一种道床质量智能监测系统和监测方法

本发明涉及铁道工程线路状态及轨枕健康智能监测领域，特别涉及一种道床质量智能监测系统和监测方法。

背景技术：

1、截至目前，有砟轨道在全球铁路系统中仍占据着重要地位。长期以来，这种类型的轨道被广泛应用于铁路运输领域。然而，随着列车循环荷载的持续作用和环境影响的不断加剧，有砟轨道面临着日益严重的轨道损耗问题。特别是轨道中的轨枕和碎石道床，由于长期负荷和环境因素的影响，经常出现裂隙、空洞和不均匀沉降等劣化现象。

2、在相关技术中，传统的道砟和轨枕监测方式主要采用在目标轨道段落无列车行驶时，周期性的排遣工作人员进行人工目视检查和锤击检测，以基于轨枕和道床的外观状态，对锤击的声音反馈等数据进行结构安全的判断。

3、采用相关技术中的检测方式，虽然简单易行，但过于依赖检测人员的听觉和经验，主观性强。锤击检测难以识别轨枕内部的结构性缺陷，反复敲击还可能增加损伤风险。不同人员对声音的判断存在差异，且对于长距离铁路线路的检测效率低下，监测效率和准确性低。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种道床质量智能监测系统和监测方法，能够解决相关技术中传统的道砟和轨枕监测方式存在的监测效率和准确性低的技术问题。所述技术方案如下：

2、第一方面，一种道床质量智能监测系统，包括：轨枕、感应组件和监测箱，

3、所述感应组件包括分布式传感光纤、混凝土感测层和信号传输光纤，所述混凝土感测层由混凝土浇筑成型，所述分布式传感光纤环绕铺设于所述混凝土感测层内部，所述轨枕设置于所述混凝土感测层顶部，所述混凝土感测层底部用于设置在道床和所述轨枕之间的道砟上，所述监测箱设置于所述轨枕旁侧，所述监测箱内部设置有光源、光电探测器、数据采集器和传输控制系统，所述光源和所述光电探测器分别通过所述信号传输光纤与所述分布式传感光纤连接，所述数据采集器与所述光电探测器连接，所述传输控制系统用于将所述数据采集器的数据传输至上位机。

4、可选地，所述混凝土感测层外侧设置有混凝土保护外壳，所述混凝土保护外壳的侧部设置有与所述分布式传感光纤相匹配的光纤孔。

5、可选地，所述道床质量智能监测系统还包括保护钢筋，所述保护钢筋设置于所述混凝土保护外壳内部且围绕所述分布式传感光纤的铺设路径布置。

6、可选地，所述道床质量智能监测系统还包括光纤耦合器，所述分布式传感光纤与所述信号传输光纤通过所述光纤耦合器可拆卸连接。

7、可选地，所轨枕设置有多个，多个所述轨枕下方均对应设置有所述混凝土感测层和所述分布式传感光纤，多个所述分布式传感光纤分别通过所述光纤耦合器与所述信号传输光纤连接。

8、可选地，所述监测箱上设置有监测警示灯，所述监测警示灯与所述传输控制系统通信连接。

9、可选地，所述传输控制系统为5g信号传输控制系统。

10、可选地，所述轨枕与所述混凝土感测层通过混凝土粘合剂层粘合固定。

11、可选地，所述轨枕为ⅲ型轨枕。

12、第二方面，一种监测方法，基于前述第一方面所述的道床质量智能监测系统实现，所述方法包括：

13、通过浇筑成型混凝土感测层并在内部铺设并埋部分布式传感光纤，将轨枕固定连接于所述混凝土感测层的顶部，将所述轨枕安装于道床上，使所述混凝土感测层底部设置在所述道床和所述轨枕之间的道砟上，并在轨枕上设置铁轨；

14、将监测箱设置于所述轨枕旁侧，利用所述信号传输光纤进行所述监测箱与所述分布式传感光纤的连接；

15、利用所述监测箱内部的光源为所述分布式传感光纤输出光信号，利用光电探测器接收所述光信号并转换为电信号，再通过数据采集器和传输控制系统将监测到的电信号传输给上位机计算监测轨枕状况。

16、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

17、采用本发明实施例所提供的道床质量智能监测系统，通过在轨枕下方增设一层铺设埋布由分布式传感光纤的混凝土感测层来与道床上的道砟接触，并通过信号传输光纤外接具有光源以及光电探测器、数据采集器和传输控制系统等信号获取传输组件的监测箱，实现与外部上位机之间的信号传输。在轨枕上铁轨有列车行驶，以及无列车行驶两种工况下，能够分别对轨枕的状态，例如是否存在轨枕裂隙等缺陷，以及轨枕下方的道砟空吊情况进行实时监测和缺陷定位，无需人工进行检测，有效解决相关技术中传统的道砟和轨枕监测方式存在的监测效率和准确性低的技术问题。

技术特征：

1.一种道床质量智能监测系统，其特征在于，包括：轨枕(1)、感应组件(2)和监测箱(3)，

2.根据权利要求1所述的道床质量智能监测系统，其特征在于，所述混凝土感测层(22)外侧设置有混凝土保护外壳(24)，所述混凝土保护外壳(24)的侧部设置有与所述分布式传感光纤(21)相匹配的光纤孔(241)。

3.根据权利要求2所述的道床质量智能监测系统，其特征在于，所述道床质量智能监测系统还包括保护钢筋(25)，所述保护钢筋(25)设置于所述混凝土保护外壳(24)内部且围绕所述分布式传感光纤(21)的铺设路径布置。

4.根据权利要求1所述的道床质量智能监测系统，其特征在于，所述道床质量智能监测系统还包括光纤耦合器(26)，所述分布式传感光纤(21)与所述信号传输光纤(23)通过所述光纤耦合器(26)可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的道床质量智能监测系统，其特征在于，所轨枕(1)设置有多个，多个所述轨枕(1)下方均对应设置有所述混凝土感测层(22)和所述分布式传感光纤(21)，多个所述分布式传感光纤(21)分别通过所述光纤耦合器(26)与所述信号传输光纤(23)连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的道床质量智能监测系统，其特征在于，所述监测箱(3)上设置有监测警示灯(35)，所述监测警示灯(35)与所述传输控制系统(34)通信连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述的道床质量智能监测系统，其特征在于，所述传输控制系统(34)为5g信号传输控制系统。

8.根据权利要求1至5任一项所述的道床质量智能监测系统，其特征在于，所述轨枕(1)与所述混凝土感测层(22)通过混凝土粘合剂层(27)粘合固定。

9.根据权利要求1至5任一项所述的道床质量智能监测系统，其特征在于，所述轨枕(1)为ⅲ型轨枕。

10.一种监测方法，基于权利要求1至5任一项所述的道床质量智能监测系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种道床质量智能监测系统和监测方法，属于铁道工程线路状态及轨枕健康智能监测领域。该监测系统包括轨枕、感应组件和监测箱，感应组件包括分布式传感光纤、混凝土感测层和信号传输光纤，分布式传感光纤环绕铺设于混凝土感测层内部，轨枕设置于混凝土感测层顶部。监测箱设置于轨枕旁侧，监测箱内部设置有光源、光电探测器、数据采集器和传输控制系统，光源和光电探测器分别通过信号传输光纤与分布式传感光纤连接，数据采集器与光电探测器连接，传输控制系统用于将数据采集器的数据传输至上位机。能够解决相关技术中传统的道砟和轨枕监测方式存在的监测效率和准确性低的技术问题。技术研发人员：陈成,张洪溢,张成卢,吴道坤,李飘隐,杜楠,杨子淼受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10