极寒地区无砟轨道温度及变形监测光纤光栅传感器安装方法研究.pdfVIP

研究与探讨 极寒地区无砟轨道温度与变形监测光纤光栅传感器安装方法研究 郭成满 等 极寒地区无砟轨道温度与变形监测 光纤光栅传感器安装方法研究 郭成满：西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，硕士研究生，四川 成都，610031 杨荣山：西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，副教授，四川 成都，610031 摘 要：为提出极寒地区传感器安装的合理方 案，建立线-板-桥（路基）计算模型，得出 高温差时轨道结构的各种变形。通过工程实践 经验，总结采用光纤光栅传感器监测高速铁路 无砟轨道结构温度与变形的原理与方法，并探 索各类温度、应变、位移传感器的现场安装方 法，最后针对极寒地区光纤光栅传感器安装冬 季施工提出实用建议。 关键词：极寒地区；无砟轨道；温度；变形； 因此，为保证极寒地区线路状况安全、提高运输效率， 光纤光栅传感器 [2-4] 监测线路状况的实时性、稳定性和准确性尤为关键 。 基于光纤光栅的轨道监测技术是轨道安全监测的主 中图分类号：U213.2 文献标识码：A 流技术，传统的电传感器（应变片）由于易受电磁、低 文章编号：1001-683X（2015）06-0056-06 温干扰，在极寒地区高铁轨道温度与变形监测中不予使 用。光纤光栅传感器具有抗磁干扰、工作范围广、体积 小、易安装、防腐蚀、耐潮湿等优点，在工程监测方面 [5-8] 应用广泛 。针对极寒地区，研究采用光纤光栅传感器 对高铁轨道温度与变形监测及光纤光栅传感器的安装方 0 引言 法设计。 近年来，我国高速铁路飞速发展，从京津城际铁 1 极寒地区轨道结构变形模拟计算 路、武广高铁、京沪高铁开通运营，到哈大高铁开通， 我国已跨入“高铁时代”。预计到2020年，我国时速 为明确传感器量程的选择及传感器安装时的预留空 [1] 200 km及以上的客运专线将超过1.8万km ，其中不乏 间大小，结合监测实验的实际情况，分别选取路基地段 建在我国东北极寒地区的。我国东北黑龙江地区最低气 （30 m）和桥梁地段（6跨32 m简支梁），基于无缝线 温可达-40 ℃以下，低温使混凝土轨道结构受到冻胀影 路基本原理和CRTSⅠ型板式无砟轨道的结构，建立线- 响，从而出现温度裂缝和干缩裂缝；冬夏温差可达80 ℃ 板-桥（路基）计算模型（见图1），计算分析轨道结构 以上，高温差使钢轨产生巨大应力，使钢轨膨胀变形。 的变形。 基金项目：国家自然科学基金资助项目。 - 56 - CHINESE RAILWAYS 2015/06 极寒地区无砟轨道温度与变形监测光纤光栅传感器安装方法研究 郭成满 等 研究与探讨 段钢轨最大位移为0.04 mm。由图4（c）、（d）可知， 钢轨 扣件 轨道板 桥梁段轨道