强度的影响，使得道岔结构完成自感监测的同时确保车辆过岔的稳定进行。
40.(5)本发明的自感型悬挂式单轨道岔的自感监测方法，其通过将道岔结构区分为多个感应区域，并针对不同感应区域的信号进行分组测算，获得不同区域处的感知信号，以对道岔的不同区域的形变和振动进行监测感知，并通过对不同区域的形变和振动进行感知提前获知道岔结构不同部位的结构状况，以对道岔结构进行及时检修和维护。
附图说明
41.图1是本发明实施例中自感型悬挂式单轨道岔的整体结构示意图；
42.图2是本发明实施例中自感型悬挂式单轨道岔的下端面结构示意图；
43.图3是本发明实施例中光栅处的结构示意图；
44.图4是本发明实施例中自感型悬挂式单轨道岔的自感监测流程示意图。
45.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
46.1、主梁；2、第一支梁；3、第二支梁；4、交叉体；5、第一收发装置；6、第二收发装置；7、光栅；8、光纤；9、光栅槽；10、固定卡槽；11、螺钉；12、封盖；13、光纤槽；14、顶直道接收槽缆；15、顶直道发射槽缆；16、顶曲道接收槽缆；17、顶曲道发射槽缆；18、底直道发射槽缆；19、底直道接收槽缆；20、底v道发射槽缆；21、底v道接收槽缆；22、底曲道发射槽缆；23、底曲道接收槽缆。
具体实施方式
47.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
49.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
50.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
52.实施例：
53.请参阅图1～4，本发明优选实施例中的自感型悬挂式单轨道岔包括道岔主体，该道岔主体包括有主梁1和支梁，且主梁1与支梁之间通过交叉体4进行连接；并且该支梁包括第一支梁2和第二支梁3，并且第一支梁2与第二支梁3均通过交叉体4与主梁1相连。并且该主梁1和支梁的上下端面上还埋置设置有感应装置，感应装置分别在道岔主体的上下端面形成感知主梁1、第一支梁2和第二支梁3结构状态的监测回路，用以实时感应监测道岔主体的内部状况。
54.本技术通过在设置道岔结构时，通过将感应装置对应直接埋置在道岔结构内部，在确保道岔结构不被损坏的前提下利用感应装置对道岔结构内部的应力和振动等进行监测，实现道岔结构的自我传感监测，提前对道岔结构的运行状况进行合理监控，降低道岔结构损坏影响轨道交通运行的可能。
55.具体地，本技术中的第一支梁2和第二支梁3分别指代道岔结构中的分直梁和分曲梁，分直梁用于车体直行使用，分曲梁用于车体转向使用。
56.进一步地，作为本发明的优选实施例，本技术中的感应装置包括设置在道岔主体上的收发装置，该收发装置分别连接有接收槽缆和发射槽缆，并且接收槽缆和发射槽缆等均埋置在道岔主体内部，且道岔主体上均布设置多个光栅7，多个光栅7通过接收槽缆与发射槽缆与收发装置相连，以将道岔结构各处的监测状况等反馈发送至收发装置。进一步地，本技术中的收发装置包括有第一收发装置5和第二收发装置6，其中第一收发装置5用于道岔主体顶部结构状态的感知，第二收发装置6用于道岔主体底部结构状态的感知。优选地，此处光栅7两端连接有光纤8，再通过光纤8与接收槽缆和发射槽缆等进行连接。
57.具体地，针对道岔主体的上端面，在主梁1和交叉体4连接延伸部位设置顶直道接收槽缆14和顶直道发射槽缆15，顶直道接收槽缆14、顶直道接收槽缆15和第一收发装置5共同构成对顶直道进行监测的监测回路，其主要用于监测主梁1、交叉体4和第二支梁3在过车时结构的变形、振动状态；在第一支梁2与交叉体4连接延伸部位设置顶曲道接收槽缆16和顶曲道发射槽缆17，并与第一收发装置5共同构成对顶曲道进行监测的监测回路，其主要用于监测第一支梁1、交叉体4在过车时结构的变形、振动状态。
58.进一步地，如图2所示，针对道岔主体的下端面，在交叉体4的下端面处设置底直道
发射槽缆18和底直道接收槽缆19，并配合第二收发装置6共同构成对底直道进行监测的监测回路，其主要用于监测道岔主体底部的行走板在过车时结构的变形和振动状态；此处行走板指代道岔结构底部用于走车的结构部件。在第一支梁2和第二支梁3下端面处设置底v道发射槽缆20和底v道接收槽缆21，并配合第二收发装置6共同构成对底v道进行监测的监测回路，其用于监测底v道结构处行走板在过车时结构的变形和振动状态。
59.值得注意的是，为了便于第一收发装置5和第二收发装置6的安装和设置，本技术中的两收发装置优选设置在道岔主体的上端面，并对应在道岔主体侧壁上设置槽口，以将接收槽缆和发射槽缆从道岔主体下端面接引到道岔主体上端面的第二收发装置6上。因此，在该交叉体4侧壁处对应设置底曲道发射槽缆22、底曲道接收槽缆23将第二收发装置6与道岔主体下端面的各光栅7相连。
60.进一步地，如图3所示，本技术中的多个光栅7均埋置在道岔主体内，该道岔主体上开设有光栅槽9，光栅7对应埋置在光栅槽9内，同时光栅7的轴向两侧还设有固定卡槽10，该固定卡槽10的端部对应抵接光栅槽9的底部和侧壁。在利用光栅7感知道岔主体的形变时，为了确保光栅7的感知效果，确保道岔的形变和振动能够被实时感知，在光栅7的轴向两侧设置固定卡槽10，同时通过固定卡槽10与光栅槽9对应卡接。同时，在后续过程中光栅槽9内还需对应填充热熔胶，确保其封装效果的同时使得光栅7能紧密感知道岔的结构变化。
61.进一步优选地，固定卡槽10与光栅槽9通过螺钉11固定连接，并在光栅槽9的槽口处设置有封盖12，该封盖12用于将固定卡槽10和光栅7等对应封装在光栅槽9内。在上述固定卡槽10设置完毕后，还需通过螺钉11等固定结构进一步将固定卡槽10与光栅槽9进行固定，并在固定完成后在光栅槽9的槽口处设置封盖12，通过封盖12结构将光栅7等进行封装，以便于使用。
62.进一步地，本技术中的感应装置还包括解调器和服务器，其中解调器与收发装置相连，用于解调收发装置采集的光信号并将其转换为电信号数据；服务器与解调器相连，用于收集和处理解调器采集的电信号数据。在上述感应装置布置完毕之后，收发装置虽然能够完成各处的信号采集工作，但是其仍旧需要解调器将收集到的光信号进行对应转换，并利用服务器对采集到的信号进行分析处理，以进一步判断道岔的运行状况。
63.进一步地，针对上述自感型悬挂式单轨道岔，本技术还包括一种自感型悬挂式单轨道岔的制造方法，其具体包括如下步骤：
64.根据道岔结构尺寸切割道岔钢梁所需钢板结构；此处在设计之前首先需要根据需求选定道岔结构尺寸，然后对应标记光纤槽13、光栅槽9和收发槽等的设置位置；
65.在钢板结构上对应开设光纤槽13、光栅槽9和收发槽；优选地，上述光纤槽13、光栅槽9和收发槽需要先打磨平整，并去除残渣和表面毛刺；
66.将钢板结构对应焊接为道岔钢梁分段，将道岔钢梁分段组装为完整道岔结构；进一步地，在上述钢板结构焊接为道岔钢梁分段时，需要对焊缝处的光纤槽13、光栅槽9和收发槽等进行二次打磨，去除残渣和毛刺，并需要将焊接好的道岔钢梁分段在室外环境下放置一段时间以进行时效处理，消除钢结构内部的预应力；然后分别对应各光纤槽13、光栅槽9和收发槽的尺寸设置封盖12结构、钻固定螺钉孔等，最后再将道岔钢梁分段组装为完整道岔结构。此处道岔结构的组装可以是现场施工组装也可以是在工厂车间内进行组装。
67.在道岔结构的光纤槽13、光栅槽9和收发槽内分别敷设光纤8、光栅7和收发缆线；
68.在光纤槽13内使用固定卡槽10约束光栅7两端，使用螺钉11将固定卡槽10固定在光栅槽9内；
69.在光纤槽13、光栅槽9和收发槽内填充热熔胶；
70.使用封盖12将光纤槽13、光栅槽9和收发槽进行封堵，使得光纤8、光栅7与道岔结构融为一体。
71.进一步地，在上述安装步骤完成后，还需在道岔主体顶部安装设置收发装置，并在道岔附近设置解调器与服务器等结构，并将所有的光收发装置连接到解调器上，以此完成自感型悬挂式单轨道岔的整体制造。
72.进一步地，如图4所示，针对上述自感型悬挂式单轨道岔，本技术还包括自感型悬挂式单轨道岔的自感监测方法，其包括如下步骤：
73.在收到车辆过岔信号时，道岔自感系统启动；在无车辆经过该道岔时，道岔的自感系统可处于休眠状态；该自感系统指代的是通过收发装置、接收槽缆、发射槽缆、光栅、解调器和服务器等构成的自感监测体系。
74.收发装置持续采集道岔结构感知的光信号；
75.收发装置对不同位置采集的光信号进行分组编号；
76.解调器将分组后的自感信号进行分类采集并将光信号转换为电信号数据；
77.服务器接收解调器发出的电信号数据并进行处理分析，得到道岔结构不同位置的结构变形和振动量值。
78.具体地，上述收发装置对不同位置采集的光信号进行分组编号具体方式为：
79.将道岔主体的顶直道、底直道和底v型道处感知的光信号分为第一信号组；将道岔主体的顶曲道、底曲道和底v型道处感知的光信号分为第二信号组；将道岔主体上全部位置感知的光信号分为第三信号组；将道岔主体上底v型道、底直道、底曲道处感知的光信号分为第四信号组。
80.本技术通过利用服务器对各信号组中采集的光信号进行分析，通过对各组信号设定预定阈值，在各信号组中监测位置的变形或振动量超过阈值的光栅节点数量超过预定数量时，即认定为该信号组监测的道岔梁结构整体状态超过了运行阈值，即需要进行维修或检查。
81.进一步地，本技术中的服务器还可将所有监测数值根据时间轴绘制道岔状态数据曲线，并根据数据曲线研判及预测道岔结构状态的发展趋势，在状态道岔还未超出安全阈值前及时发现危险，为道岔的预防性维修提供数据和时间上的支持。
82.进一步优选地，服务器绘制的道岔状态曲线可发送至后台显示屏进行显示，且自感系统在车辆通过道岔后即进入休眠状态，并等待下一次的车辆过岔。
83.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。