試析光柵光纖傳感軌道狀態(tài)監(jiān)測的與運(yùn)用論文代寫代發(fā)

1、試析光柵光纖傳感軌道狀態(tài)監(jiān)測的與運(yùn)用論文代寫代發(fā)    光柵垂向力監(jiān)測裝置為基礎(chǔ),構(gòu)建了光纖光柵閉塞系統(tǒng),針對閉塞系統(tǒng)中最為核心的實(shí)時(shí)計(jì)軸不足,通過實(shí)測數(shù)據(jù)的反復(fù)淺析和現(xiàn)場驗(yàn)證,找出了一種準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的計(jì)軸算法,該算法結(jié)合在計(jì)軸點(diǎn)布置多個(gè)光纖光柵垂向力監(jiān)測裝置,能解決停車、倒車等困擾計(jì)軸的難題。在京廣線某站建立了實(shí)測點(diǎn),目前該實(shí)測點(diǎn)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)200000軸僅誤計(jì)1軸的計(jì)軸摘要：作為國家重大生命線工程系統(tǒng),軌道交通的運(yùn)轉(zhuǎn)安全對保障國家公共安全、維持社會穩(wěn)定、推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)展都至關(guān)重要,軌道交通工程結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)安全和可持續(xù)進(jìn)展已成為了迫切的國家重大戰(zhàn)略需求。面向軌

2、道結(jié)構(gòu)工程健康情況實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)是保證運(yùn)輸安全的有效手段。然而,由于我國幅員遼闊,軌道交通線路跨越區(qū)域廣、利用環(huán)境多變,相比世界其他國家對檢測技術(shù)的有更多的要求,另外傳統(tǒng)電類檢測在復(fù)雜環(huán)境下長期利用易損壞或發(fā)生零點(diǎn)漂移等現(xiàn)象,并且電類傳感器的信號傳輸距離近,不易組成大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò),將其用于軌道狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測將有著著難以克服的論述和技術(shù)方面瓶頸。光纖光柵傳感技術(shù)的不斷進(jìn)展為解決該難題提供了有效的途徑,但是目前我國尚缺乏面向光纖傳感軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測全面地、系統(tǒng)地探討,特別是面向高速無砟軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)的光纖傳感監(jiān)測探討更加匱乏。針對上面陳述的不足,本論文利用光纖傳感技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)和軌道工程技術(shù)的

3、交叉優(yōu)勢,依據(jù)軌道動(dòng)力學(xué)淺析的結(jié)果,研制軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測的傳感裝置,構(gòu)建適合軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測的光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),探討了光纖傳感閉塞系統(tǒng)、超偏載及車輪損傷識別系統(tǒng)以及無砟軌道多參量監(jiān)測系統(tǒng)的工程化實(shí)現(xiàn),相關(guān)探討成果在鐵路線路得到了運(yùn)用,本論文的主要探討如下：(1)依據(jù)車輛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建立了車輛模型；軌道模型選用了連續(xù)彈性離散點(diǎn)支承梁軌道模型。傳統(tǒng)有限元淺析策略求解歷程中若沒有足夠的約束條件,無法進(jìn)行淺析求解,針對這一不足,探討基于向量式結(jié)構(gòu)和固體力學(xué)論述提出的新的結(jié)構(gòu)淺析策略-向量式有限元法,該策略能避開剛度矩陣方程的求解,原理簡單,易于編程實(shí)現(xiàn),將向量式有限元法引入到了軌道的數(shù)值淺析之中,

4、結(jié)合赫茲非線性彈性接觸論述將車輛和軌道數(shù)值模擬統(tǒng)一了起來。利用該淺析策略,分別以軌道結(jié)構(gòu)在不同載重和速度的車輛的作用下,對鋼軌垂向應(yīng)變的規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬,模擬的結(jié)果顯示,在軸重為40噸的重載車輛的作用下,鋼軌軸向應(yīng)變的最大變化幅度為382.6,在輕為2噸的工程車的作用下,鋼軌應(yīng)變的最大幅度為19.1,在車輛以速度為350km/h駛過時(shí),信號的3dB寬度約為6ms。這些結(jié)果將會為傳感元件的分辨率、量程,以及傳感監(jiān)測儀表的采樣頻率的設(shè)計(jì)提供直接依據(jù)。(2)在淺析光纖Bragg光柵(Fiber Bragg Grating,簡稱FBG)傳感原理的基礎(chǔ)上,淺析了CFBG的傳感原理,并設(shè)計(jì)了一種基于光纖啁

5、啾光柵(Chirped Fiber Bragg Grating,簡稱CFBG)的傳感解調(diào)策略,該策略采取的是強(qiáng)度型傳感檢測方式,這樣可以不采取昂貴的F-P腔,能夠有效的降低設(shè)計(jì)難度和制作成本。光電探測器可以實(shí)現(xiàn)高速的轉(zhuǎn)換,以而使光強(qiáng)型解調(diào)系統(tǒng)能夠具備比波長型更高的解調(diào)速度。基于CFBG傳感解調(diào)策略可以作為FBG傳感檢測策略的一種補(bǔ)充和改善。(3)分別針對輪軌垂向力,鋼軌溫度力以及軌道結(jié)構(gòu)間位移,淺析了各自監(jiān)測的必要性,依據(jù)不同的需求,設(shè)計(jì)了對應(yīng)的傳感結(jié)構(gòu),著重設(shè)計(jì)了軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測中需要用到的幾種FBG傳感探頭,主要包括光纖光柵應(yīng)變片、溫度片以及位移裝置。并詳細(xì)地說明了各自監(jiān)測策略。詳細(xì)地介紹

6、了光纖光柵傳感軌道狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì),以FBG傳感器為基礎(chǔ)建立的光纖光柵軌道狀態(tài)監(jiān)測傳感網(wǎng)絡(luò)采取了波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing,簡稱WDM)加空分復(fù)用(Space Division Multiplexing,簡稱SDM)的混合復(fù)用策略,構(gòu)建了多通道、大容量的光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)光纖光柵軌道狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的總體布局,闡明了監(jiān)測系統(tǒng)軟件的功能實(shí)現(xiàn)和工作流程。(4)以光纖光柵垂向力監(jiān)測裝置為基礎(chǔ),構(gòu)建了光纖光柵閉塞系統(tǒng),針對閉塞系統(tǒng)中最為核心的實(shí)時(shí)計(jì)軸不足,通過實(shí)測數(shù)據(jù)的反復(fù)淺析和現(xiàn)場驗(yàn)證,找出了一種準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的計(jì)軸算法,該算法結(jié)合在計(jì)軸點(diǎn)布置多個(gè)光纖光柵

7、垂向力監(jiān)測裝置,能解決停車、倒車等困擾計(jì)軸的難題。在京廣線某站建立了實(shí)測點(diǎn),目前該實(shí)測點(diǎn)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)200000軸僅誤計(jì)1軸的計(jì)軸性能指標(biāo)。(5)通過淺析超偏載監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求,并分別對其硬件和軟件構(gòu)架進(jìn)行了詳細(xì)的說明。確立了超偏載狀態(tài)的判定策略,并依據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行淺析,以光纖光柵傳感輪軌垂向力監(jiān)測裝置為基礎(chǔ),建立了一種提取動(dòng)態(tài)輪重的策略。該策略能在不轉(zhuǎn)變軌道結(jié)構(gòu)情況下,直接安裝,實(shí)測數(shù)據(jù)表明：。    .1探討目的和作用15-171.2國內(nèi)外探討近況17-231.2.1光纖傳感技術(shù)探討近況17-201.2.2輪軌耦合動(dòng)力作用監(jiān)測近況20-211.2

8、.3光纖傳感技術(shù)在鐵路領(lǐng)域運(yùn)用探討近況21-231.3主要探討內(nèi)容和革新點(diǎn)23-281.3.1主要探討內(nèi)容23-251.3.2技術(shù)線路25-271.3.3革新點(diǎn)27-28第2章輪軌耦合動(dòng)力作用淺析28-542.1引言282.2輪軌作用淺析在未對有砟軌道路基進(jìn)行平整,未轉(zhuǎn)變軌道結(jié)構(gòu)的前提下,當(dāng)列車時(shí)速在不高于20km/h時(shí),能保證測量誤差小于4.0%。對于車輪損傷的判斷,則利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,簡稱EMD)策略對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行本征模函數(shù)(Intrinsic Mode Function,簡稱IMF)分解,以分解后的IMF中易于將損傷信息提取出來。

9、(6)針對光纖傳感無砟軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)在線監(jiān)測的需求,利用在前面章節(jié)中設(shè)計(jì)的鋼軌溫度力監(jiān)測裝置、軌溫監(jiān)測裝置、軌道結(jié)構(gòu)間位移監(jiān)測裝置,依據(jù)武廣高鐵某大橋道岔區(qū)板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了傳感器的布局,搭建了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng),取得了一些具有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。將光纖光柵傳感技術(shù)引入到無砟軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)在線監(jiān)測中具有重大的作用,在國內(nèi)尚屬首次運(yùn)用,利用監(jiān)測的結(jié)果,可以直觀的了解到軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化,這能為無砟軌道的設(shè)計(jì)和施工提供參考。    關(guān)鍵詞：光纖光柵傳感論文 光纖啁啾光柵(CFBG)論文 輪軌耦合論文 動(dòng)態(tài)監(jiān)測論文 無砟軌道多參量監(jiān)測論文 

10、0;       摘要5-8Abstract8-15第1章 緒論15-281.1 探討目的和作用15-171.2 國內(nèi)外探討近況17-231.2.1 光纖傳感技術(shù)探討近況17-201.2.2 輪軌耦合動(dòng)力作用監(jiān)測近況20-211.2.3 光纖傳感技術(shù)在鐵路領(lǐng)域運(yùn)用探討近況21-231.3 主要探討內(nèi)容和革新點(diǎn)23-281.3.1 主要探討內(nèi)容23-251.3.2 技術(shù)線路25-271.3.3 革新點(diǎn)27-28第2章 輪軌耦合動(dòng)力作用淺析28-542.1 引言282.2 輪軌作用淺析模型28-322.2.1 車輛模型28-312.2.2

11、 軌道模型31-322.3 向量式有限元32-442.3.1 向量式有限元的基本概念32-332.3.2 向量式有限元的基本原理33-412.3.3 向量式有限元淺析的基本流程41-422.3.4 向量式有限元的淺析算例42-442.4 輪軌耦合作用數(shù)值淺析44-472.4.1 車輛模型數(shù)值淺析44-462.4.2 軌道模型數(shù)值淺析46-472.5 輪軌耦合動(dòng)力作用仿真淺析結(jié)果47-532.6 本章小結(jié)53-54第3章 軌道狀態(tài)監(jiān)測中的光纖光柵傳感技術(shù)54-773.1 引言54-553.2 光纖光柵傳感原理55-623.2.1 光纖光柵傳感基本原理55-563.2.2 FBG溫度傳感原理56-

12、573.2.3 FBG應(yīng)變傳感特性57-593.2.4 CFBG傳感原理59-623.3 軌道狀態(tài)監(jiān)測中的光纖光柵傳感解調(diào)策略62-693.3.1 FBG解調(diào)策略62-633.3.2 CFBG傳感解調(diào)策略63-693.4 軌道狀態(tài)監(jiān)測中光纖光柵傳感探頭的研制69-763.4.1 光纖光柵制作69-713.4.2 光纖光柵溫度探頭71-723.4.3 光纖光柵應(yīng)變探頭72-743.4.4 光纖光柵位移傳感器74-763.5 本章小結(jié)76-77第4章 光纖傳感軌道狀態(tài)監(jiān)測策略及系統(tǒng)77-944.1 引言774.2 輪軌耦合監(jiān)測策略77-814.2.1 輪軌耦合監(jiān)測的必要性77-784.2.2 光纖

13、光柵傳感輪軌耦合垂向力監(jiān)測策略78-814.3 溫度力監(jiān)測策略81-864.3.1 鋼軌溫度力監(jiān)測的必要性81-824.3.2 鋼軌溫度力的監(jiān)測策略82-864.4 軌道結(jié)構(gòu)間位移監(jiān)測策略86-874.4.1 軌道結(jié)構(gòu)間位移監(jiān)測的必要性864.4.2 軌道結(jié)構(gòu)間位移監(jiān)測的策略86-874.5 光纖光柵傳感實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)87-934.5.1 光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)87-914.5.2 光纖光柵傳感軌道狀態(tài)監(jiān)測軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)91-934.6 本章小結(jié)93-94第5章 光纖光柵傳感閉塞系統(tǒng)94-1195.1 引言94-955.2 光纖光柵傳感閉塞系統(tǒng)基本原理955.3 光纖光柵傳感閉塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作歷

14、程95-985.4 光纖光柵閉塞系統(tǒng)的數(shù)據(jù)淺析與處理98-1085.4.1 數(shù)據(jù)淺析98-1005.4.2 數(shù)據(jù)處理100-1085.5 工程運(yùn)用實(shí)例108-1175.5.1。        工程概況1085.5.2 傳感網(wǎng)絡(luò)布局108-1115.5.3 光纖光柵閉塞系統(tǒng)的軟件框架111-1165.5.4 光纖傳感閉塞系統(tǒng)故障導(dǎo)向安全設(shè)計(jì)116-1175.6 本章小結(jié)117-119第6章 光纖光柵超偏載及車輪損傷識別系統(tǒng)119-1326.1 引言1196.2 光纖光柵傳感超偏載及車輪損傷識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)119-1216.2.1 硬件案例119-1206.2.2 軟件結(jié)構(gòu)120-1216.3 超偏載監(jiān)測數(shù)據(jù)處理策略探討121-1246.3.1 車輛重量的計(jì)量策略121-1226.3.2 超載/偏載判定標(biāo)準(zhǔn)1226.3.3 動(dòng)態(tài)輪重信息提取策略122-1246.4 超偏載系統(tǒng)實(shí)測效果與淺析124-1266.5 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解126-12