用于无砟轨道板变形的监测装置的制作方法

本发明涉及工程安全监测设备技术领域，具体涉及一种用于无砟轨道板变形的监测装置。

背景技术：

随着我国高速铁路的大力发展，无论是建设期还是运营期，越来越多的高速铁路结构变形监测要求被提出以确保高速铁路建设和运营的安全。其中，无砟轨道板受热产生纵向膨胀，从而挤压轨道板之间的接缝。当膨胀持续发生且不能被接缝所吸收时，轨道板端头会相对底座基础产生向上的拱起而导致轨道板与底座基础之间产生裂缝。裂缝的产生会影响无砟轨道的结构安全。高速运营列车的震动冲击会进一步加大裂缝对轨道结构的影响，进而危害运营列车的安全。对其进行监测的精度要求很高，运营铁路具有封闭性，现有监测机构监测精度低，稳定可靠性差，操作繁琐。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种监测精度高且稳定可靠的用于无砟轨道板变形的监测装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：用于无砟轨道板变形的监测装置，包括能量输送单元以及与能量输送单元通信连接的监测机构；

所述监测机构包括底座、设置在底座上且具有水平顶面和斜面的安装挡块以及与安装挡块相接触的双测针测缝计；

所述双测针测缝计包括内部具有集成元件的固定部、设置在固定部两侧的第一测缝计和第二测缝计、所述第一测缝计底端与安装挡块的斜面接触，所述第二测缝计的底端与安装挡块的水平顶面接触；所述固定部上还设置有与集成元件通信连接的接线部。

进一步，第一测缝计与第二测缝计均包括标尺光栅、与标尺光栅对应的指示光栅以及与指示光栅连接的测针，所述测针远离指示光栅的端部分别与安装挡块的斜面和水平顶面接触。

进一步，所述能量输送单元包括具有接线端口的太阳能板安装盒、设置在太阳能板安装盒上表面的太阳能板、与太阳能板通信连接且位于太阳能板安装盒内部的蓄电池以及连接在接线端口与接线部之间的信号线。

进一步，所述信号线包括与接线部连接的弹性段以及与弹性段连接的刚性段，所述刚性段与接线端口连接。

进一步，所述弹性段外部套设有保护套筒，且所述保护套筒底端安装在底座上；所述刚性段外部套设有pe套管。

进一步，所述太阳能板安装盒外壁开设有安装槽，所述安装槽内设置有贴片天线。

进一步，所述太阳能板安装盒内设置有数据通信网络芯片。

进一步，所述双测针测缝计上设置有防护罩，所述防护罩上端密封，下端开口且与底座之间具有间距。

进一步，所述双测针测缝计的固定部侧面连接有纵向设置的安装板，所述安装板上开设有多个安装孔。

进一步，所述安装挡块包括设置在底座上的定位板以及连接在定位板上的挡块，所述定位板与底座上均开设有相对应的定位孔。

进一步，所述安装挡块的斜面与水平面之间的夹角为45°。

本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种用于无砟轨道板变形的监测装置，通过双测针测缝计与特有的安装挡块之间的配合连接作用，有效地实现无砟轨道板端竖向上拱变形和水平膨胀变形的同步监测，监测精度高，稳定可靠；通过防护罩的保护作用，可防止杂物、粉尘侵入并堆积于测缝计及挡块上从而影响监测数据的精度；且双测针测缝计与安装板之间、安装挡块与底座之间均可拆卸连接，便于装置的检修与维护。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中监测机构结构示意图；

图3为本发明中安装挡块结构示意图；

图4为本发明中双测针测缝计结构示意图；

图5为本发明中信号线结构示意图；

图1至图5中所示附图标记分别表示为：1-能量输送单元，2-监测机构，3-底座，4-水平顶面，5-斜面，6-安装挡块，7-固定部，701-安装板，8-第一测缝计，9-第二测缝计，10-接线部，11-标尺光栅，12-指示光栅，13-测针，14-太阳能板安装盒，15-太阳能板，16-信号线，161-弹性段，162-刚性段，163-保护套筒，164-pe套管，17-贴片天线，18-防护罩，19-

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

用于无砟轨道板变形的监测装置，包括能量输送单元1以及与能量输送单元1通信连接的监测机构2。能量输送单元1为装置提供电能，在能量输出单元的电能保障下，保证监测机构2的稳定工作。

监测机构2包括底座3、设置在底座3上且具有水平顶面4和斜面5的安装挡块6以及与安装挡块6相接触的双测针测缝计。

监测机构2的底座3为一长方带半圆形不锈钢板，厚度8mm，紧贴于底座基础和无砟轨道板端侧面，底座3上开设有定位孔。安装挡块6包括设置在底座3上的定位板601以及连接在定位板601上的挡块。定位板601上有4个5.5mm*2.5mm的定位孔(左右可调节行程3mm)与挡块安装底座3上的四个m5定位孔相配合。采用m5x14的圆头内六角螺钉，加装平垫、弹垫来固定挡块。内六角螺钉需待双测针测缝计安装完成后，根据双测针位置，适当左右移动调节挡块位置至两测针13中心之后方可拧紧固定。挡块安装固定后，需用高精度数显水平仪置于其水平面上测量水平倾角，记录读数，用于调整安装和计算监测数据结果。高精度数显水平仪需带强磁性，测量精度0.05°及以上可满足监测精度要求。

双测针测缝计包括内部具有集成元件的固定部7、设置在固定部7两侧的第一测缝计8和第二测缝计9、第一测缝计8底端与安装挡块6的斜面5接触，第二测缝计9的底端与安装挡块6的水平顶面4接触；固定部7上还设置有与集成元件通信连接的接线部10。

将双测针测缝计固定安装于crtsii轨道板端的纵向侧面，同时将专用挡块固定安装于底座3上，测缝计两个测针13分别与安装挡块6的水平顶面4和45°斜面5紧密接触，当轨道板端产生竖向(上拱)变形位移或(和)水平(膨胀)变形位移时，双测针同步测量就可以准确地得到上拱变形和膨胀变形值。设单个双测针测缝计的变形位移测量值输出分别为s1、s2，则：

se＝s1，se为竖向变形位移量(上拱量)；

se+sn＝s2，得sn＝s2-se，sn为水平变形位移量(膨胀量)。

双测针测缝计通过安装板701安装在轨道板的侧面上。该安装板701为长方形不锈钢板，安装板701上预留有安装孔，以便在确定无砟轨道板端监测点位后，根据安装孔在无砟轨道板端的侧面及底座3基座上进行限位、定位标记。在探测确定无植筋(结合使用钢筋探测仪)的前提下进行钻孔，钻孔时严格遵循安装板701给出的点位，并安装8.8级m8x60不锈钢膨胀螺栓。在进行测缝计安装时，测缝计的法兰安装孔需对准安装底座3上预留的4个m5螺纹安装孔，先用m5x14的圆头内六角螺钉，加装平垫、弹垫，轻轻拧上，但不拧紧，使测缝计保持稳定即可。之后使用高精度数显水平仪进行角度校正，调整角度至测针13与专用挡块朝上的水平面垂直，再将圆头内六角螺钉拧紧固定。测缝计安装时可调整角度范围为±1.3°。

第一测缝计8与第二测缝计9均包括标尺光栅11、与标尺光栅11对应的指示光栅12以及与指示光栅12连接的测针13，测针13远离指示光栅12的端部分别与安装挡块6的斜面5和水平顶面4接触。

第一测缝计8与第二测缝计9共用同一组集成元件，其中集成元件包括有光源、透镜、光电元件及集成芯片等。利用两个独立的指示光栅12连接连两根测针13，从而既实现两个测缝计的监测功能，又有效地减小了传感器的总体尺寸和生产成本。根据测针13产生的位移，从而使得指示光栅12分别在标尺光栅11发生机械位移，通过该机械位移来测量光栅条纹移动的光电信号，再通过集成芯片的放大、整形、变向和技术系统产生数字信号输出，显示被测指示光栅12的位移量，即为裂缝、上拱的数值。另外，测针13顶端还采用镀硬铬和抛光处理以增强测针13的硬度及耐磨性，保证监测工作的精度与可靠性；且与测针13接触的挡块水平顶面4和45°斜面5也进行镀硬铬和抛光处理以保证测量面的硬度及耐磨性能以及监测的精度和可靠性。

为了节约能源，本发明中，能量输送单元1包括具有接线端口的太阳能板安装盒14、设置在太阳能板安装盒14上表面的太阳能板15、与太阳能板15通信连接且位于太阳能板安装盒14内部的蓄电池以及连接在接线端口与接线部10之间的信号线16。太阳能板安装盒14内安装有蓄电池、数据通信网络芯片、贴片天线17等。太阳能板安装盒14的上表面为45°斜面5，再安装太阳能板15，两侧各用3个m4x10的不锈钢内六角圆头螺钉加弹垫拧紧固定。贴片天线17安装在太阳能板安装盒14正面，嵌入盒子正面的贴片天线17安装槽中，底面自带3m胶紧密粘合，再用m3螺钉从安装盒内部拧紧固定。太阳能板安装盒14紧贴轨道底座3基础侧面进行安装以减小高速列车经过时的空气负压作用力影响，其底面钻孔打膨胀螺栓(打孔时使用钢筋探测仪探测钢筋位置)，选用8.8级m8x60不锈钢膨胀螺栓，加装平垫、弹垫，用螺母拧紧与底面固定。太阳能板安装盒14的高度略高于无砟轨道板的地面，便于信号线16的接入。

为了避免外界环境对监测结果的影响，本发明中，双测针测缝计上设置有防护罩18，防护罩18上端密封，下端开口且与底座3之间具有间距。防护罩18设计为2mm厚度的半圆形，当高速列车经过时，可减小防护罩18侧面风压受力。其上端封闭，防止杂物、粉尘侵入并堆积于测缝计及挡块上从而影响监测数据的精度。其下端开口悬空，与下面挡块安装底座3间保留20mm以上距离，以保证轨道板的变形不会引起防护罩18与其他部件的干涉。防护罩18与测缝计安装底座3的侧边贴合，两边各拧两个m4x10的内六角圆头螺钉，加装弹垫进行拧紧固定。

为了避免信号线16与接线部10的连接因为轨道板的变形而发生脱离，本发明中，信号线16包括与接线部10连接的弹性段161以及与弹性段161连接的刚性段162，刚性段162与接线端口连接。弹性段161外部套设有保护套筒163，且保护套筒163底端安装在底座3上；刚性段162外部套设有pe套管164。弹簧段部分置于保护套筒163内，保护套筒163固定安装于挡块安装板701上，信号线16从保护套管下方穿出，通过r形线卡固定于挡块安装板701上再往外延伸。刚性段162在轨道底座3基础部分采用优质的pe套管164(外径20mm)进行保护，pe是聚乙烯塑料，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，具有使用寿命长、耐冲击、连接性能可靠和施工便捷的特点。信号线16按垂直于无砟轨道板侧面方向布置以获得最短线路长度，同时在线路经过的轨道底座3基础上钻孔，安装管卡膨胀螺栓，将管卡下半部分拧紧固定在膨胀螺栓上，信号线16套在管内，再将pe套管164放置于管卡内，合上管卡上半部分，用螺丝拧紧固定。

以上为本发明的具体实施方式，从实施过程可以看出，本发明所提供的一种用于无砟轨道板变形的监测装置，通过双测针测缝计与特有的安装挡块之间的配合连接作用，有效地实现无砟轨道板端竖向上拱变形和水平膨胀变形的同步监测，监测精度高，稳定可靠；通过防护罩的保护作用，可防止杂物、粉尘侵入并堆积于测缝计及挡块上从而影响监测数据的精度；且双测针测缝计与安装板之间、安装挡块与底座之间均可拆卸连接，便于装置的检修与维护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。