专利名称：一种可监测裂纹和变形的钢轨的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路交通技术领域，尤其涉及一种钢轨用新型的可监测裂纹和变 形的钢轨。
背景技术：
随着铁路运量的不断增加，钢轨的磨耗日益严重。钢轨的磨损可导致轨道的变形 加剧甚至发生断轨现象。世界各国对钢轨的磨耗和变形都有严格的控制。但是目前缺少一种有效的方法实时监测钢轨的变形状态并捕获钢轨裂纹的发生。 实用新型专利012M941. 6公开了一种钢轨动态变形测量装置，其技术方案是采用在钢轨 上安装两个支座并在支座之间安装位移传感器，通过位移传感器检测支座之间的位移而得 出钢轨的变形。该技术方案可以监测钢轨变形的距离短，无法实现长距离、分布式的监测， 从而无法判断断轨发生的位置。专利申请200810043510. 1“一种钢轨裂纹地面在线监测装 置及其地面在线监测方法”公开了一种在地面安装的在线监测装置，其技术方案是通过在 轨道下方和轨道旁边分别安装传感器组来实现对钢轨的监测。该方案需要安装大量的传感 器，施工难度大，同样无法对长距离线路实现实时监测。并且，上述两种技术方案均采用电 学传感器，在电气化铁路段受到电磁干扰严重，信号无法远距离传输。因此，本实用新型提出一种可监测裂纹和变形的钢轨，利用光纤可以长距离传输、 传感与传输一体化的特点，将其用于钢轨变形和裂纹的监测。这是保障铁路线路正常运营， 实现钢轨变形和裂纹实时、自动检测所必须解决的关键技术问题。
实用新型内容(一)要解决的技术问题有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种可监测裂纹和变形的钢轨，以解 决钢轨变形和裂纹实时自动检测、信号长距离传输的问题。( 二 )技术方案为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的一种可监测裂纹和变形的钢轨，该可监测裂纹和变形的钢轨包括作为轨道列车行驶的轨道的钢轨10 ；感受钢轨10的变形和裂纹情况的至少一根光纤20，该光纤20安装于钢轨10底 部；以及监测钢轨10的变形和裂纹情况的解调设备30。上述方案中，所述钢轨10的底部进一步开有用于布设光纤20的凹槽11，该凹槽 11沿钢轨10纵向的开设。上述方案中，所述光纤20上进一步通过相位掩模法写入用于感受钢轨10温度变 化的光纤光栅。上述方案中，所述解调设备30是基于光纤布里渊散射的时域分析仪或时域反射计，根据光纤中的布里渊散射波长的变化来监测光纤感受到的应变或温度。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本实用新型具有以下有益效果1、本实用新型提供的这种可监测裂纹和变形的钢轨，通过复合光纤实现了钢轨变 形和裂纹实时自动检测。2、本实用新型提供的这种可监测裂纹和变形的钢轨，通过复合光纤实现了钢轨变 形和裂纹的分布式检测。3、本实用新型提供的这种可监测裂纹和变形的钢轨，通过复合光纤解决了信号的 抗电磁干扰问题，是监测信号可远距离传输。4、本实用新型提供的这种可监测裂纹和变形的钢轨，工艺简单、施工方便。
图1为本实用新型提供的可监测裂纹和变形的钢轨的示意图。图2为依照本实用新型第一实施例提供的可监测裂纹和变形的钢轨的断面剖视 图。图3为依照本实用新型第二实施例提供的可监测裂纹和变形的钢轨的断面剖视 图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并 参照附图，对本实用新型进一步详细说明。如图1和图2所示，图1为本实用新型提供的可监测裂纹和变形的钢轨的示意图， 图2为依照本实用新型第一实施例提供的可监测裂纹和变形的钢轨的断面剖视图。该可监测裂纹和变形的钢轨包括作为轨道列车行驶的轨道的钢轨10 ；感受钢轨 10的变形和裂纹情况的至少一根光纤20，该光纤20安装于钢轨10底部；以及监测钢轨10 的变形和裂纹情况的解调设备30。解调设备30可以是基于光纤布里渊散射的时域分析仪 或时域反射计，根据光纤中的布里渊散射波长的变化来监测光纤感受到的应变或温度。钢轨10的底部可以进一步开有沿钢轨10纵向的凹槽11，用于布设光纤20。光纤 20上可以进一步通过相位掩模法写入用于感受钢轨10温度变化的光纤光栅。此时解调设 备30可解调出光纤光栅输出光信息随温度变化的情况，从而实现温度的监测并对光纤20 所监测的应变进行温度补偿。如图1和图3所示，图1为本实用新型提供的可监测裂纹和变形的钢轨的示意图， 图3为依照本实用新型第二实施例提供的可监测裂纹和变形的钢轨的断面剖视图。该可监测裂纹和变形的钢轨包括作为轨道列车行驶的轨道的钢轨10 ；感受钢轨 10的变形和裂纹情况的至少一根光纤20，该光纤20安装于钢轨10底部；以及监测钢轨10 的变形和裂纹情况的解调设备30。解调设备30可以是基于光纤布里渊散射的时域分析仪 或时域反射计，根据光纤中的布里渊散射波长的变化来监测光纤感受到的应变或温度。钢轨10的底部可以进一步开有沿钢轨10纵向的凹槽11，用于布设光纤20。与实 施方式一不同的是，凹槽11可以不止一条，除用于感受裂纹和变形的光纤20外，在其它凹槽11中可以进一步布设测温光纤21，用于进行温度监测和补偿。需要说明的是，光纤20的安装位置不局限于钢轨10的底部，亦可安装在轨头的下 部或其他适宜的位置。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本 实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种可监测裂纹和变形的钢轨，其特征在于，该可监测裂纹和变形的钢轨包括 作为轨道列车行驶的轨道的钢轨(10)；感受钢轨(10)的变形和裂纹情况的至少一根光纤(20)，该光纤00)安装于钢轨(10) 底部；以及监测钢轨(10)的变形和裂纹情况的解调设备(30)。
2.根据权利要求1所述的可监测裂纹和变形的钢轨，其特征在于，所述钢轨(10)的底 部进一步开有用于布设光纤00)的凹槽(11)，该凹槽(11)沿钢轨(10)纵向的开设。
3.根据权利要求1所述的可监测裂纹和变形的钢轨，其特征在于，所述光纤00)上进 一步通过相位掩模法写入用于感受钢轨(10)温度变化的光纤光栅。
4.根据权利要求1所述的可监测裂纹和变形的钢轨，其特征在于，所述解调设备(30) 是基于光纤布里渊散射的时域分析仪或时域反射计，根据光纤中的布里渊散射波长的变化 来监测光纤感受到的应变或温度。
专利摘要本实用新型公开了一种可监测裂纹和变形的钢轨，该可监测裂纹和变形的钢轨包括作为轨道列车行驶的轨道的钢轨(10)；感受钢轨(10)的变形和裂纹情况的至少一根光纤(20)，该光纤(20)安装于钢轨(10)底部；以及监测钢轨(10)的变形和裂纹情况的解调设备(30)。利用本实用新型，解决了钢轨变形和裂纹实时自动检测、信号长距离传输的问题。
文档编号B61K9/08GK201915301SQ20102068488
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者刘育梁, 孙宝臣, 张文涛, 李芳 , 杜彦良 申请人:中国科学院半导体研究所