一种铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网制造方法与流程

本发明涉及铁路灾害监测系统上跨铁路的道路桥梁异物侵限探测设备制造领域，具体涉及一种铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网制造。

背景技术：

双电网传感器是高速铁路灾害监测系统异物侵限监测子系统的前端探测设备，对防止重大人员伤亡及财产损失起着至关重要的作用。双电网传感器的质量稳定性、可靠性、使用寿命以及抗极端天气等特性，关乎到高速铁路运行时的人身财产安全。

双电网传感器是伴随着我国兴起的高速铁路建设诞生的新生产品，其主要应用于公路横跨铁路的桥梁或隧道口等有异物侵限隐患的位置，在高速铁路建设伊始，此项技术处于初期推广及探索阶段，数量较少，结构相对复杂，材料为玻璃钢，故其前期生产制造工艺均采用手糊工艺制作。

手糊成型工艺是以加有固化剂的树脂混合液为基体，以玻璃纤维织物为增强材料，在涂有脱模剂的模具上以手工铺放结合，使二者粘接在一起，制造玻璃钢制品的一种工艺方法。基体树脂通常采用不饱和聚酯树脂或环氧树脂，增强材料通常采用无碱或中碱玻璃纤维织物。玻璃钢手糊工艺特点：

优点：

(1)批量小、形状复杂的产品的生产。

(2)设备简单、投资少、见效快。

缺点：

(1)质量稳定性跟工人的技术有关。生产出的产品次品率高，质量不稳定，每一批次之间的质量都不同。产品的尺寸精度不能保证，并且质量很难保证，

(2)生产效率低、速度慢、生产周期长、不宜大批量生产。

(3)手工铺设玻璃纤维，经常会出现玻璃纤维漏出产品表面。

(4)铺设电缆后再固化，其高温很有可能会使电缆绝缘皮失效。导致其中电缆短路，使得产品报废。同时手工工艺的产品，表面不均匀，厚薄不一。手糊工艺制成产品，其内部未增压，成型压力为接触压力，力学性能差，外表面粗糙、易老化开裂、次品率高。

目前我国高速铁路已近2.6万公里，异物侵限监测系统在各线路大力推广，双电网传感器技术升级换代已迫不及待，这就推出了新一代双电网传感器模压制造技术新工艺。

目前双电网传感器生产制造工艺均采用手工制作，生产周期长，质量稳定性及制造精度难以控制，浇筑过程中易造成内嵌传感电缆损伤，双电网外表面粗糙、易老化开裂、次品率高。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题，提供一种铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网制造方法，针对这种产品材料特点探索了热固性模压制作新工艺，将一定量的模压料加入预热的模具内，经加热加压固化成型塑料制品的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

步骤一，制造模具

所述铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网的制造模具包括结构对称设置的上模和下模，所述上模和下模均由间隙不同的方体格栅组成，所述方体格栅由方形长条通过平行和垂直相交的方式排列，模具型腔设置在方体格栅内部形成的格栅状腔体中，所述格栅状腔体的面与面的结合棱角均为圆角结构，所述格栅状腔体内方形长条腔体的垂直相交处为光滑的圆弧形过渡；方体格栅包括监测格栅和加固格栅，加固格栅分布在四周，形成上加固区、下加固区和两侧的连接区；监测格栅分布在中间形成监测区内，监测格栅间隔尺寸大于加固格栅尺寸。

步骤二，分割smc片材

将连续的smc片材剪裁成铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网框架形状；

步骤三，模压

将分割后的smc片材放入预热的模具内，施加压力使smc片材无间隙地填充满模腔，控制压力和温度使玻璃纤维会在树脂内部流动并逐渐固化成半成品；

步骤四，起模、修边除蜡

smc片材完全固化前将制品从模具内取出，修正半成品边角毛刺，除去多余的树脂蜡质；

步骤五，布线、胶注粘合、固化

将传感电缆线按照设计要求铺设在逐渐固化定型的半成品上并注入胶水将二者粘合，直至完全固化；

步骤六，打磨、浸漆

待电缆连同半成品完全固化成一体后，将其表面打磨光滑，然后进行表面浸漆处理。

本发明制造的产品铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网由格栅组成，所述格栅由方形长条通过平行和垂直相交的方式排列，格栅外壁面与面的结合棱角均为圆角结构，所述格栅内方形长条的垂直相交处为光滑的半圆弧形过渡；格栅包括监测格栅和加固格栅，加固格栅分布在四周，形成上加固区、下加固区和连接区；监测格栅分布在中间形成监测区，监测格栅间隔尺寸大于加固格栅尺寸。

本发明具有的有益效果：

(1)本发明工艺生产出的新型双电网传感器，达到产品尺寸精度高、质量稳定的效果；电性能指标合格率应达到100％，保证产品制作的一致性，克服手工制作出现的弊端，并满足异物侵限双电网传感器的技术要求。

(2)由于其产品由模压机(压力机)生产，产品质量稳定，产品尺寸精度高；生产效率高、速度快、适于大批量生产。

(3)制造中由于采用模压工艺，玻璃纤维会在树脂内部流动，不会出现纤维跑出产品表面外的情况；此外产品可以先固化，再进行铺设电缆，不会出现电缆绝缘皮由于高温失效的情况。

(4)制造中通过修边除蜡，使得表面漆和产品结合完全，不会出现暴晒后蜕皮、掉漆的情况；布线后常温灌胶固化，克服高温固化中对电缆的损伤，使得电缆导通性得到保证，并通过浸漆处理，使得产品表面光滑，并且浸漆层厚，防紫外能力强。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为本发明制造的产品结构示意图；

图3为本发明制造的产品局部放大示意图；

图4为本发明制造的产品在60m/s的风速下内应力分布云图；

图5为本发明制造的产品在60m/s的风速下形变分布云图；

图6为本发明制造的产品在110kg静载荷下的应力分布云图；

图7为本发明制造的产品在110kg静载荷下的形变分布云图；

图8为本发明制造的产品变形1:1的真实视图；

图9为本发明制造的产品变形1:18的形变放大视图；

图10为制造模具的上模和下模成型整体结构示意图；

图11为制造模具的上模和下模成型结合面结构示意图；

图12为制造模具的图11中虚线标记的放大示意图。

图中：1-上模；2-下模；3-连接区；4-监测区；5-上加固区；6-下加固区；9-方体格栅。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做进一步说明。

本发明提供一种铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网制造方法，针对这种产品材料特点探索了热固性模压制作新工艺，将一定量的模压料加入预热的模具内，经加热加压固化成型塑料制品的方法。

其基本过程是：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。其生产流程图参考图1，产品的结构及性能测试如图2-9所示。

如图1所示，一种铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网制造方法如下：

步骤一，制造模具

参考图10，图11和图12，铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网的制造模具包括结构对称设置的上模1和下模2，所述上模1和下模2均由间隙不同的方体格栅9组成，所述方体格栅9由方形长条通过平行和垂直相交的方式排列，模具型腔设置在方体格栅9内部形成的格栅状腔体中，所述格栅状腔体的面与面的结合棱角均为圆角结构，所述格栅状腔体内方形长条腔体的垂直相交处为光滑的圆弧形过渡；方体格栅9包括监测格栅和加固格栅，加固格栅分布在四周，形成上加固区5、下加固区6和两侧的连接区3；监测格栅分布在中间形成监测区4内，监测格栅间隔尺寸大于加固格栅尺寸。

模具的上下表面依据产品成型特点，包含有上下左右若干组间隔设置的监测区4、连接区3及上加固区5、下加固区6，监测区4包含若干方形孔，孔连接区之间有光滑圆弧过渡，保证脱模时产品表面光滑平整度；连接区3及上加固区5、下加固区6包含若干小方形孔，孔各过渡处均为圆弧过渡，该模具采用可加工性及表面处理性能良好的45#钢，实现表面比较光滑，可保证监测网复杂结构的顺利脱模。

传统手工简易模具制作简单，对产品监测区4、连接区3及上加固区5、下加固区6各方孔倒圆角加工精度要求不高，所以加工成型产品毛刺多，玻璃钢产品特性决定了打磨效果不是很理想，表面粗糙、质地不均匀，气孔夹杂现象突出，不能达到产品技术性能要求。而本发明的各方孔孔角及与上下结合面截面即横截面为半圆弧形，保证产品脱模顺利及表面光洁度，同时在高压力作用可实现树脂与纤维及监测电缆的良好结合，提高了产品整体的抗剪切性能。其中下模模具产品成型有效深度18～20mm，优选深度18mm，有效成型腔为1000×2000(mm)。上模压铸时控制电缆在产品中深度为9mm，在监测网中心位置，保证不跑偏。

产品模具结构合理，安装方便，适用预警大规模双电网传感器用监测网生产，对降低产品生产成本、保证产品质量具有重要意义。

步骤二，分割smc片材

将连续的smc片材剪裁成铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网框架形状，所述smc片材以加有固化剂的树脂混合液为基体，以玻璃纤维织物为增强材料。

步骤三，模压

将分割后的smc片材放入预热的模具内，施加压力使smc片材无间隙地填充满模腔，控制压力和温度使玻璃纤维会在树脂内部流动并逐渐固化成半成品。

步骤四，起模、修边除蜡

smc片材完全固化前将制品从模具内取出，修正半成品边角毛刺，除去多余的树脂蜡质。修边除蜡，可以使得表面漆和产品结合完全。不会出现暴晒后蜕皮、掉漆的情况。

步骤五，布线、胶注粘合、固化

将传感电缆线按照设计要求铺设在逐渐固化定型的半成品上并注入胶水将二者粘合，直至完全固化。布线后灌胶固化，为常温固化。可以使得电缆导通性得到保证。

步骤六，打磨、浸漆

待电缆连同半成品完全固化成一体后，将其表面打磨光滑，然后进行表面浸漆处理。浸漆使得产品表面光滑，并且浸漆层厚，防紫外能力强。

步骤七，质检、包装、入库

后续每一个产品会进行质检，最后才会打包入库。

双电网传感器模压工艺优点如下：

由于其产品由模压机生产，产品质量稳定，产品尺寸精度高；生产效率高、速度快、适于大批量生产。此外由于采用模压工艺，玻璃纤维会在树脂内部流动，不会出现纤维跑出产品表面外的情况。产品生产中先固化，再进行铺设电缆。不会出现电缆绝缘皮由于高温失效的情况。针对此玻璃钢产品，采用1800吨的压力机提供压力。产品表面光滑，可将企业商标印于其上。

该制作工艺可保证产品制作的一致性，克服手工制作出现的弊端。生产出的新型双电网传感器，达到产品尺寸精度高、质量稳定的效果；电性能指标合格率应达到100％；并满足异物侵限双电网传感器的技术要求。

在铁路灾害监测系统集成项目中推广应用，并将其推广至既有线灾害监测系统大修改造项目。

参考图2和图3，本发明制造的产品铁路灾害监测系统双电网传感器用监测网由格栅组成，所述格栅由方形长条通过平行和垂直相交的方式排列，格栅外壁面与面的结合棱角均为圆角结构，所述格栅内方形长条的垂直相交处为光滑的半圆弧形过渡；格栅包括监测格栅和加固格栅，加固格栅分布在四周，形成上加固区、下加固区和连接区；监测格栅分布在中间形成监测区，监测格栅间隔尺寸大于加固格栅尺寸。

通过ansys仿真软件的模拟，其产品力学性能得以保证。

为了验证我们的材料能够达到所要求的力学强度要求，我们通过有限元计算，进行了60m/s的风速模拟，以及进行110kg静载荷模拟。结果发现完全可以符合所需要的力学要求

本发明制造的产品在60m/s(216km/h)风速下仿真结果参考图4和图5.

由图4云图中可看出，网片应力最大处在6个支撑点附近，并且最大的应力只有46mpa，远小于材料的应力极限。

由图5云图中可看出，网片变形最大处在网片的上面边沿处，最大变形为8.5mm，相对1m×2m的产品而言，变形不到1％。

本发明制造的产品在110kg静载荷加载下的仿真结果参考图6和图7.

由图6和图7中可看出，网片应力最大处在依旧在6个支撑点附近，并且最大的应力为31mpa，远小于材料的应力极限。

本发明制造的产品变形1:1的真实视图和变形1:18的形变放大视图参考图8和图9.

由图8和图9中可看出，网片变形最大处在网片的上面边沿处，最大变形为3.2mm，相对1m×2m的产品而言，变形不到5‰。

通过以上分析：

1.流程工艺

通过一整套的工艺流程验证我们可符合产品产量要求并且此套工艺可确保产品质量合格。

2.结构强度要求

模压工艺能够符合产品要求(压力295kg/cm³)，通过ansys仿真，其变形和应力实验完全在材料承受范围内。

3.抗老化要求

使用聚氨酯表面漆进行表面处理，在对抗紫外线，抗老化方面性能经过10年同类及相似运行环境条件下产品应用未发现掉漆老化等现象。

本工艺生产的产品无论是从结构还是外观上均满足铁路灾害监测要求，具有广泛的推广应用价值。