本發(fā)明涉及火車動(dòng)態(tài)稱重領(lǐng)域，特別是涉及一種火車動(dòng)態(tài)稱重方法及裝置。

背景技術(shù)：

鐵路運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，而運(yùn)輸安全又是鐵路運(yùn)輸?shù)闹刂兄?。然而，由于?jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，長期以來鐵路貨運(yùn)車輛存在嚴(yán)重的超載、偏載等不合理運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)象，列車長期處在超載與偏載狀態(tài)下，將嚴(yán)重?fù)p壞鐵路設(shè)施，縮短鐵路的使用壽命，同時(shí)也會(huì)影響火車行車安全；又由于列車的車輪及軸受力不均，車輪踏面會(huì)出現(xiàn)不圓度、多邊形化、裂紋等故障，這些故障會(huì)導(dǎo)致高頻沖擊振動(dòng)，使鋼軌垂向的沖擊力增大，不但會(huì)降低列車的舒適性，產(chǎn)生較大的噪聲，而且車輪及軸由于長期處于疲勞狀態(tài)，斷軸、切軸、爬軌和火車顛覆等事故常有發(fā)生。所以，火車稱重及周期性地進(jìn)行車輪踏面探傷以消除事故隱患，已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國共同矚目的重要問題。

目前使用最廣泛的對(duì)鐵路貨車稱重、超載、偏載情況的檢測是基坑斷軌式檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)雙向檢測。但由于該系統(tǒng)斷軌的特點(diǎn)，列車要限速通過，給鐵路列車提速造成了很大的障礙，而且該系統(tǒng)安裝復(fù)雜且成本較高。近幾年來，對(duì)稱重、超載與偏載的檢測技術(shù)取得了一定的發(fā)展和成績，尤其是應(yīng)用了電應(yīng)變式傳感器計(jì)量理論研制的無基坑、不斷軌式稱重、超載與偏載檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了新的突破，計(jì)量速度和計(jì)量精度都在很大程度上得到了提高。然而，傳統(tǒng)電應(yīng)變式傳感器，需要用不同的電式應(yīng)變傳感器分別對(duì)鐵軌的不同部位進(jìn)行檢測，而且受到位置、時(shí)間等因素限制。同時(shí)當(dāng)火車以大于60千米/小時(shí)的速度通過時(shí)，振動(dòng)較大，影響測量的精度，另外傳統(tǒng)電應(yīng)變式傳感器存在著靈敏度低和零點(diǎn)漂移大的問題，大應(yīng)變狀態(tài)下具有較大的非線性，還存在電磁干擾、耐腐蝕能力差、允許通過速度低等缺陷。

目前國內(nèi)對(duì)火車輪踏面的檢測很大程度上依賴于人工，檢測技術(shù)落后，工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，并容易產(chǎn)生人為檢測誤差，無法快速、準(zhǔn)確掌握輪對(duì)狀態(tài)，同時(shí)不便于信息管理。另外一種對(duì)于車輪踏面探傷常用的方法是磁粉探傷法。磁粉探傷是一種探測工件表面缺陷的無損檢測方法，其特點(diǎn)是靈敏度高，操作簡單。但當(dāng)用于檢查車輪時(shí)，只能探測其表面極淺的范圍，且判傷要靠人工進(jìn)行，所以該方法僅適用于車輪的靜態(tài)手工探傷。在車輪不解體的情況下，由于車輪被其他部件和鐵軌底支遮擋，因此對(duì)車輪及其踏面進(jìn)行完全的磁粉檢查是不可能的。磁粉探傷法只適用于在車輪生產(chǎn)廠或較大的路內(nèi)維修廠，對(duì)組裝前或解體后的車輪的檢驗(yàn)，一般用來檢查輪輞和輔板的表面缺陷。

綜上所述，以目前的技術(shù)來說，鐵路車輛稱重與車輪踏面探傷一般都是分開進(jìn)行，且無法達(dá)到車輛快速動(dòng)態(tài)稱重和動(dòng)態(tài)車輪踏面探傷，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種火車動(dòng)態(tài)稱重方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)火車實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)快速稱重的目的，并且在此稱重過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)火車進(jìn)行實(shí)時(shí)車輪踏面探傷的效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種火車動(dòng)態(tài)稱重方法，包括：

開啟n個(gè)光纖光柵傳感器組，所述n為正整數(shù)，每個(gè)所述光纖光柵傳感器組包括四個(gè)光纖光柵傳感器；所述光纖光柵傳感器組以兩個(gè)光纖光柵傳感器為一組安裝在鐵軌底支的內(nèi)外兩側(cè)；

當(dāng)火車經(jīng)過時(shí)，獲取所述光纖光柵傳感器組產(chǎn)生的波長偏移量；

將所述波長偏移量轉(zhuǎn)換成火車載重信息；

判斷所述火車載重信息是否符合火車載重限制條件，得到第一判斷結(jié)果；

若所述第一判斷結(jié)果表示為所述火車載重信息符合火車載重限制條件，則確定所述火車正常行駛；

若所述第一判斷結(jié)果表示為所述火車載重信息不符合火車載重限制條件，則確定所述火車異常行駛。

可選的，所述若所述第一判斷結(jié)果表示為所述火車載重信息不符合火車載重限制條件，具體包括：

所述火車載重信息包括軸重信息和車輪載重信息；

根據(jù)所述軸重信息計(jì)算得到火車載重量；

判斷所述火車載重量是否超出預(yù)設(shè)的火車載重閾值，得到第二判斷結(jié)果；

若所述第二判斷結(jié)果表示為所述火車載重量超出預(yù)設(shè)的火車載重閾值，則確定所述火車超載。

可選的，所述根據(jù)所述軸重信息計(jì)算得到火車載重量，之后還包括：

判斷所述車輪載重信息是否超出預(yù)設(shè)的火車車輪載重閾值，得到第三判斷結(jié)果；

若所述第三判斷結(jié)果表示為所述車輪載重信息超出預(yù)設(shè)的火車車輪載重閾值，則確定所述火車偏載。

可選的，所述開啟n個(gè)光纖光柵傳感器組之前，還包括：

開啟光纖光柵觸發(fā)傳感組；所述光纖光柵觸發(fā)傳感組具有兩個(gè)光纖光柵觸發(fā)傳感器，兩個(gè)所述光纖光柵觸發(fā)傳感器分別安裝在兩條鐵軌底支的內(nèi)側(cè)；

判斷所述光纖光柵觸發(fā)傳感組是否接收到火車所產(chǎn)生的應(yīng)力信號(hào)，得到第四判斷結(jié)果；

若所述第四判斷結(jié)果表示為所述光纖光柵觸發(fā)傳感組接收到火車所產(chǎn)生的應(yīng)力信號(hào)，則開啟n個(gè)光纖光柵傳感器組。

可選的，所述將所述波長偏移量轉(zhuǎn)換成火車載重信息之后，還包括：

根據(jù)所述波長偏移量生成車輪的振動(dòng)波形；

判斷所述振動(dòng)波形的頻率是否超過預(yù)設(shè)閾值，得到第五判斷結(jié)果；

若所述第五判斷結(jié)果表示為所述振動(dòng)波形的頻率超過預(yù)設(shè)閾值，

根據(jù)不同的振動(dòng)波形確定車輪損傷的類型。

可選的，所述判斷所述車輪載重信息是否符合火車載重限制條件之后，還包括：

獲取所述光纖光柵傳感器組采集信號(hào)的時(shí)間間隔；

獲取相鄰兩個(gè)車廂的軸距信息；

根據(jù)所述時(shí)間間隔和所述軸距信息計(jì)算所述火車的行車速度。

一種火車動(dòng)態(tài)稱重裝置，所述稱重裝置采用權(quán)利要求1的稱重方法：包括：

開啟n個(gè)光纖光柵傳感器組，所述n為正整數(shù)，每個(gè)所述光纖光柵傳感器組包括四個(gè)光纖光柵傳感器；所述光纖光柵傳感器組安裝在兩條鐵軌底支的內(nèi)外兩側(cè)；

當(dāng)火車經(jīng)過時(shí)，獲取所述光纖光柵傳感器組產(chǎn)生的波長偏移量；

將所述波長偏移量轉(zhuǎn)換成火車載重信息；

根據(jù)所述火車載重信息計(jì)算得到火車載重量；

判斷所述火車載重量是否超出預(yù)設(shè)的火車載重閾值，得到第一判斷結(jié)果；

若所述第一判斷結(jié)果表示為所述火車載重量超出預(yù)設(shè)的火車載重閾值，則確定所述火車超載；

該稱重裝置，具體包括：寬帶光源、光纖、耦合器、光探測器、分光器、解調(diào)裝置、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心、光纖光柵傳感陣列；

所述寬帶光源的輸入端與所述數(shù)據(jù)處理中心相連，所述數(shù)據(jù)處理中心用來配置光源的參數(shù)；

所述寬帶光源的輸出端與所述耦合器的輸入端通過光纖相連；

所述耦合器的耦合端與所述光纖光柵傳感陣列通過所述光纖連接在一起；所述光纖光柵傳感陣列由n個(gè)所述光纖光柵觸發(fā)傳感器、n個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器、n個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器組成；

所述耦合器的輸出端與所述光探測器的輸入端相連；

所述光探測器的輸出端與所述分光器相連；

所述分光器的十八個(gè)輸出通道分別連接在所述解調(diào)裝置的輸入通道，所述解調(diào)裝置的輸出通道通過所述通信系統(tǒng)與所述數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)和控制設(shè)備同時(shí)進(jìn)行。

可選的，所述光纖光柵傳感陣列具體包括：2個(gè)光纖光柵觸發(fā)傳感器、8個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器、8個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感器；

所述光纖光柵觸發(fā)傳感器、所述光纖光柵應(yīng)變傳感器和所述光纖光柵振動(dòng)傳感器之間通過光纖進(jìn)行連接。(每相鄰的兩個(gè)光纖光柵傳感器)

可選的，所述光纖光柵傳感陣列具體包括：

2個(gè)所述光纖光柵觸發(fā)傳感器分別安裝在兩條鐵軌底支的內(nèi)側(cè)，構(gòu)成啟動(dòng)裝置；

每2個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器為一組，一個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器安裝在一條鐵軌底支外側(cè)，另一個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器安裝在另一條鐵軌底支的外側(cè)，兩個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器的連線垂直于其中一條鐵軌；

每2個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器為一組，一個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器安裝在一條鐵軌底支內(nèi)側(cè)，另一個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器安裝在另一條鐵軌底支的內(nèi)側(cè)，兩個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器的連線垂直于其中一條鐵軌。

可選的，所述光纖光柵傳感陣列具體包括：

所述光纖光柵應(yīng)變傳感器和所述光纖光柵振動(dòng)傳感器之間的連線垂直于其中一條鐵軌。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：本發(fā)明利用光纖光柵觸發(fā)傳感器判斷是否有火車經(jīng)過，利用光纖光柵應(yīng)變傳感器對(duì)火車進(jìn)行高速動(dòng)態(tài)稱重，判斷火車是否出現(xiàn)超載或偏載的現(xiàn)象，利用光纖光柵振動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)火車車輪踏面檢測和損傷踏面定位，還能根據(jù)多個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感器所返回的信息對(duì)火車的行駛速度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例稱重方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例稱重裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例單個(gè)光纖光柵傳感器安裝剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種火車動(dòng)態(tài)稱重方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火車實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)快速稱重的目的。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例稱重方法流程圖，如圖1所示，一種火車動(dòng)態(tài)稱重方法，包括：

步驟101：開啟n個(gè)光纖光柵傳感器組，所述n為正整數(shù)，每個(gè)所述光纖光柵傳感器組包括四個(gè)光纖光柵傳感器；所述光纖光柵傳感器組以兩個(gè)光纖光柵傳感器為一組安裝在鐵軌底支的內(nèi)外兩側(cè)，所述光纖光柵傳感器具體包括光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵振動(dòng)傳感器；

步驟102：當(dāng)火車經(jīng)過時(shí)，獲取所述光纖光柵傳感器組產(chǎn)生的波長偏移量；

步驟103：將所述波長偏移量轉(zhuǎn)換成火車載重信息；

步驟104：判斷所述火車載重信息是否符合火車載重限制條件，若是，執(zhí)行步驟105，若否執(zhí)行步驟106；

步驟105：確定所述火車正常行駛；

步驟106：確定所述火車異常行駛。

其中，步驟104具體利用如下方法進(jìn)行判斷火車載重信息是否符合火車載重限制條件：所述火車載重信息包括軸重信息和車輪載重信息；根據(jù)所述軸重信息計(jì)算得到火車載重量；判斷所述火車載重量是否超出預(yù)設(shè)的火車載重閾值，若是，則確定所述火車超載；判斷所述車輪載重信息是否超出預(yù)設(shè)的火車車輪載重閾值，若是，確定所述火車偏載。

本發(fā)明是通過解調(diào)出光纖光柵應(yīng)變傳感器產(chǎn)生的波長偏移量，并通過集成了算法的軟件分析系統(tǒng)將上述波長偏移量轉(zhuǎn)換成軸重信息和每個(gè)車輪載重信息，四個(gè)軸重信息疊加可以測量出火車載重，從而判斷火車是否超載或偏載。

采用本發(fā)明上述稱重方法，能夠?qū)崿F(xiàn)高速動(dòng)態(tài)稱重，要求火車速度不高于150km/h即可，使得本發(fā)明裝置對(duì)鐵路交通影響很小，提升運(yùn)輸效率，不受位置、時(shí)間等因素限制，能夠動(dòng)態(tài)測量出火車是否存在超載、偏載的問題。

在實(shí)際應(yīng)用中，在所述開啟n個(gè)光纖光柵傳感器組之前，首先開啟光纖光柵觸發(fā)傳感組；所述光纖光柵觸發(fā)傳感組具有兩個(gè)光纖光柵觸發(fā)傳感器，兩個(gè)所述光纖光柵觸發(fā)傳感器分別安裝在兩條鐵軌底支的內(nèi)側(cè)；當(dāng)光纖光柵觸發(fā)傳感組接收到火車經(jīng)過所產(chǎn)生的應(yīng)力信號(hào)時(shí)，表示火車將要駛?cè)霚y試區(qū)域，則開啟n個(gè)光纖光柵傳感器組，當(dāng)光纖光柵觸發(fā)傳感組沒有感受到信號(hào)時(shí)，整個(gè)光纖光柵傳感裝置不工作，能夠增加本發(fā)明中各個(gè)光纖光柵傳感器以及裝置的使用壽命。

在實(shí)際應(yīng)用中，在所述將所述波長偏移量轉(zhuǎn)換成火車載重信息之后，還包括：根據(jù)所述波長偏移量生成車輪的振動(dòng)波形；根據(jù)不同的振動(dòng)波形確定車輪損傷的類型。

本發(fā)明是根據(jù)光纖光柵振動(dòng)傳感器產(chǎn)生的波長偏移量，通過集成了算法的軟件分析系統(tǒng)將上述波長偏移量轉(zhuǎn)換成振動(dòng)波形，利用振動(dòng)的頻率是否超出判定閾值來進(jìn)行車輪探傷，根據(jù)不同的振動(dòng)波形確定車輪損傷的類型。

在實(shí)際應(yīng)用中，在所述判斷所述車輪載重信息是否超出火車車輪載重標(biāo)準(zhǔn)之后，還包括：獲取所述光纖光柵傳感器組采集信號(hào)的時(shí)間間隔；獲取相鄰兩個(gè)車廂的軸距信息；根據(jù)所述時(shí)間間隔和所述軸距信息計(jì)算所述火車的行車速度。

具體的，當(dāng)車輪經(jīng)過光纖光柵振動(dòng)傳感器時(shí)，光纖光柵傳感器采集信號(hào)，當(dāng)車輪不經(jīng)過光纖光柵振動(dòng)傳感器時(shí)，光纖光柵傳感器不采集信號(hào)，所以可以根據(jù)采集到的信號(hào)的時(shí)間間隔，再結(jié)合軸距信息計(jì)算出火車的行車速度。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例稱重裝置結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，一種火車動(dòng)態(tài)稱重裝置，具體包括：寬帶光源1、光纖2、光纖光柵傳感陣列3、耦合器4、光探測器5、分光器6、解調(diào)裝置7、通信系統(tǒng)8、數(shù)據(jù)處理中心9；

所述寬帶光源1的輸入端與所述數(shù)據(jù)處理中心9相連，所述數(shù)據(jù)處理中心9用來配置光源的參數(shù)；所述寬帶光源1的輸出端與所述耦合器4的輸入端通過光纖2相連；所述耦合器4的耦合端與所述光纖光柵傳感陣列3通過所述光纖2連接在一起；所述光纖光柵傳感陣列3由n個(gè)所述光纖光柵觸發(fā)傳感器、n個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器、n個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器組成；所述耦合器4的輸出端與所述光探測器5的輸入端相連；所述光探測器5的輸出端與所述分光器6相連；所述分光器6的十八個(gè)輸出通道分別連接在所述解調(diào)裝置7的一端，所述解調(diào)裝置7的另一端通過所述通信系統(tǒng)8與所述數(shù)據(jù)處理中心9進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)和控制設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行。

本發(fā)明中的稱重裝置為便攜式設(shè)備，不受場地限制，對(duì)鐵軌無任何影響，方便維護(hù)和管理；能夠?qū)崿F(xiàn)高速動(dòng)態(tài)稱重，對(duì)鐵路交通影響甚??；同時(shí)本發(fā)明裝置不僅可以動(dòng)態(tài)稱重，還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)車輪踏面探傷，更加保障鐵路行車安全；本發(fā)明裝置的解調(diào)儀屬于高速解調(diào)儀，可以同時(shí)測量和解調(diào)多個(gè)物理參數(shù)，包括火車重量、偏載情況，車輪踏面裂紋、不圓度、多邊形化等損傷，火車軸距、運(yùn)行速度等參數(shù)，實(shí)用性強(qiáng)，性價(jià)比高，并且解調(diào)儀中嵌有通訊模塊，可以實(shí)時(shí)傳輸測量信息；該裝置安裝和拆除非常快速方便，只需要一個(gè)工作人員即可，大大節(jié)約了人力；該裝置的軟件分析系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)分析測量到的各種物理量，并將分析結(jié)果實(shí)時(shí)地傳送給列車控制中心，以便列車控制中心及時(shí)地進(jìn)行火車管理和控制；裝置能夠有效降低甚至消除因溫度和車輛運(yùn)行速度為測量其余參數(shù)所帶來的影響。

在實(shí)際應(yīng)用中，所述光纖光柵傳感陣列具體包括：2個(gè)光纖光柵觸發(fā)傳感器、8個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器、8個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感器；所述光纖光柵觸發(fā)傳感器、所述光纖光柵應(yīng)變傳感器和所述光纖光柵振動(dòng)傳感器之間通過光纖進(jìn)行連接，每相鄰的兩個(gè)光纖光柵傳感器可以串接復(fù)用在一根光纖上；2個(gè)所述光纖光柵觸發(fā)傳感器分別安裝在兩條鐵軌底支的內(nèi)側(cè)，構(gòu)成啟動(dòng)裝置；每2個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器為一組，一個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器安裝在一條鐵軌底支外側(cè)，另一個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器安裝在另一條鐵軌底支的外側(cè)，兩個(gè)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器的連線垂直于其中一條鐵軌；每2個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器為一組，一個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器安裝在一條鐵軌底支內(nèi)側(cè)，另一個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器安裝在另一條鐵軌底支的內(nèi)側(cè)，兩個(gè)所述光纖光柵振動(dòng)傳感器的連線垂直于其中一條鐵軌；所述光纖光柵應(yīng)變傳感器和所述光纖光柵振動(dòng)傳感器之間的連線垂直于其中一條鐵軌；每2個(gè)對(duì)稱的所述光纖光柵應(yīng)變傳感器和每2個(gè)對(duì)稱的所述光纖光柵振動(dòng)傳感器形成一個(gè)光纖光柵傳感器組；每相鄰的兩個(gè)光纖光柵傳感器組之間的距離等于所述火車車廂相鄰兩個(gè)輪軸之間的間距。

其中，光纖光柵傳感器3-1、3-2、……、3-17和3-18構(gòu)成光纖光柵傳感陣列；光纖光柵傳感器3-1、3-2是兩個(gè)光纖光柵觸發(fā)傳感器，用來作為啟動(dòng)裝置安裝在檢測區(qū)域的開端；光纖光柵傳感器3-3、……、3-10是光纖光柵應(yīng)變傳感器，用來對(duì)火車進(jìn)行高速動(dòng)態(tài)稱重；光纖光柵傳感器3-11、……、3-18是光纖光柵振動(dòng)傳感器，用來實(shí)現(xiàn)車輪踏面檢測和損傷踏面定位，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火車行駛速度的測量。這十八個(gè)光纖光柵傳感器構(gòu)成本發(fā)明的檢測區(qū)域，其特征在于它們具有不同的反射波長，優(yōu)選的，檢測區(qū)域可以等于火車全部車廂的長度。

光纖光柵觸發(fā)傳感器3-1和3-2以對(duì)稱的形式夾在左右鐵軌11底支部分的內(nèi)側(cè)，構(gòu)成啟動(dòng)裝置，光纖光柵應(yīng)變傳感器3-3和3-7以對(duì)稱形式夾在左右鐵軌底支部分的外側(cè)，光纖光柵振動(dòng)傳感器3-11和3-15以對(duì)稱形式夾在與3-3和3-7對(duì)應(yīng)位置的左右鐵軌底支部分的內(nèi)側(cè)，它們構(gòu)成第一個(gè)光纖光柵傳感器組，同理，3-4，3-8，3-12，3-16構(gòu)成第二個(gè)光纖光柵傳感器組，3-5，3-9，3-13，3-17構(gòu)成第三個(gè)光纖光柵傳感器組，3-6，3-10，3-14，3-18構(gòu)成第四個(gè)光纖光柵傳感器組，每相鄰兩個(gè)光纖光柵傳感器組之間的距離為整個(gè)車廂每相鄰兩個(gè)輪軸10之間的間距。

具體操作步驟：

1)按照要求安裝好光纖光柵傳感器陣列，數(shù)據(jù)處理中心9控制高速解調(diào)儀的光源按特定采樣頻率發(fā)出光波；

2)當(dāng)火車經(jīng)過時(shí)，光纖光柵傳感器陣列采集數(shù)據(jù)，每個(gè)光纖光柵傳感器將采集到的信息(波長偏移量)經(jīng)過光纖2反射回高速解調(diào)儀的解調(diào)轉(zhuǎn)置7中；

3)解調(diào)裝置7可以實(shí)時(shí)解調(diào)出光纖光柵傳感陣列中每個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器反射回來的波長偏移量，并通過集成了算法的軟件分析系統(tǒng)將波長偏移量轉(zhuǎn)換成軸重信息和每個(gè)車輪載重信息。四個(gè)軸重信息疊加可以測量出火車載重，對(duì)比火車車載重標(biāo)準(zhǔn)來判斷火車是否超載，每個(gè)車輪載重信息可以用來判斷火車是否偏載。

4)解調(diào)裝置7可以實(shí)時(shí)解調(diào)出光纖光柵傳感陣列中每個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感器反射回來的波長偏移量，并通過集成了算法的軟件分析系統(tǒng)將波長偏移量轉(zhuǎn)換成每個(gè)車輪的振動(dòng)波形，根據(jù)振動(dòng)的頻率是否超過判定閾值來進(jìn)行車輪探傷，不同的振動(dòng)波形可以代表不同的車輪損傷，以此來判斷車輪損傷的類型；當(dāng)車輪經(jīng)過光纖光柵振動(dòng)傳感器時(shí)，光纖光柵傳感器采集信號(hào)，當(dāng)車輪不經(jīng)過光纖光柵振動(dòng)傳感器時(shí)，光纖光柵傳感器不采集信號(hào)，所以可以根據(jù)采集到的信號(hào)的時(shí)間間隔，再結(jié)合軸距信息計(jì)算出火車的行車速度。

5)解調(diào)后的信息可以通過通信系統(tǒng)8實(shí)時(shí)地傳送至列車控制中心的數(shù)據(jù)處理中心9，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理；

6)數(shù)據(jù)處理中心9中有我們自主開發(fā)的軟件系統(tǒng)，能夠?qū)Ω咚俳庹{(diào)儀采集到的信息實(shí)時(shí)分析處理，此軟件系統(tǒng)操作簡單，工作人員能夠快速掌握其用法，從而準(zhǔn)確檢測和稱重被測量是否在正常范圍內(nèi)，方便指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)人員采取相應(yīng)措施。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例單個(gè)光纖光柵傳感器安裝剖面圖，如圖3所示，鐵軌11、支撐底座12、可旋轉(zhuǎn)螺絲13；

所述支撐底座12具有大小兩個(gè)凹槽；大凹槽與所述鐵軌底支相匹配，小凹槽用于固定光纖光柵傳感器，所述光纖光柵傳感器包括光纖光柵觸發(fā)傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器以及光纖光柵振動(dòng)傳感器；所述支撐底座上部具有圓孔，用于所述可旋轉(zhuǎn)螺絲13固定所述鐵軌11的底支。

以單鐵軌底支內(nèi)外側(cè)都安裝光纖光柵傳感器的情況(比如3-3和3-11)為例，如圖3所示，此處的鐵軌底支是圖2中鐵軌11的剖面圖。此圖將光纖光柵傳感器3-3，……，3-18統(tǒng)稱為光纖光柵傳感器3，12是光纖光柵傳感器3的支撐底座，用來保護(hù)和固定光纖光柵傳感器3，13是一個(gè)可旋轉(zhuǎn)螺絲，它用來將裝有光纖光柵傳感器3的底座12固定在鐵軌11的底支部分，支撐底座12與可旋轉(zhuǎn)螺絲13構(gòu)成一個(gè)類似于夾具的工具，用來將光纖光柵傳感器3與鐵軌11的底支緊密貼合在一起，同時(shí)方便拆裝，內(nèi)外側(cè)安裝光纖光柵傳感器的方法一致。對(duì)于光纖光柵觸發(fā)傳感器3-1或3-2的安裝方法可以參照?qǐng)D3中的方法，但只選擇在鐵軌底支內(nèi)側(cè)安裝即可。

此安裝方式能夠更便捷的安裝或拆卸光纖光柵傳感器，相比于現(xiàn)有技術(shù)中成本高，功能單一的探傷方法或裝置來說，更方便攜帶，節(jié)約人力，實(shí)時(shí)解調(diào)和傳輸測量到的信息至列車控制中心，極大程度上保障列車行車安全。

在實(shí)際應(yīng)用中，所述光纖光柵傳感陣列安裝在火車鐵軌底支上，所述寬帶光源、所述耦合器、所述光探測器、所述分光器、所述解調(diào)裝置、所述通信系統(tǒng)以及所述數(shù)據(jù)處理中心不在現(xiàn)場安裝。

在實(shí)際生活中，普通車廂有兩個(gè)轉(zhuǎn)向架，四個(gè)輪對(duì)，所以一節(jié)車廂共有八個(gè)輪子。每個(gè)輪子底部的鐵軌底支上都安裝有一對(duì)光纖光柵傳感器，分別是光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵振動(dòng)傳感器，因此可實(shí)現(xiàn)八個(gè)輪重和車輪狀況的同時(shí)測量。當(dāng)車輛從左至右行駛時(shí)，即將到達(dá)檢測區(qū)域時(shí)，通過最前面的一對(duì)光纖光柵觸發(fā)傳感器3-1和3-2感受到應(yīng)力信號(hào)，使系統(tǒng)得知車輛將要經(jīng)過檢測區(qū)域，然后其它四個(gè)光纖光柵傳感器組中的光纖光柵傳感器開始工作，對(duì)車輛經(jīng)過時(shí)的鐵軌底支應(yīng)變和振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，每一對(duì)光纖光柵振動(dòng)傳感器會(huì)連續(xù)采集所經(jīng)車輪的踏面振動(dòng)信息，四對(duì)光纖光柵振動(dòng)傳感器的檢測區(qū)域可以覆蓋整節(jié)車廂所有車輪的踏面，將所有的振動(dòng)信息融合后可以實(shí)現(xiàn)車輪踏面探傷；當(dāng)最后兩對(duì)光纖光柵應(yīng)變傳感器感受到應(yīng)變信號(hào)時(shí)，說明整節(jié)車廂恰好與檢測區(qū)域重合，此刻四對(duì)光纖光柵應(yīng)變傳感器同時(shí)測量應(yīng)變信息，實(shí)現(xiàn)八個(gè)輪重同一時(shí)間測得。當(dāng)光纖光柵觸發(fā)傳感器沒有感受到信號(hào)時(shí)，整個(gè)光纖光柵傳感系統(tǒng)不工作，這樣可以增加我們裝置的使用壽命。

高采樣頻率解調(diào)裝置，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)稱重和振動(dòng)測量的根本。車輪探傷可以根據(jù)客戶需求定期檢測，無需每次都進(jìn)行探傷檢測，以此來增加光纖光柵振動(dòng)傳感器的使用壽命。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高速動(dòng)態(tài)稱重，同時(shí)集車輪探傷等多種功能于一體；便攜式設(shè)備，方便拆裝，節(jié)約人力；實(shí)時(shí)解調(diào)和傳輸測量到的信息至列車控制中心，極大程度上保障列車行車安全。

本申請(qǐng)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題能夠?qū)崿F(xiàn)如下技術(shù)效果：

1)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中成本高的問題

本發(fā)明的核心部件包含數(shù)個(gè)光纖光柵傳感器和一個(gè)高速多通道解調(diào)儀，成本低，使用壽命長，基本無需后期維護(hù)。安裝快速方便，節(jié)約人力成本。

2)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中功能單一的問題

本發(fā)明集多種功能于一體，包括能夠同時(shí)動(dòng)態(tài)測量火車稱重，超載，偏載，車輪探傷，火車速度測量等信息。

3)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中非便攜式問題

本發(fā)明是便攜式設(shè)備，方便拆裝，便于維護(hù)和管理，應(yīng)用場合不局限。

4)針對(duì)無法實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)態(tài)稱重問題

本發(fā)明中的解調(diào)儀是高速多通道解調(diào)儀，采樣頻率可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，高采樣頻率結(jié)合可以達(dá)到實(shí)時(shí)性的解調(diào)算法可以很好地實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)態(tài)稱重問題。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。