Intelligente Vorspannungsüberwachungstechnologie und Gleiszustands-Frühwarnsystem für Befestigungssysteme
Was sind die Hauptursachen und Gefahren einer Vorspannungsabschwächung in Verbindungssystemen?
Zu den Hauptursachen für die Abschwächung der Vorspannung in Befestigungssystemen gehören:Schraubenlockerung, Ermüdung der elastischen Stange und Umweltfaktoren. Das Lösen von Schrauben wird hauptsächlich durch hochfrequente Vibrationen verursacht, die durch den Zugbetrieb erzeugt werden. Dadurch verringert sich die Reibung zwischen den Schraubengewinden und es kommt zu einem allmählichen Verlust der Vorspannung. Elastische Stäbe erzeugen unter langfristigen Wechselbelastungen eine Ermüdungsverformung, der Elastizitätsmodul nimmt ab und die ursprüngliche Vorspannung kann nicht aufrechterhalten werden, diese Dämpfung ist irreversibel. Umweltfaktoren wie hohe Temperaturen, niedrige Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen führen zur thermischen Ausdehnung und Kontraktion von Befestigungskomponenten, zerstören das Spannungsgleichgewicht des Befestigungssystems und beschleunigen den Vorspannungsabbau. Die Abschwächung der Vorspannung führt zu einer Lockerung der Verbindung zwischen Schiene und Schwelle, einer Zunahme der Längs- und Querverschiebung der Schiene und einer Überschreitung geometrischer Parameter wie Spurweite und Niveau der Strecke. In schweren Fällen kommt es zu Störungen wie Schienenkriechen und Bruch von Befestigungselementen und sogar zur Zugentgleisung, was zu schweren Sicherheitsunfällen und wirtschaftlichen Verlusten führt.
Was ist die zentrale Sensortechnologie für die intelligente Vorspannungsüberwachung von Verbindungssystemen?
Die wichtigsten Sensortechnologien für die intelligente Vorspannungsüberwachung von Verbindungssystemen sindFaser-Bragg-Gitter-Sensortechnologie und piezoelektrische Keramik-Sensortechnologie. Faser-Bragg-Gitter-Sensoren zeichnen sich durch geringe Größe, anti-elektromagnetische Interferenz und Korrosionsbeständigkeit aus und können in elastische Stangen oder Bolzen eingebettet werden. Die Vorspannung wird durch Erkennung der Änderung der Gitterwellenlänge berechnet und die Messgenauigkeit kann ±1 % erreichen. Die Reaktionszeit des Sensors beträgt höchstens 10 ms, wodurch die dynamische Änderung der Vorspannung in Echtzeit erfasst werden kann und er für den Einsatz im Eisenbahnumfeld mit starken elektromagnetischen Störungen geeignet ist. Piezoelektrische Keramiksensoren basieren auf dem piezoelektrischen Effekt. Wenn eine Vorspannung auf den Sensor wirkt, erzeugt dieser ein Ladungssignal proportional zum Druck. Die Vorspannungsdaten werden durch Erfassen der Intensität des Ladungssignals ermittelt. Der Messbereich beträgt 0 -100 kN, was den Überwachungsanforderungen verschiedener Befestigungssysteme entspricht. Beide Sensoren können ein passives Design ohne externe Stromversorgung realisieren und Daten über drahtlose Übertragungsmodule an das Hintergrundsystem senden, wodurch die Schwierigkeit der Installation und Wartung vor Ort verringert wird.
Wie sind Aufbau und Funktionsprinzip des intelligenten Vorspannungsüberwachungssystems für Verbindungssysteme aufgebaut?
Das intelligente Vorspannungsüberwachungssystem für Verbindungssysteme besteht aus vier Teilen:Sensoreinheit, Datenerfassungseinheit, drahtlose Übertragungseinheit und Hintergrundanalyseeinheit. Die Sensoreinheit besteht aus Faser-Bragg-Gitter-Sensoren oder piezoelektrischen Keramiksensoren, die zwischen der elastischen Stange und dem Endmaßblock oder am Schraubenkopf installiert sind, um die Änderung der Vorspannung direkt zu erfassen. Die Datenerfassungseinheit verstärkt, filtert und wandelt das vom Sensor ausgegebene schwache Signal über eine Signalaufbereitungsschaltung in ein digitales Signal um. Die Abtastfrequenz wird auf 100 Hz gesteuert, um die Kontinuität und Genauigkeit der Daten sicherzustellen. Die drahtlose Übertragungseinheit verwendet LoRa- oder NB-IoT-Technologie, um die gesammelten Daten mit einer Übertragungsentfernung von bis zu 5 km an die Basisstation zu senden und erfüllt damit die Anforderungen der Fernüberwachung von Eisenbahnstrecken. Die Hintergrundanalyseeinheit führt eine Echtzeitanalyse von Vorlastdaten auf der Grundlage von Big-Data-Algorithmen durch und erstellt ein Vorlastdämpfungsmodell. Wenn die Vorspannung unter dem eingestellten Schwellenwert liegt, sendet das System automatisch ein Frühwarnsignal, um das Wartungspersonal zu benachrichtigen, damit es sich rechtzeitig darum kümmern kann.
Welche Unterschiede gibt es bei der Schwellenwerteinstellung für die Vorspannungsüberwachung von Befestigungssystemen in verschiedenen Linientypen?
Die Unterschiede in der Schwellenwerteinstellung für die Vorspannungsüberwachung von Befestigungssystemen in verschiedenen Linientypen werden hauptsächlich durch bestimmtAchslast, Betriebsgeschwindigkeit und Betriebsumgebung der Strecke. Hochgeschwindigkeitsbahnen weisen eine hohe Fahrgeschwindigkeit und hohe Vibrationsfrequenz auf und stellen hohe Anforderungen an die Vorspannungsstabilität. Der Vorlast-Frühwarnschwellenwert ist auf 80 % der Nennvorlast eingestellt, d. h. wenn die Vorlast auf 80 % des Nennwerts abnimmt, sendet das System eine Frühwarnung und die Nennvorlast beträgt im Allgemeinen 35 - 40 kN. Bei Schwerlastbahnen ist die Achslast des Zuges groß, die Lastauswirkung groß und die Vorlastdämpfungsgeschwindigkeit ist schnell. Der Frühwarnschwellenwert ist auf 75 % der Nennvorspannung festgelegt, und die Nennvorspannung beträgt 45 -50 kN, um sicherzustellen, dass sich die Schiene bei Schwerlastbelastungen nicht lockert. Normalgeschwindigkeitsbahnen haben eine niedrige Betriebsgeschwindigkeit und Achslast, und der Vorspannungsbedarf ist relativ gering. Die Frühwarnschwelle ist auf 70 % der Nennvorlast eingestellt und die Nennvorlast beträgt 25–30 kN. Auf städtischen Schienenverkehrsstrecken kommt es zu häufigen Zugstarts und -stopps und vielen Vibrationseinflüssen. Die Frühwarnschwelle ist auf 85 % der Nennvorlast eingestellt und die Nennvorlast beträgt 30–35 kN. Darüber hinaus sollte die Vorspannungsschwelle von Alpinleinen entsprechend erhöht werden, da niedrige Temperaturen zu einer Abnahme der Elastizität des elastischen Stabs führen und die Dämpfung der Vorspannung beschleunigen.
Welche Auswirkungen hat die intelligente Vorspannungsüberwachungstechnologie für Befestigungssysteme auf den Wartungsmodus der Linie?
Die intelligente Vorspannungsüberwachungstechnologie für Verbindungssysteme fördert die Transformation des Linienwartungsmodus vonvon der regelmäßigen Wartung bis zur vorbeugenden Wartung. Der herkömmliche periodische Wartungsmodus überprüft und wartet das Befestigungssystem nach einem festen Zyklus, der das Problem einer unzureichenden oder übermäßigen Wartung mit geringer Wartungseffizienz und hohen Kosten mit sich bringt. Der vorbeugende Wartungsmodus basiert auf den Echtzeitdaten des Überwachungssystems und führt nur gezielte Wartungsarbeiten an den Verbindungselementen mit übermäßiger Vorspannungsdämpfung durch, wodurch undifferenzierte umfassende Inspektionen vermieden und die Wartungsarbeits- und Materialkosten erheblich reduziert werden. Überwachungstechnik kann auch das digitale Management von Wartungsarbeiten realisieren. Das Hintergrundsystem kann den Vorspannungsänderungstrend jedes Verbindungselements aufzeichnen, Datenunterstützung für die Formulierung von Wartungsplänen bereitstellen und Wartungsarbeiten wissenschaftlicher und zielgerichteter gestalten. Darüber hinaus kann die vorbeugende Wartung Leitungsfehler, die durch Vorlastdämpfung verursacht werden, wirksam reduzieren, Leitungsausfallzeiten verkürzen, die Effizienz und Sicherheit des Leitungsbetriebs verbessern und eine optimale Kontrolle der Leitungslebenszykluskosten ermöglichen.