光纖傳感技術(shù)在鐵路中的應(yīng)用

1、碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,光纖傳感技術(shù)在鐵路監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究,導(dǎo) 師: 報(bào)告人： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 方 向：,選題背景和意義,研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),研究?jī)?nèi)容簡(jiǎn)介,難點(diǎn)分析,論文進(jìn)度安排,報(bào) 告 內(nèi) 容,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2015級(jí)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2015級(jí)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,,選 題 的 意 義,光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于鋼軌監(jiān)測(cè)具有特定優(yōu)勢(shì),選題的背景和意義,華東交通大學(xué)信

2、息工程學(xué)院2015級(jí)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,選題的背景和意義,鋼軌是軌道的重要部件，由于常年暴露在外，會(huì)受到環(huán)境的影響，尤其是鋼軌在受溫度變化時(shí)，在鋼軌中會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，由于應(yīng)力影響鋼軌會(huì)發(fā)生扭曲現(xiàn)象。產(chǎn)生的鋼軌變形都可能導(dǎo)致列車出軌，發(fā)生事故。在鐵路線路的一些地方，對(duì)鋼軌進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以得到軌道的實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過(guò)對(duì)軌道狀態(tài)分析發(fā)出預(yù)警信息，這樣可以提升整個(gè)鐵路運(yùn)營(yíng)的安全性與可靠性。,研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),起始,發(fā)展,現(xiàn)狀,,,光纖光柵在

3、軌道狀態(tài)監(jiān)測(cè)最早應(yīng)用是在香港理工大學(xué)，在監(jiān)測(cè)區(qū)安裝光纖光柵傳感器，并建立結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以得到輪軸計(jì)數(shù)、軌道震動(dòng)和輪軌耦合的實(shí)際情況。,世界各國(guó)相繼把光纖傳感器應(yīng)用到橋梁、隧道、鐵路等工程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、應(yīng)力、ph等變量，用于建筑物的長(zhǎng)期安全監(jiān)測(cè)。,光纖傳感技術(shù)應(yīng)用到了鐵路諸多設(shè)施和裝備的監(jiān)測(cè)中,包括車輛狀態(tài)、車輛結(jié)構(gòu)、軌道狀態(tài)、軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、線路的中橋梁險(xiǎn)道等基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測(cè)。,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2

4、015級(jí)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,研究主要內(nèi)容,①通過(guò)檢測(cè)光纖光柵反射波長(zhǎng)的偏移量來(lái)對(duì)外界參量進(jìn)行測(cè)量。②找到鋼軌中的應(yīng)變監(jiān)測(cè)的最佳位置，提出鋼軌變監(jiān)測(cè)中的光纖光柵傳感器的布設(shè)方法。③提出計(jì)算模型，由該模型可以直接計(jì)算出應(yīng)變量。④設(shè)計(jì)出基于光纖光柵的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2015級(jí)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,研究主要內(nèi)容,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2015級(jí)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,光纖布拉格光柵傳輸理論,在傳感領(lǐng)域，最

5、常用的光纖光柵是一種周期性的光纖Bragg光柵，它的結(jié)構(gòu)特性是：光柵柵格周期沿軸向均勻,光柵沿徑向各個(gè)位置處的折射率調(diào)制相等。當(dāng)寬帶光波信號(hào)在進(jìn)入到FBG中時(shí)，F(xiàn)BG僅僅是將滿足布拉格公式的光波信號(hào)反射回來(lái)，而其他波段的光波信號(hào)則不受影響,繼續(xù)沿光纖向前傳輸,,為光纖纖芯處等效折射率， 為光柵周期,任何對(duì)FBG的外界影響,如溫度、應(yīng)變等,都會(huì)致使FBG諧振中心波長(zhǎng)發(fā)生變化,對(duì)比變化前后的中心波長(zhǎng),即可測(cè)定出受外界物理參量影響的程度,這

6、就是FBG傳感的基本機(jī)理,研究主要內(nèi)容,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2015級(jí)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,鋼軌的受力情況與鋼軌變形分析,作用在鋼軌上的外力，可以分為垂直于鋼軌的垂向力、橫向力及沿鋼軌縱軸方向的軸向力三種，如下圖所示。,研究主要內(nèi)容,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2015級(jí)碩士研究生學(xué)位論文開題報(bào)告,鋼軌的受力情況與鋼軌變形分析,橫向力是指軌道平面上與軌道方向垂直的水平力。垂向力包括靜輪載和動(dòng)輪載。軸向力也稱縱向力，包括列車運(yùn)行時(shí)輪

7、軌之間的摩擦縱向力和制動(dòng)力、列車在坡道上自身重力的縱向分力、爬行力以及溫度力。其中，溫度力是當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，鋼軌會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，而鋼軌受扣件和軌枕的約束,不能自由伸縮，因而在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。鋼軌爬行力是鋼軌在動(dòng)載荷作用下發(fā)生波浪形燒曲時(shí)產(chǎn)生的力。溫度力是縱向力的主要部分,鋼軌溫度變化產(chǎn)生的溫度力有時(shí)候會(huì)使鋼軌發(fā)生漲軌或斷軌，會(huì)給列車運(yùn)行造成的嚴(yán)重威脅。,鋼軌在外力的作用下引起的變形，主要有：(1) 列車載荷與軌枕、扣件反向約束作

8、用下的鋼軌變形；(2) 列車的橫向力會(huì)使鋼軌在水平方向發(fā)生變形；(3) 溫度變化引起的沿鋼軌縱向的溫度力與軌枕、扣件的作用造成鋼軌變形。,難點(diǎn)分析,光纖傳感技術(shù)與通信、軟件、力學(xué)、車輛工程等其他學(xué)科的結(jié)合,找出最佳的檢測(cè)位置。給出溫度對(duì)光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度影響解決方案，提出一種光纖光柵傳感器在鋼軌上的布設(shè)方案。,監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的搭建,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)的Matlab編程實(shí)現(xiàn),華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院2015級(jí)碩士研