Tecnología inteligente de monitoreo de precarga y sistema de alerta temprana del estado de la vía para sistemas de fijación
¿Cuáles son las principales causas y peligros de la atenuación de la precarga en los sistemas de fijación?
Las principales causas de la atenuación de la precarga en los sistemas de fijación incluyenaflojamiento de pernos, fatiga de la barra elástica y factores ambientales. El aflojamiento de los pernos se debe principalmente a vibraciones de alta-frecuencia generadas por la operación del tren, lo que reducirá la fricción entre las roscas de los pernos y provocará una pérdida gradual de la precarga. Las barras elásticas producirán deformación por fatiga bajo cargas alternas a largo plazo-, el módulo elástico disminuye y la precarga original no se puede mantener; esta atenuación es irreversible. Los factores ambientales, como las altas temperaturas, las bajas temperaturas y los cambios de humedad, provocarán la expansión y contracción térmica de los componentes del sujetador, destruirán el equilibrio de tensiones del sistema de sujetador y acelerarán la atenuación de la precarga. La atenuación de la precarga provocará el aflojamiento de la conexión entre el carril y la traviesa, el aumento del desplazamiento longitudinal y lateral del carril y la superación de parámetros geométricos como el ancho y el nivel de la línea. En casos severos, causará fallas como deslizamiento del riel y fractura de sujetadores, e incluso provocará el descarrilamiento del tren, lo que resultará en importantes accidentes de seguridad y pérdidas económicas.
¿Cuál es la tecnología de detección central para el control inteligente de la precarga de los sistemas de fijación?
Las principales tecnologías de detección para el control inteligente de la precarga de los sistemas de fijación sontecnología de detección de rejilla de Bragg de fibra y tecnología de detección de cerámica piezoeléctrica. Los sensores de rejilla de fibra Bragg tienen las características de tamaño pequeño, anti-interferencia electromagnética y resistencia a la corrosión, y pueden incrustarse en barras elásticas o pernos. La precarga se calcula detectando el cambio de longitud de onda de la rejilla y la precisión de la medición puede alcanzar ±1%. El tiempo de respuesta del sensor es inferior o igual a 10 ms, lo que puede capturar el cambio dinámico de la precarga en tiempo real y es adecuado para su uso en entornos ferroviarios con fuertes interferencias electromagnéticas. Los sensores cerámicos piezoeléctricos se basan en el efecto piezoeléctrico. Cuando la precarga actúa sobre el sensor, generará una señal de carga proporcional a la presión. Los datos de precarga se obtienen detectando la intensidad de la señal de carga y el rango de medición es 0-100 kN, lo que satisface las necesidades de monitoreo de diferentes sistemas de sujetadores. Ambos sensores pueden realizar un diseño pasivo sin fuente de alimentación externa y enviar datos al sistema en segundo plano a través de módulos de transmisión inalámbrica, lo que reduce la dificultad de instalación y mantenimiento en el sitio.
¿Cuáles son la composición y el principio de funcionamiento del sistema inteligente de monitoreo de precarga para sistemas de fijación?
El sistema inteligente de monitorización de precarga para sistemas de fijación consta de cuatro partes:unidad de detección, unidad de adquisición de datos, unidad de transmisión inalámbrica y unidad de análisis de fondo. La unidad de detección está compuesta por sensores de rejilla de Bragg de fibra o sensores cerámicos piezoeléctricos, instalados entre la barra elástica y el bloque patrón o en la cabeza del perno para detectar directamente el cambio de precarga. La unidad de adquisición de datos amplifica, filtra y convierte la señal débil emitida por el sensor en una señal digital a través de un circuito de acondicionamiento de señal, la frecuencia de muestreo se controla a 100 Hz para garantizar la continuidad y precisión de los datos. La unidad de transmisión inalámbrica adopta tecnología LoRa o NB-IoT para enviar los datos recopilados a la estación base, con una distancia de transmisión de hasta 5 km, satisfaciendo las necesidades de monitoreo de larga-distancia de líneas ferroviarias. La unidad de análisis de fondo realiza análisis en tiempo real-de los datos de precarga basados en algoritmos de big data y establece un modelo de atenuación de precarga. Cuando la precarga es inferior al umbral establecido, el sistema enviará automáticamente una señal de alerta temprana para notificar al personal de mantenimiento para que lo solucione a tiempo.
¿Cuáles son las diferencias en el establecimiento de umbrales para el monitoreo de precarga de sistemas de sujetadores en diferentes tipos de líneas?
Las diferencias en el ajuste del umbral para el control de la precarga de los sistemas de fijación en diferentes tipos de líneas están determinadas principalmente porla carga por eje, la velocidad de operación y el entorno de servicio de la línea. Los ferrocarriles de alta-velocidad tienen una velocidad de operación rápida y una alta frecuencia de vibración, y tienen altos requisitos de estabilidad de precarga. El umbral de alerta temprana de precarga se establece en el 80% de la precarga nominal, es decir, cuando la precarga se atenúa al 80% del valor nominal, el sistema envía una alerta temprana y la precarga nominal es generalmente de 35-40kN. Los ferrocarriles de transporte pesado-tienen una gran carga por eje y un gran impacto de carga, y la velocidad de atenuación de la precarga es rápida. El umbral de alerta temprana se establece en el 75 % de la precarga nominal, y la precarga nominal es de 45-50 kN para garantizar que el riel no se afloje bajo cargas de transporte pesado. Los ferrocarriles de velocidad ordinaria tienen una velocidad de operación y carga por eje bajas, y el requisito de precarga es relativamente bajo. El umbral de alerta temprana se establece en el 70% de la precarga nominal y la precarga nominal es de 25 a 30 kN. Las líneas de transporte ferroviario urbano tienen frecuentes arranques y paradas de trenes y muchos impactos de vibración, el umbral de alerta temprana está establecido en el 85% de la precarga nominal y la precarga nominal es de 30-35 kN. Además, el umbral de precarga de las líneas alpinas debe aumentarse adecuadamente, ya que las bajas temperaturas conducirán a una disminución de la elasticidad de la barra elástica y acelerarán la atenuación de la precarga.
¿Cuál es el impacto de la tecnología inteligente de monitoreo de precarga para sistemas de sujetadores en el modo de mantenimiento en línea?
La tecnología inteligente de monitoreo de precarga para sistemas de fijación promueve la transformación del modo de mantenimiento de línea demantenimiento periódico al mantenimiento preventivo. El modo de mantenimiento periódico tradicional verifica y mantiene el sistema de fijación según un ciclo fijo, lo que tiene problemas de mantenimiento insuficiente o mantenimiento excesivo, con baja eficiencia de mantenimiento y alto costo. El modo de mantenimiento preventivo se basa en los datos-en tiempo real del sistema de monitoreo y solo realiza un mantenimiento específico en los sujetadores con una atenuación de precarga excesiva, evitando una inspección integral indiferenciada y reduciendo en gran medida los costos de mano de obra y materiales de mantenimiento. La tecnología de monitoreo también puede realizar la gestión digital de los trabajos de mantenimiento. El sistema en segundo plano puede registrar la tendencia de cambio de precarga de cada sujetador, proporcionar datos de respaldo para la formulación de planes de mantenimiento y hacer que el trabajo de mantenimiento sea más científico y específico. Además, el mantenimiento preventivo puede reducir eficazmente las fallas de línea causadas por la atenuación de la precarga, reducir el tiempo de interrupción de la línea, mejorar la eficiencia y la seguridad de la operación de la línea y lograr un control óptimo de los costos del ciclo de vida-de la línea.