一种无砟轨道沉降监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高速铁路无砟轨道沉降检测技术领域，具体涉及一种无砟轨道沉降监测装置。
【背景技术】
[0002]随着中国铁路技术的发展，我国的铁路交通逐渐进入了高铁时代。预计到2020年，中国铁路通过建设高速铁路和客运专线、发展城际客运轨道交通和既有线提速改造，将初步形成以高速铁路和客运专线为主干，连接全国主要大中城市的快速客运网络。
[0003]高速铁路由于速度快，其对轨道结构提出了高平顺性和高稳定性的要求。传统的有砟轨道因其稳定性低、易变形且火车经过时容易溅起砂石，不利于火车速度和安全性的提升。目前，稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强的无砟轨道已经逐渐代替有砟轨道成为高速铁路系统的重要组成部分。另一方面，正是因为无砟轨道板刚度大，一旦发生路基的不均匀沉降，将直接影响高速铁路的运营安全。虽然高速铁路要求对地基沉降做相应处理，但无砟轨道铺设后线下构筑物仍有可能发生不均匀沉降。因此，对高速铁路无砟轨道进行沉降测量是必要且重要的。
[0004]迈克尔逊干涉仪是光学干涉仪较常见的一种，其原理是:一束入射激光被分为两束，其中一束经一定相位延迟后与另一束发生干涉现象，形成干涉图样。两束光的不同相位差可以通过调节干涉臂的长度来实现，因此其可测量到的微移位的精度在入射激光的波长量级，如果用可见光的话，则为亚微米量级。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是解决上述无砟轨道沉降的问题，提供一种基于迈克尔逊干涉仪的无砟轨道沉降监测装置。
[0006]本发明的技术方案是:一种无砟轨道沉降监测装置，包括导轨、固定安装在导轨前端的固定板、固定安装在导轨中部的主板以及活动安装在导轨后端可沿导轨轴线滑动的镜架，固定板上设有光检测器，主板上设有激光器、分光镜和第一反射镜，镜架上设有第二反射镜，所述激光器、分光镜、第一反射镜、第二反射镜和光检测器构成迈克尔逊干涉仪;所述镜架通过连接柱与法兰沉降盘相连。
[0007]优选地，所述法兰沉降盘安装在套管底部，紧贴轨枕螺栓设置。
[0008]优选地，所述无砟轨道沉降监测装置竖直放置，其镜架位于主板上方，导轨垂直于水平面，连接柱与导轨平行。
[0009]优选地，所述光检测器与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，所述处理单元用于处理采集单元收集的数据。
[0010]优选地，所述导轨的数量为二，且平行分布。
[0011]优选地，所述镜架通过滑块与导轨活动连接。
[0012]本发明的有益效果是:本发明所提供的无砟轨道沉降监测装置，通过迈克尔逊干涉法来监测轨道的微小下沉距离，达到精准感知沉降，监测下沉量的目的；以往的迈克尔逊干涉仪都要对激光进行扩束，这让读数极为不便，而此方法激光不经过扩束，使读数过程大为简化，光检测器得到测量结果，提供了精度保障;通过迈克尔逊干涉仪来监测沉降程度，最后通过采集单元将测得的数据输入处理单元中处理，可实现对轨道沉降的全自动测量，与现有产品相比较，具有测量精度高，自动化程度高，操作简便等优点，并且能够做到实时测量。
【附图说明】
[0013]图1是本发明无砟轨道沉降监测装置的结构示意图；
[0014]图2是本发明法兰沉降盘安装示意图。
[0015]附图标记说明:1、导轨;2、固定板;3、主板;4、镜架;5、光检测器;6、激光器;7、分光镜;8、第一反射镜;9、第二反射镜;1、连接柱;11、法兰沉降盘;12、套管；13、轨枕螺栓。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明:
[0017]如图1和图2所示，本发明的无砟轨道沉降监测装置，包括导轨1、固定板2、主板3和镜架4，导轨I的数量为二，且平行分布;固定板2固定安装在导轨I前端，固定板2上设有光检测器5;主板3固定安装在导轨I中部，主板3上设有激光器6、分光镜7和第一反射镜8;镜架4通过滑块活动安装在导轨I后端，并可沿导轨I轴线滑动，镜架4上设有第二反射镜9;上述激光器6、分光镜7、第一反射镜8、第二反射镜9和光检测器5构成迈克尔逊干涉仪;镜架4通过连接柱10与法兰沉降盘11相连。
[0018]在无砟轨道修筑初期，采用钻孔引孔埋设，钻孔垂直，孔深达到硬质稳定层并与该沉降监测装置总长保持一致，孔口应平整密实，在放入该沉降监测装置前，应保证孔底无沉渣、淤泥等，并将该监测装置放置在孔底部，无砟轨道沉降监测装置竖直放置，其镜架4位于主板3上方，导轨I垂直于水平面，连接柱10与导轨I平行，法兰沉降盘11应保持水平。安装时，使连接柱10顶部的法兰沉降盘11位于套管12底部，轨枕螺栓13套上弹簧垫圈，并将螺纹部分涂满铁路专用油脂，旋入预埋套管12中，使得轨枕螺栓13紧贴法兰沉降盘11。光检测器5还与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，处理单元用于处理采集单元收集的数据，计算出轨道的沉降距离，数据采集单元和数据处理单元可放置在外部，并通过进入地下的导线与光检测器5相连。
[0019]以下对上述无砟轨道沉降监测装置的工作过程作进一步的详细描述，以表示其工作原理:
[0020]打开激光器6，通过镜架4的移动，使激光器6射出的激光束经分光镜7变成两束光，这两束光满足相干条件，分别经第一反射镜8和第二反射镜9交汇在光检测器5上形成亮点，调节装置使最亮点居中；当无砟轨道发生沉降时，轨枕螺栓13和法兰沉降盘11随之发生位移，镜架4和第二反射镜9的移动使干涉光发生变化，从而第一反射镜8和第二反射镜9交汇在光检测器5上形成的亮点的强度发生明暗的变化，在该过程中，光检测器5将光的干涉波形通过采集单元输入处理单元，处理单元根据以下公式可计算出轨道的沉降距离AL:
[0021 ] AL = 2AN*A，
[0022]其中，△N为干涉波形图中经过波峰(或波谷)的个数，由光检测器5通过光的干涉波形得出;λ为入射激光的波长，该值为一常数，大小仅与激光器6的选择有关。可以看出，适用的激光器的波长越小，则可测得更小的伸长量。通常情况下，如果使用在可见光波段的激光器，其波长值在百纳米的量级，即如果利用我们提出的这种装置，可实现在几微米量级的微小伸长量测量。
[0023]本发明的无砟轨道沉降监测装置，通过迈克尔逊干涉仪对无砟轨道的沉降进行实时测量，可测量微米甚至纳米的沉降距离，实现精准感知沉降，监测下沉量的目的。
[0024]本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种无砟轨道沉降监测装置，其特征在于:包括导轨(I)、固定安装在导轨(I)前端的固定板(2)、固定安装在导轨(I)中部的主板(3)以及活动安装在导轨(I)后端可沿导轨(I)轴线滑动的镜架(4)，固定板(2)上设有光检测器(5)，主板(3)上设有激光器(6)、分光镜(7)和第一反射镜(8)，镜架(4)上设有第二反射镜(9)，所述激光器(6)、分光镜(7)、第一反射镜(8)、第二反射镜(9)和光检测器(5)构成迈克尔逊干涉仪;所述镜架(4)通过连接柱(10)与法兰沉降盘(11)相连。2.根据权利要求1所述的无砟轨道沉降监测装置，其特征在于:所述法兰沉降盘(11)安装在套管(12)底部，紧贴轨枕螺栓(13)设置。3.根据权利要求2所述的无砟轨道沉降监测装置，其特征在于:所述无砟轨道沉降监测装置竖直放置，其镜架(4)位于主板(3)上方，导轨(I)垂直于水平面，连接柱(10)与导轨(I)平行。4.根据权利要求1所述的无砟轨道沉降监测装置，其特征在于:所述光检测器(5)与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，所述处理单元用于处理采集单元收集的数据。5.根据权利要求1所述的无砟轨道沉降监测装置，其特征在于:所述导轨(I)的数量为二，且平行分布。6.根据权利要求1所述的无砟轨道沉降监测装置，其特征在于:所述镜架(4)通过滑块与导轨(I)活动连接。
【专利摘要】本发明公开了一种无砟轨道沉降监测装置，包括导轨、固定安装在导轨前端的固定板、固定安装在导轨中部的主板以及活动安装在导轨后端可沿导轨轴线滑动的镜架，固定板上设有光检测器，主板上设有激光器、分光镜和第一反射镜，镜架上设有第二反射镜，所述激光器、分光镜、第一反射镜、第二反射镜和光检测器构成迈克尔逊干涉仪；所述镜架通过连接柱与法兰沉降盘相连。本发明的无砟轨道沉降监测装置，通过迈克尔逊干涉仪对无砟轨道的沉降进行实时测量，可测量微米甚至纳米的沉降距离，实现精准感知沉降，监测下沉量的目的。
【IPC分类】E01B35/12
【公开号】CN105603841
【申请号】CN201511024652
【发明人】秦鹏程, 常相辉, 樊代和, 郭培利, 马亚宁, 徐勋义, 刘子健, 张祖豪
【申请人】西南交通大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月30日