一种大风沙地区铁路健康监测装置及方法

本发明属于铁路道床积沙监测设备领域，尤其涉及一种大风沙地区铁路健康监测装置及方法。

背景技术：

1、我国西北地区分布着大量沙漠铁路，这些铁路时常受风沙威胁。风积沙会造成铁路道床板结，影响行车性能，甚至掩埋钢轨，造成火车脱轨等事故。现实情况是由于频发的风沙过境，使得漫长的铁路线路的风致积沙量的监测目前还是较为困难的。目前主要的工作还是依靠人工现场查勘，定期清理沙漠铁路道床积沙以保证铁路健康运营。因此，对于风沙较为严重区域的铁路，安装铁路健康监测装置对降低铁路维护成本和风致积沙预警具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种大风沙地区铁路健康监测装置及方法，用于实时监测铁路道床积沙，并对风沙严重地区的铁路健康做出预警。

2、本实发明采取的技术方案是：包括弹簧振动装置、支架、外壳、led发光器、接收处理装置和固联螺钉，其中弹簧振动装置和支架通过底座螺柱和定位螺母固定连接，支架和外壳通过固联螺钉固定连接，led发光器和接收处理装置利用胶接的方式被固连在外壳上，接收处理装置和led发光器以及平衡位置时的质量球安装在同一直线上，保证发光器发出的光线在质量球无遮挡时能被接收系统顺利接收到。

3、本发明所述弹簧振动装置包括质量球、弹簧、底座螺柱和定位螺母，其中质量球固定连接在弹簧的项部，弹簧的底部固定连接底座螺柱，该底座螺柱下部和定位螺母螺纹连接。

4、本发明所述支架包括底座和上支架，上支架的底端与底座固定连接。

5、本发明所述接收处理装置采用光敏三极管，作用是把接收到的光信号转化为指示信息或者计算机可处理的电信号。

6、一种采用大风沙地区铁路健康监测装置的监测方法，包括下列步骤：

7、(1)、通过连接螺栓组将整个监测装置固定在风沙较大铁路沿线监测点的枕木上；

8、(2)当列车经过时，带动弹簧振动装置中的质量球发生振动，这时，质量球偏离平衡位置，led发光器发出的光被接收处理装置所接收，接收处理装置中的光敏三极管受到光照后电路导通，指示灯发生闪烁，导通的电信号经过外部电路被计算机所获取，记录下通电时长；

9、(3)借助通电时长或指示灯的闪烁时长可以判断铁路轨道内积沙量，达到对铁路轨道内部积沙状况的实时监测。

10、本发明所述步骤(3)中，通电时长或指示灯的闪亮时长是：

11、

12、t——为列车经过后监测装置通电时长或指示灯闪亮时长；

13、k——为监测装置响应常数；

14、m——为系统的质量，

15、mt——为积沙后系统附加质量。

16、本发明的优点是结构新颖，使用机械弹簧振子作为振动特性感知单元，适应沙漠恶劣的气候条件，极大地降低了维修成本，使用光电感知作为系统信号的接收单元，极大地提高了该系统的响应速度，当轨道内有积沙量时，列车通过发生的振动特性发生改变，这时整个监测装置的附加质量mt增加，致使整个监测装置在较短的时间内回复到平衡位置，所以指示灯的闪亮时长会减少，这样通过监测整个系统的振动特性的变化就可以达到对铁路轨道内部积沙状况的实时检测了；操作方便，实用性强，可以监测道床积沙量，并对积沙量做出预警，同时可为铁路维护和积沙的清理工作带来便利，并且易于操作且成本较低，体积较小，易实施、可快速进行布设、性能可靠，可广泛地应用于大风沙环境中的铁路健康监测中。

技术特征：

1.一种大风沙地区铁路健康监测装置，其特征在于：包括弹簧振动装置、支架、外壳、led发光器、接收处理装置和固联螺钉，其中弹簧振动装置和支架通过底座螺柱和定位螺母固定连接，支架和外壳通过固联螺钉固定连接，led发光器和接收处理装置利用胶接的方式被固连在外壳上，接收处理装置和led发光器以及平衡位置时的质量球安装在同一直线上，保证发光器发出的光线在质量球无遮挡时能被接收系统顺利接收到。

2.根据权利要求1所述的一种大风沙地区铁路健康监测装置，其特征在于：所述弹簧振动装置包括质量球、弹簧、底座螺柱和定位螺母，其中质量球固定连接在弹簧的项部，弹簧的底部固定连接底座螺柱，该底座螺柱下部和定位螺母螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种大风沙地区铁路健康监测装置，其特征在于：所述支架包括底座和上支架，上支架的底端与底座固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种大风沙地区铁路健康监测装置，其特征在于：所述接收处理装置采用光敏三极管，作用是把接收到的光信号转化为指示信息或者计算机可处理的电信号。

5.采用如权利要求1～4任一项所述大风沙地区铁路健康监测装置的监测方法，其特征在于，包括下列步骤：

6.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，通电时长或指示灯的闪亮时长是：

技术总结
本发明涉及一种大风沙地区铁路健康监测装置及方法，属于铁路道床积沙监测设备领域。弹簧振动装置和支架固定连接，支架和外壳通过固联螺钉固定连接，LED发光器和接收处理装置利用胶接的方式被固连在外壳上，接收处理装置和LED发光器以及平衡位置时的质量球安装在同一直线上。优点是结构新颖，使用机械弹簧振子作为振动特性感知单元，适应沙漠恶劣的气候条件，极大地降低了维修成本，使用光电感知作为系统信号的接收单元，极大地提高了该系统的响应速度，操作方便，实用性强，可以监测道床积沙量，并对积沙量做出预警，同时可为铁路维护和积沙的清理工作带来便利，可广泛地应用于大风沙环境中的铁路健康监测中。

技术研发人员：黄宁,宋彦宏,谢建勇,徐立航,辛国伟,张洁,李选民,杨永清
受保护的技术使用者：兰州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13