列車超偏載和車輪踏面損傷的光纖光柵監(jiān)測技術.pdf

1、列車行車安全是鐵路運輸工作的重中之重。列車超載會損壞列車和路基，偏載會影響各車輪輪重的分配，當輪重減載率達到一定程度后，就會導致列車脫軌。車輪踏面的損傷會使行駛在鋼軌上車輪的質(zhì)心與鋼軌的相對高度發(fā)生變化，對鋼軌產(chǎn)生沖擊激勵。并且當列車高速運行時，較嚴重的踏面擦傷產(chǎn)生的輪軌沖擊載荷峰值有時可達到數(shù)百個千牛頓，這是列車行車安全的極大隱患。本論文通過光纖光柵傳感器陣列監(jiān)測車輪作用于鋼軌產(chǎn)生的動態(tài)應變特性研究列車超偏載和車輪踏面損傷，在技術上是

2、可行的，也是有意義的。
　　 光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)傳感器的最顯著特點是長期穩(wěn)定性好，不會產(chǎn)生電信號傳感器的零點漂移，另外它還具有高精度、高靈敏度、耐腐蝕和防電磁干擾、傳輸距離遠、適合動態(tài)在線監(jiān)測等突出優(yōu)點，因此通過測量鋼軌的應變進行列車的稱重和車輪踏面損傷的監(jiān)測，光纖布喇格光柵傳感器具有更多的優(yōu)勢。
　　 本課題首先對光纖光柵傳感技術在列車超偏載和車輪踏面損傷監(jiān)測中的理論依據(jù)做

3、了闡述，用實驗結果驗證了光纖光柵自身軸向應變的傳感特性。然后對監(jiān)測列車超偏載和車輪踏面損傷的光纖布喇格光柵傳感器的設計做了具體說明，包括光纖光柵應變和溫度補償傳感器的結構設計，并對裸光柵直接粘貼與采用FBG應變片的應變傳感特性在實驗室做了對比實驗，還討論了光纖布喇格光柵的應變、溫度補償傳感器的補償原理，并對FBG應變和溫度補償傳感器進行了標定實驗。最后詳細介紹了光纖光柵傳感器陣列的制作、安裝和光纖的保護等，以及鐵路現(xiàn)場傳感器陣列的安裝情