光纤光栅在高速铁路异物侵限监测系统中的应用分析

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1、光纤光栅在高速铁路异物侵限监测系统中的应用研究5-3．1实验方法与步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯395．3．2实验情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯395．2．3实验结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯405．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．42致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯．44参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45攻读学位期间的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．47兰州交通大学硕士学位论文1绪论1．1课题的研究背景与意义近年来，我国高速铁路发展迅速，列车速度已经达到350km／h。随着列车速度的不断提高，对线路及运行环境的要求也越来越高⋯。我国国土辽阔，地形多种多样，其中山区面积占全国总面积的三分之二。山区面积广大，又给铁路运输和发展带来一定的困难。铁路沿线地质条件复杂多变，不良地质地段将引起滑坡、崩塌、错落

3、、溜坍等灾害事故。每年因此造成的铁路事故频发，对铁路运输和人民生命财产安全构成极大隐患12J。当今世界上，纵观如德国、日本、法国等高速铁路较发达的国家，都是在高速铁路建设发展的初期就开始了高速铁路安全防灾监测系统的规划和建立，一旦高速列车在行驶的过程中出现异物侵限等危险情况时，安全监测系统可以及时有效地做出预警，并进行对应有效的防护措施。因此，改进铁路防灾系统，使安全监测报警技术上升到一个新台阶是十分必要和迫切的p1。按照高速铁路防灾需求，异物侵限监控系统主要分布于高速铁路沿线发生异物侵限可能性较高的位置，以下四种

4、路段都有可能发生异物侵限的情况：(1)隧道口：可能发生隧道上方掉下例如碎石块、断掉的树木等较大的物体；(2)公路跨越铁路桥：可能发生汽车失控冲出公路而掉下或者从汽车上掉下的货物等较大体积的异物：(3)高速公路与铁路并行毗邻的路段，可能发生汽车失控冲入铁路或者大型动物横穿铁路的情况；(4)铁路正线线路穿越山区可能发生崩塌、落石等地段，监测正线两侧及上、下行线路间是否存在异物侵入铁路限界。铁路沿线的不良地质地段将引起滑坡、崩塌．错落、溜坍等灾害事赦，将使边坡出现变形、开裂甚至滑坡等更大病害。坡体的蠕滑和挤压作用在隧道口

5、、边坡段表现得最明显。理论分析表明，坡体地质结构的蠕变不仅增加隧道、边坡上的压力量值，而且在作用方式上改变，造成隧道、边坡处于不利的受力状态中。隧道1：3、边坡上受力状态的变化直接反映了坡体变形和蠕动挤压特征，坡体压力在数量上逐步累积和作用方式的随机变化，最终酿成了隧道边坡变形开裂。这些病害将严重地危害隧道、边坡的安全健康和使用寿命，甚至有可e日-,,匕g引发灾难性的事故。为了保证隧道、边坡的安全运营和长久耐用，工程界很早就提出了对隧道、边坡结构健康进行监测的需求。但由于传统测试技术本身的局限性导致产品研发进展缓慢

6、，主要面临两方谣的技术难题。由于传统电测类传感技术本身的技术原因影响，即使良好匹配的传感器也无法长期可靠地采集结构信息。光纤光栅在高速铁路异物侵限监测系统中的应用研究虽然这些测量手段和方法对监测隧道、边坡病害起到了～定的作用，但仍存在许多技术难题需要解决，如传感器的长期耐用性、测量的长期稳定性和连续性、网络化多点监测、远距离监测、测量精度等方面远远不能满足工程实际的应用需求。需要研究开发新的高精度、具有长期稳定性、易于实现网络化多点监测和远距离信号传输的监测技术和手段。在铁路沿线地质条件不稳定地段，容易发生落物落石

7、等自然灾，一旦落物坠入铁路运行限界，将对铁路运行安全造成极大威胁，需要在地质条件不良边坡地段设置防护网，将滑落物体拦截，随着落物数量的聚集，将影响防护网安全，因此需要采用相关监测技术及时了解现场落物情况，以便维护人员及时清理落物。我国的公路、铁路网纵横交错，公路桥跨越铁路的点段很多，汽车、较大型物体冲入或坠入铁道线上的情况时有发生。当列车以低速运行时，以人为驾驶为主，当线路上有障碍物时，从目视发现-至IjN车制动停止，时间和距离上尚可保证安全，意外较少，当高速铁路列车以250km／h以上的速度运行时，目视嘹望已不能

8、保证行车安全，危险度大大地增加[41。因此，异物侵限监控应与高速铁路建设同期实现，是高速铁路运营必备的安全保障。国外已有将异物侵限报警信息直接控车的做法。在我国，随高速铁路建设项目的逐步推进，应将异物侵限监测系统纳入铁路建设中。公路与铁路近距离并行地段，公路上行驶汽车有可能直接冲破防护栏杆，侵入到铁路正线限界，影响列车运行安全。需要在公路与铁路并行地段防护网