CN102114855B - 一种轨道检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铁路车辆轮轨力测量和轨道质量检查领域，为了解决现有技术中轨道检测只有几何状态而没有动力作用参数的问题，特别是关于一种轨道检测方法和装置，其中方法包括检测并获取来自轮轨间相互作用的垂向力和横向力(轮轨力)检测数据；计算所述轮轨力检测数据，区分不同频率段获得轮轨力有效数据；根据所述轮轨力有效数据对轨道质量状况进行分析评判。本发明实施例的有益效果在于，利用轮轨力的检测结果进行轨道质量状况的检测，有效地反映了轨道的状态，并且更加准确、全面，与现有的轨道检测技术相结合可以更全面地确保铁路列车和轨道线路的安全性及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及铁路车辆轮轨力测量和轨道质量检查领域，特别是关于一种轨道检测方法和装置。
背景技术
随着重载和高速铁路的快速发展，铁路的安全问题越来越显得重要，其中轨道的安全检测尤为重要。
目前国内和国际上铁路轨道状况检测主要采用几何检测法，几何检测法通常采用图像、激光、陀螺、位移计、加速度传感器等检测设备测量轨道的几何形态是否符合标准以达到检测轨道状况的目的，但是上述方法不能检测轮轨之间的实际动力作用参数，不能直接用于评价轨道结构状况及其对列车运行安全性和平稳性的影响。
发明内容
本发明实施例为了解决现有技术中的问题，提出了一种轨道检测方法和装置，利用轨道动力作用参数进行轨道检测，更全面地检测到轨道线路的问题，从而可以提高铁路轨道和运行列车的安全性。
本发明实施例提供一种轨道检测方法，包括，
检测并获取轮轨力检测数据；
计算所述轮轨力检测数据，获得不同频率段的轮轨力有效数据；
根据所述轮轨力有效数据对轨道质量状况进行分析。
根据本发明实施例所述方法的一个进一步的方面，计算所述轮轨力检测数据，获得不同频率段的轮轨力有效数据中还包括，同步存储用以标识该轮轨力检测数据对应的轨道位置的里程信息。
根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，所述轮轨力检测数据包括垂向力和/或横向力。
根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，根据所述轮轨力有效数据对轨道进行分析中包括，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果。
根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率高于40Hz的所述垂向力用于评价冲击类缺陷，在一个设定的范围内取一个最大值，当该最大值大于一设定的门限值时，则所述分析结果为评价该轨道的轨缝、焊接头、轨面凹坑或岔心的缺陷，提示用户需要检修轨道。
根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率高于40Hz的所述垂向力进行一个定长窗口内的移动平均积分处理，用于评价颤振类缺陷，当所述积分处理结果大于一设定的门限值，则所述分析结果为评价轨面短波不平顺的缺陷。
根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率在0.1Hz至0.5Hz之间的所述垂向力减去稳态值后，在一个定长移动窗口中计算超低频(例如0.1Hz-0.5Hz)轮重减载率，用于评价侧倾类缺陷，，当所述该窗口内的超低频轮重减载率大于一设定的门限值，则所述分析结果为轨道线路的扭曲过大。
根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率在0.5Hz至10Hz之间的所述横向力用于评价横力类缺陷，对一个定长窗口范围内的横向力进行均方根计算处理，当所述计算结果大于一设定的门限值，则所述分析结果为该轨道容易引起轮轨之间不稳定的横向力作用。
根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率在0.5Hz至10Hz之间的所述左右车轮横向力的矢量之和的轴横向力用于评价轴摆类缺陷，对一定长窗口范围内的轴横向力去除准静态分量后，除以静轴重，再进行均方根计算，当计算结果大于一设定的门限值，则所述分析结果为该轨道存在造成列车横向晃动的缺陷。
本发明实施例还提供了一种轨道检测装置，包括，
测力轮对检测单元，安装在检测车上，用于对轮轨力进行检测；
计算单元，与所述测力轮对相连接，用于对所述测力轮对单元输出的检测数据进行计算，获得不同频率段的轮轨力有效数据；
分析单元，与所述计算单元相连接，用于根据所述轮轨力有效数据对轨道质量状况进行分析。
根据本发明实施例所述装置的一个进一步的方面，还包括地面标识单元，与所述计算单元相连接，用于标识具有该轮轨力检测数据的车轮所处的轨道位置。
根据本发明实施例所述装置的再一个进一步的方面，还包括存储器，分别与所述分析单元和地面标识单元相连接，用于用以标识该轮轨力检测数据对应轨道位置的里程信息。
根据本发明实施例所述装置的另一个进一步的方面，所述分析单元进一步包括，分类模块，处理模块，输出模块，
所述分类模块，用于将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型；
所述处理模块，用于针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理；
所述输出模块，用于根据处理模块的处理结果输出针对轨道的分析结果。
通过本发明实施例，利用对轮轨力的检测结果进行轨道的检测，有效地反映了轨道的状态，并且更加准确、全面，与现有的轨道检测技术相结合可以更全面地确保铁路列车和轨道线路的安全性及可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例一种轨道检测方法的流程图；
图2所示为本发明实施例一种轨道检测装置的结构示意图；
图3所示为本发明实施例分析单元的结构示意图；
图4所示为本发明实施例利用垂向冲击力对轨缝等状态的分析流程图；
图5所示为本发明实施例利用垂向力和横向力对轨道颤振和横力状态的分析流程图；
图6所示为本发明实施例利用垂向力和横向力对轨道侧倾和轴摆状态的分析流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的发明人发现，现有技术中测量轮轨力的检测方法能够检测车轮上的垂向力和横向力，用于分析车轮在行驶过程中的安全性，而车轮行驶于轨道上，该车轮受到的冲击力也就是轨道受到的冲击力，通过分析车轮对轨道不同的冲击力反映了轨道的状况，例如轨道不平整造成车轮对轨道的冲击，轨道的焊缝造成车轮对轨道的冲击等等，以下本项发明的发明人利用轮轨力的测量形成了对轨道安全检测的方案。
如图1所示为本发明实施例一种轨道检测方法的流程图。
步骤101，通过安装在检测车上的测力轮对单元获取轮轨力的检测数据。
步骤102，计算所述轮轨力检测数据，获得不同频率段的轮轨力有效数据。
步骤103，根据所述轮轨力有效数据对轨道质量状况进行分析。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，在所述步骤102中还包括，同步存储用以标识该轮轨力检测数据对应的轨道位置的里程信息。通过该里程信息可以在对轨道进行分析后，找到出现问题轨道的具体位置。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，在所述步骤102中，所述轮轨力检测数据包括垂向力和/或横向力。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，在所述步骤103中包括，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出轨道的分析结果。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，将频率高于40Hz的所述垂向力用于评价冲击类缺陷，在一个设定的范围内取一个最大值，根据该最大值分析轨缝、焊接头、轨面凹坑或岔心的缺陷，例如在每米范围内取一个最大值，当该最大值大于一设定的门限值时，则所述分析结果为该轨道的轨缝或者焊接头等状态需要检修。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，将频率高于40Hz的所述垂向力进行一个定长窗口内的移动平均积分处理，用于评价颤振类缺陷，根据处理结果分析轨面的短波不平顺状态，例如对两米范围内的垂向力进行积分处理，当所述积分处理结果大于一设定的门限值，则分析结果为该轨面存在短波不平顺缺陷。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，将频率在0.1Hz至0.5Hz之间的所述垂向力减去其稳态值(车轮正常的固有承载重量)后，在一个定长移动窗口内计算超低频轮重减载率(车轮承载变化量与车轮固有承载量之比值)，取其中之最大值用于评价侧倾类缺陷。例如在0.1Hz至0.5Hz之间的所述垂向力减去稳态值后，在200米的窗口范围内计算超低频轮重减载率，当所述该窗口内的超低频轮重减载率大于一设定的门限值，表明轨道线路的扭曲过大。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，将频率在0.5Hz至10Hz之间的所述横向力在一个定长窗口范围内的横向力进行均方根计算处理，用于评价横力类缺陷。例如，对在30米窗口范围内的频率在0.5Hz至10Hz之间的横向力计算均方根，当所述计算结果大于一设定的门限值，则分析结果为该横向力出现异常波动，该轨道容易引起轮轨之间不稳定的横向力作用。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，将频率在0.5Hz至10Hz之间的所述左右车轮横向力的矢量之和(轴横向力)用于评价轴摆类缺陷，对一定长窗口范围内的轴横向力去除频率低于0.5Hz的准静态分量之后，再除以静轴重，然后进行均方根计算，根据处理结果分析轴摆状态。例如，对频率在0.5Hz至10Hz之间的轴横向力在30米范围内去除准静态分量后再除以静轴重，再进行均方根处理后，当计算结果大于一设定的门限值，则分析结果为该轨道存在造成列车横向晃动的缺陷。
通过上述实施例，通过对轮轨力检测数据进行分析，得到轨道质量状态的评价，避免了现有技术中只具有几何检测方式而没有动力作用参数检测方式的缺陷，并且通过里程标识可以在分析后准确的定位到相应的轨道，使得检修和调整更加方便，进一步提高了铁路运输的安全性。
如图2所示为本发明实施例一种轨道检测装置的结构示意图。
包括测力轮对单元201，计算单元202，分析单元203。
其中测力轮对单元201，安装在检测车辆上，用于对轮轨力进行检测。
计算单元202，与所述测力轮对单元201相连接，用于对所述测力轮对单元201输出的检测数据进行计算，获得不同频率段的轮轨力有效数据。
分析单元203，与所述计算单元202相连接，用于根据所述轮轨力有效数据对轨道线路质量进行分析。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，还包括地面标识单元204，与所述计算单元202相连接，用于标识具有该轮轨力检测数据的车轮所处的轨道位置。通过该里程信息可以在分析轨道状态后，找到出现问题轨道的准确位置。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，还包括存储器205，分别与所述分析单元203和地面标识单元204相连接，用于存储标识该轮轨力检测数据对应轨道位置的里程信息。所述分析单元203还可以对逐段里程的轨道质量作出分析评判，在输出分析结果的同时输出里程信息，以表示出在哪个路段的轨道出现什么问题。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，所述计算单元202计算获取的轮轨力检测数据包括垂向力和/或横向力。
作为本发明实施例的一个进一步的方面，所述分析单元203如图3所示进一步包括，分类模块2031，处理模块2032，输出模块2033，
其中，分类模块2031，用于将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型。
处理模块2032，用于针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理。
输出模块2033，用于根据处理模块2032的处理结果输出针对轨道的分析结果。
所述分析单元203进行如上述方法中所述的分析，在此不再赘述。
如图4所示为本发明实施例利用垂向力的冲击力对轨缝等状态的分析流程图。
步骤401，从测力轮对单元获取检测数据。
步骤402，根据检测数据计算出垂向力。
步骤403，按照垂向力的频率分类，获取频率超过40Hz的垂向力。
步骤404，在每米范围内获取一个最大值。
步骤405，如果所述最大值超过一个设定的门限，例如超过静轮重的0.4倍以上则开始给定一个分值，超限程度越严重给出的分值就越高，分析结果表示出了这部分轨道的轨缝、焊接头、轨面凹坑或者岔心的状态指标，分值越高，表明状态越差。如果没有超过该设定的门限值则分析结果为轨缝、焊接头等状态良好。
步骤406，输出上述分析结果。
如图5所示为本发明实施例利用垂向力和横向力对轨道颤振和横力状态的分析流程图。
步骤501，从测力轮对单元获取检测数据。
步骤502，根据检测数据计算出垂向力和横向力。
步骤503，按照垂向力和横向力的频率分类，获取频率大于40Hz的垂向力，频率在0.5Hz至10Hz之间的横向力。
步骤504，在车轮移动2米的范围内对垂向力进行积分，如果积分结果大于一预定门限值，例如大于0.2以上则开始给定一个分值，超限程度越严重给出的分值就越高，分析结果表示出了这部分轨道的短波不平顺状态指标，即颤振超过指标，分值越高，表明状态越差。如果没有超过该门限值，则分析结果为颤振正常。
步骤505，在车轮移动30米的范围内计算横向力的均方根，如果计算结果大于一设定门限值，例如大于0.04以上则开始给定一个分值，超限程度越严重给出的分值就越高，分析结果表示出了这部分轨道的横向力异常波动，分值越高，表明状态越差。如果没有超过该门限值，则分析结果为横向力正常。
步骤506，输出上述分析结果，表明轨道是否存在短波不平顺，横向力是否存在异常波动。
如图6所示为本发明实施例利用垂向力和横向力对轨道侧倾和轴摆状态的分析流程图。
步骤601，从测力轮对单元获取检测数据。
步骤602，根据检测数据计算出垂向力和横向力。
步骤603，按照垂向力和横向力的频率分类，获取频率0.1Hz至0.5Hz之间的垂向力，频率在0.5Hz至10Hz之间的横向力。
步骤604，对在车轮移动200米范围内获得的垂向力减去稳态值之后计算超低频(0.1Hz至0.5Hz)轮重减载率，如果计算结果大于一设定门限值，例如大于0.06以上则开始给定一个分值，超限程度越严重给出的分值就越高，分析结果表示出了这部分轨道水平(或者设置超高)不良，分值越高，表明侧倾状态越差。
步骤605，将左右两个车轮的横向力进行适量之和，得到轴横向力，在车轮移动30米的范围内将该轴横向力减去准静态分量后除以静轴重，再计算得到均方根，如果计算结果大于一设定门限值，例如大于0.04以上则开始给定一个分值，超限程度越严重给出的分值就越高，分析结果表示出了这部分轨道存在造成列车横向晃动的缺陷，即该部分轨道不符合轴摆要求。分值越高，表明状态越差。
步骤606，输出上述分析结果，表明轨道侧倾是否符合要求，轴摆是否符合要求。
作为本发明实施例的有益效果在于，利用对轮轨力的检测结果进行轨道质量状况的检测，简单有效地反映了轨道的状态，并且更加准确、全面，与现有的轨道检测技术相结合可以更全面的确保铁路列车和轨道线路的安全性及可靠性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种轨道检测方法，其特征在于包括，
检测并获取轮轨力检测数据，所述轮轨力检测数据包括垂向力和/或横向力；
计算所述轮轨力检测数据，获得不同频率段的轮轨力有效数据；
根据所述轮轨力有效数据对轨道质量状况进行分析，其中，
将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述轮轨力检测数据，获得不同频率段的轮轨力有效数据中还包括，同步存储用以标识该轮轨力检测数据对应的轨道位置的里程信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率高于40Hz的所述垂向力用于评价冲击类缺陷，在一个设定的范围内取一个最大值，当该最大值大于一设定的门限值时，则所述分析结果为评价该轨道的轨缝、焊接头、轨面凹坑或岔心的缺陷，提示用户需要检修轨道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率高于40Hz的所述垂向力进行一个定长窗口内的移动平均积分处理，用于评价颤振类缺陷，当所述积分处理结果大于一设定的门限值，则所述分析结果为评价轨面短波不平顺的缺陷。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率在0.1Hz至0.5Hz之间的所述垂向力减去稳态值后，在一个定长移动窗口中计算轮重减载率，用于评价侧倾类缺陷，当所述窗口内的轮重减载率大于一设定的门限值，则所述分析结果为轨道线路的扭曲过大。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率在0.5Hz至10Hz之间的所述横向力用于评价横力类缺陷，对一个定长窗口范围内的横向力进行均方根计算处理，当所述计算结果大于一设定的门限值，则所述分析结果为该轨道容易引起轮轨之间不稳定的横向力作用。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果中包括，将频率在0.5Hz至10Hz之间的左右车轮横向力的矢量之和的轴横向力，用于评价轴摆类缺陷，对一定长窗口范围内的轴横向力去除准静态分量后，除以静轴重，再进行均方根计算，当计算结果大于一设定的门限值，则所述分析结果为该轨道存在造成列车横向晃动的缺陷。
8.一种轨道检测装置，其特征在于包括，
测力轮对检测单元，安装在检测车上，用于对轮轨力进行检测，轮轨力检测数据包括垂向力和/或横向力；
计算单元，与所述测力轮对检测单元相连接，用于对所述测力轮对检测单元输出的检测数据进行计算，获得不同频率段的轮轨力有效数据；
分析单元，与所述计算单元相连接，用于根据所述轮轨力有效数据对轨道质量状况进行分析，所述分析单元进一步包括，分类模块，处理模块，输出模块，
所述分类模块，用于将所述轮轨力检测数据按照不同的频率段提取有效成分，分为不同的类型；
所述处理模块，用于针对不同类型的轮轨力有效数据进行处理；
所述输出模块，用于根据处理模块的处理结果输出针对轨道的分析结果。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括地面标识单元，与所述计算单元相连接，用于标识具有该轮轨力检测数据的车轮所处的轨道位置；
还包括存储器，分别与所述分析单元和地面标识单元相连接，用于存储用以标识该轮轨力检测数据对应轨道位置的里程信息。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |