一种带芯片的轨枕下橡胶垫板的制作方法

本技术属于铁路轨道橡胶垫，具体涉及一种带芯片的轨枕下橡胶垫板。

背景技术：

1、轨道扣件中，轨下橡胶弹性垫板、铁垫板与钢轨之间，橡胶弹性垫板正常情况下是平板或沟槽锥台结构，主要提供轨道结构中所必须的绝缘、缓冲、减振等功能，以弥补轨枕及金属材料弹性的不足。

2、在列车实际运行过程中，弹性垫板会产生压缩、形变、位移及振动，从而使垫板局部应力集中，从而造成弹性垫板损坏，材质老化速度快，弹性衰减快，使用寿命受到影响，进而影响减振降噪性能，因此存在一定的安全隐患。但是，在列车运营过程中，受制于弹性垫板的安装位置影响，要发现垫板因老化等问题造成的弹性衰减问题有很大的难度，要花费大量的人力及时间。

3、现有技术下：随着压电效应、纳米发电技术、gps定位技术、5g无线传输技术、物联网技术的发展，为本实用新型的实现提供技术支持。

4、对于压电效应，当压电材料在外力作用下机械变形时会产生电压信号；利用压电原理，已在世界各地的实用传感器的开发中得到应用。

5、对于纳米发电机，是在纳米范围内将机械能转化成电能，是世界上最小的发电机，作为一种可再生清洁能源的有效方法，通过物体的弹性形变，实现发电功能，这为纳米发电机的制备提供了十分便利的条件。

6、对于gps定位技术，使用卫星可以对某物位置进行精确的定位，可以大大提高某物定位效率。

7、对于5g无线传输技术，使得某物的无线传输无需布线，且传输速度高效可靠，随着5g技术的发展，其布置成本已大大降低。

8、对于物联网技术，作为一种新兴的无线传输方式，在传输功耗、传输带宽及传输距离等方面有着很大的优势，已成为无线传输领域的研究热点，且为实现某物的智能化识别、定位、跟踪、监管提供可能。

9、基于上述现有技术，现提出有关轨枕下橡胶垫板的如下改进技术方案。

技术实现思路

1、本实用新型解决的技术问题：提供一种带芯片的轨枕下橡胶垫板，用于每次过车时检测橡胶垫板的弹性势能是否衰减，实现橡胶垫板的智能自动监测，以便降低橡胶垫板因老化等造成其弹性势能衰减问题的发现难度，节省人力及时间。

2、本实用新型采用的技术方案：一种带芯片的轨枕下橡胶垫板，包括橡胶垫板本体；橡胶垫板本体内设有集成模块；集成模块包括纳米发电机组、压电传感器芯片、gps定位芯片、数据采集分析芯片、5g传输芯片；纳米发电机组电连接压电传感器芯片、gps定位芯片、数据采集分析芯片、5g传输芯片并为它们供电；gps定位芯片和压电传感器芯片输出端均连接数据采集分析芯片输入端；数据采集分析芯片输出端连接5g传输芯片输入端。

3、上述技术方案中，进一步地：5g传输芯片无线通讯连接5g基站，并通过5g基站连接终端系统。

4、上述技术方案中，进一步地：纳米发电机组由多个纳米发电机组成。

5、上述技术方案中，进一步地：压电传感器芯片用于检测橡胶垫板本体因弹性变形产生的电压信号。

6、上述技术方案中，进一步地：数据采集分析芯片为包括数据采集功能和数据比对分析功能的芯片。

7、本实用新型与现有技术相比的优点：

8、1、本实用新型集成模块采用每次车辆通过时，监测橡胶垫板本体因弹性变形产生的电压信号的方式，如果电压信号检测值小于电压信号最小值，证明橡胶垫板弹性势能衰减，该橡胶垫板需要更换；并通过将比对结果通过5g传输芯片无线传输至终端系统的方式，使得终端系统工作人员能够快速知晓某个橡胶垫板出现弹性衰减问题；然后借助gps定位技术、物联网技术实现出现问题橡胶垫板的快速定位，以便及时更换，从而降低橡胶垫板因老化等问题造成弹性衰减问题的发现难度，节省人力及时间。

9、2、本实用新型在列车通过瞬间，车体对橡胶垫板产生向下的压力，橡胶垫板获得势能，纳米发电机组将该机械势能转换为电能，从而通过植入的纳米发电机组对集成模块其它单元供电，从而使集成模块在每次过车时方才工作；采用纳米发电机组，纳米发电机组由多个纳米发电机组成，不仅体积小，方便集成，而且只在列车通过时供电并能满足供电需求，无需持续电源，无需更换电池，无需电源线。

10、3、本实用新型压电传感器芯片当行驶车辆驶过橡胶垫板本体时，橡胶垫板本体发生弯曲变形，此时压电传感器芯片产生电压信号；电压信号的大小与橡胶垫板本体发生弯曲变形成正比；压电信号小于最小值，证明出现弹性衰减，从而准确判断橡胶垫板本体弹性势能是否正常；采用压电传感器芯片，体积小，满足小型化集成嵌入使用需求。

11、4、本实用新型gps定位芯片结合物联网技术，可使用卫星快速准确地定位出现数据异常的橡胶垫板本体的具体位置，无需人力沿线逐一排查，提高成功检出率。

12、5、本实用新型5g传输芯片无线通讯效率高，可实现大容量数据的无线高效传输。

13、6、本实用新型数据采集分析芯片采集数据的同时，还能将采集结果进行比对，且比对数据时，如果电压信号检测值小于电压信号最小值，则可确定某位置由该位置gps定位芯片定位的橡胶垫板出现弹性衰减问题，需要及时更换；方便终端系统工作人员能够在终端系统就能及时准确知晓哪个位置的橡胶垫板需要更换，大大节省人力，提高检出成功率。

14、7、本实用新型有效减少线路巡查人员数量，缩短巡查时间；从而实现线路弹性垫板的智能化无人巡检操作；并可对当前线路列车每次通过时，对各扣件弹性垫板数据进行实时收集，并及时反馈；操作人员可以通过终端系统提前发现问题，对扣件内弹性垫板做出更换预警；还可将收集到大量真实数据提供给科研人员进行分析、研究及实验。

技术特征：

1.一种带芯片的轨枕下橡胶垫板，包括橡胶垫板本体(1)；其特征在于：所述橡胶垫板本体(1)内设有集成模块(2)；所述集成模块(2)包括纳米发电机组(3)、压电传感器芯片(4)、gps定位芯片(5)、数据采集分析芯片(6)、5g传输芯片(7)；所述纳米发电机组(3)电连接压电传感器芯片(4)、gps定位芯片(5)、数据采集分析芯片(6)、5g传输芯片(7)并为它们供电；所述gps定位芯片(5)和压电传感器芯片(4)输出端均连接数据采集分析芯片(6)输入端；所述数据采集分析芯片(6)输出端连接5g传输芯片(7)输入端。

2.根据权利要求1所述带芯片的轨枕下橡胶垫板，其特征在于：所述5g传输芯片(7)无线通讯连接5g基站(8)，并通过所述5g基站(8)连接终端系统(9)。

3.根据权利要求1所述带芯片的轨枕下橡胶垫板，其特征在于：所述纳米发电机组(3)由多个纳米发电机组成。

4.根据权利要求1所述带芯片的轨枕下橡胶垫板，其特征在于：所述压电传感器芯片(4)用于检测橡胶垫板本体(1)因弹性变形产生的电压信号。

5.根据权利要求1所述带芯片的轨枕下橡胶垫板，其特征在于：所述数据采集分析芯片(6)为包括数据采集功能和数据比对分析功能的芯片。

技术总结提供一种带芯片的轨枕下橡胶垫板，包括橡胶垫板本体；橡胶垫板本体内设有集成模块；集成模块包括纳米发电机组、压电传感器芯片、GPS定位芯片、数据采集分析芯片、5G传输芯片；纳米发电机组电连接压电传感器芯片、GPS定位芯片、数据采集分析芯片、5G传输芯片并为它们供电；GPS定位芯片和压电传感器芯片输出端均连接数据采集分析芯片输入端；数据采集分析芯片输出端连接5G传输芯片输入端。本技术用于每次过车时检测橡胶垫板的弹性势能是否衰减，实现橡胶垫板的智能自动监测，以便降低橡胶垫板因老化等造成其弹性势能衰减问题的发现难度，节省人力及时间。技术研发人员：梁家铭,乔文,胡礼平,靳玫春,秦知贵,张洪勋,陈倩,李秀兰受保护的技术使用者：宝鸡巨龙铁路器材有限公司技术研发日：20231102技术公布日：2024/5/19