轨道装备的智能诊断与维护检修是轨道交通装备智能化的重要方向。在轨道装备的智能诊断中,需要由各类的传感器来获取铁路运行的大量实时信息,这些信息汇总到铁路指挥调度中心的专家系统里面,进行故障预警和故障诊断,通过智能网络支持列车的维护检修。光纤光栅传感器在列车健康状况参数的实时监测中具有很大优势,因为它可以测量许多参数,同时也可以很方便地分布成网,对大量信息进行实时监测。
1、列车转向架健康监测
转向架是列车的重要部件,其健康状况关系到列车运行的平稳性与 性。国内许多列车上都对转向架的加速度、温度等参数进行测量,以监测其健康情况。然而传统的电类传感器在转向架的健康监测中存在诸多缺点,如:转向架上的电磁干扰环境较为恶劣,电机启动和停止时会产生的电磁干扰;转向架上有时会有高电压存在;电类传感器需要屏蔽,体积较大,难以安装于刹车片等关键部位的表面。
光纤光栅传感器非常适合于列车转向架的健康监测。2007年香港理工大学的有关学者与香港地铁公司合作,在地铁列车上安装了一套列车健康监测系统。该系统使用了300多个光纤光栅传感器,对列车上所有转向架的加速度、电机绕组温度、电机轴端温度、刹车片温度、刹车片的应力等参数进行了测量,并根据测量结果进行了故障预测,很好地提高了列车运行的 性与维修的及时性。
2、车厢关键焊点的健康监测
列车上许多部件都是通过焊接组装起来的,这些焊点长期使用会因振动、腐蚀等原因而变得不,从而给铁路行车 带来隐患。对一些关键焊点的应力进行监测可以提早发现焊点的性问题。传统的电阻应变片存在许多问题, 先它的体积比较大,将它布置在车上时它本身就有脱落的危险;其次它的性能不好,长期使用会因为水汽、生锈等原因而发生故障;此外它会受到电磁干扰的影响。使用光纤光栅传感器就能解决这些问题,并且光纤光栅对于应变的灵敏度比电阻应变片灵敏得多。香港理工大学的有关学者应用光纤光栅传感器对车上一些关键焊点的应力进行监测,提高了列车运行的 性。
3、列车载荷监测
光纤光栅传感器还可装在轨道上用于列车载荷的监测。如香港地铁公司在地铁轨道上安装光纤光栅传感器,对钢轨的应力进行实时监测,从而实现以下几个目的:监测轮轨的健康情况;监测列车的载荷,从而估算列车上的交通流量;监测两条铁轨的载荷差别,防止因载荷过于集中而造成轮轨损坏;监控列车进站情况,防止列车相撞。特别是在列车进站的监测方面,光纤光栅传感器的性比电磁式传感器的性要好,可避免电磁式传感器因受电磁干扰而产生虚报的现象。