CN105667540B - 轨道状态检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道状态检测系统。其中，该系统包括：数据采集设备，用于实时采集轨道的实时状态信息；服务器，与数据采集设备建立通讯连接，用于实时获取轨道的实时状态信息，通过将实时状态信息与预先设置的轨道基准信息进行比对，确定轨道是否发生异常。本发明解决了由于通过人工对轨道进行检查工作量庞大、检查周期长，导致的无法对轨道的变化进行实时监测的技术问题。

Description

轨道状态检测系统

技术领域

本发明涉及铁路领域，具体而言，涉及一种轨道状态检测系统。

背景技术

钢轨及轨道板是行车的基础，它们直接承受机车、车辆荷载，是轨道中最重要的组成部件，其技术状态直接影响铁路的运输能力和行车安全。所以对钢轨和轨道板的技术状态的综合监测尤为重要，特别是高速铁路的轨道测量，技术指标要求高，点位多。

在现有技术当中，在对钢轨及轨道板进行检查时，都是通过工人逐一对各个点位进行人工检查来实现的。但是，动辄几十公里、上百公里乃至数千公里的钢轨的长度，需要检查的电位非常多。人工对其进行逐一检查的方式，不但工作强度大、效率低，检查的质量还不能得到有效地保证。并且，由于人工检查的工作量庞大，很难实现对轨道进行定期检查，以保证对轨道技术状态的变化进行及时监测。

针对上述由于通过人工对轨道进行检查工作量庞大、检查周期长，导致的无法对轨道的变化进行实时监测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种轨道状态检测系统，以至少解决由于通过人工对轨道进行检查工作量庞大、检查周期长，导致的无法对轨道的变化进行实时监测的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种轨道状态检测系统，包括：数据采集设备，用于实时采集轨道的实时状态信息；服务器，与数据采集设备建立通讯连接，用于实时获取轨道的实时状态信息，通过将实时状态信息与预先设置的轨道基准信息进行比对，确定轨道是否发生异常。

进一步地，系统还包括：数据库，数据库用于将获取到的实时状态信息按时间顺序进行存储。

进一步地，数据采集设备，包括：通讯单元，与工控器建立电连接，与服务器建立通讯连接；至少两个数据采集单元，与工控器建立电连接，设置于两条轨道之间；工控器，用于控制数据采集单元采集轨道的轨道位置信息和轨道的铁轨温度信息。

进一步地，数据采集单元，还包括：位移传感器，用于采集轨道位置信息；轨道温度传感器，用于采集铁轨温度信息。

进一步地，数据采集单元，还包括：空气温度传感器，用于采集环境温度；至少一个轨道板温度传感器，用于采集轨道板的表面温度。

进一步地，数据采集单元，还包括：雨雪传感器，用于采集数据采集单元所处环境的雨雪信息。

进一步地，位移传感器，包括：图像位移传感器，用于获取轨道板的图像位置信息；激光位移传感器，用于获取轨道板的数字位置信息。

进一步地，位移传感器，还包括：照明单元，用于在图像位移传感器获取轨道板的图像位置信息时提供照明。

进一步地，数据采集设备，还包括：供电单元，与工控器电连接，用于向数据采集设备供电其中，供电单元至少包括：太阳能电池板、蓄电池。

进一步地，轨道状态检测系统，还包括：客户端，与服务器建立通讯连接，用于呈现轨道的实时状态信息。

在本发明实施例中，通过数据采集设备，用于实时采集轨道的实时状态信息；服务器，与数据采集设备建立通讯连接，用于实时获取所述轨道的所述实时状态信息，通过将所述实时状态信息与预先设置的轨道基准信息进行比对，确定所述轨道是否发生异常，达到了对轨道的变化进行实时监测的目的，解决了由于通过人工对轨道进行检查工作量庞大、检查周期长，导致的无法对轨道的变化进行实时监测的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种轨道状态检测系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的轨道状态检测系统的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的轨道状态检测系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的轨道状态检测系统中数据采集设备的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的一种可选的轨道状态检测系统中位移传感器的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的轨道状态检示意图；

图7是根据本发明实施例的一种可选的轨道状态检测系统中数据采集设备的结构示意图；以及

图8是根据本发明实施例的一种可选的轨道状态检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种轨道状态检测系统的系统实施例，图1是根据本发明实施例的轨道状态检测系统的系统框架图，如图1所示，该系统包括：数据采集设备10和服务器20。

其中，数据采集设备10，用于实时采集轨道的实时状态信息；服务器20，与数据采集设备建立通讯连接，用于实时获取轨道的实时状态信息，通过将实时状态信息与预先设置的轨道基准信息进行比对，确定轨道是否发生异常。

上述服务器20通过与其建立通讯连接的数据采集设备10对轨道上的测量标记点的状态信息进行实时获取，并将获取到的实时状态信息与预先标定的轨道基准信息进行比对，从而确定轨道是否发生异常。轨道通常由轨道板和固定于轨道板上的铁轨构成。由于铁轨受到环境温度变化的影响，因热胀冷缩导致轨道整体发生微量的位移。因此，在通过数据采集设备10采集的实时状态信息当中，主要包括：轨道位置信息、铁轨温度信息。通过轨道位置信息和铁轨温度信息，确定铁轨温度与轨道位置的关系。当然，在数据采集设备10采集的实时状态信息当中，还可以包括：环境温度信息和降雨信息。通过环境温度信息和降雨信息，可以进一步确认气象变化对轨道位置变化的影响。

通过上述数据采集设备10和服务器20，达到了对轨道的变化进行实时监测的目的，解决了由于通过人工对轨道进行检查工作量庞大、检查周期长，导致的无法对轨道的变化进行实时监测的问题。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，上述系统中可以包括：数据库30，数据库用于将获取到的实时状态信息按时间顺序进行存储。

具体的，通过数据库30，可以将通过数据采集设备10实时采集到实时获取到的实时状态信息按时间顺序进行记录，从而方便随时对轨道的历史状态信息进行查询。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，在上述数据采集设备10中，可以包括：通讯单元12、至少两个数据采集单元14和工控器16。

其中，通讯单元12，与工控器16建立电连接，与服务器20建立通讯连接；至少两个数据采集单元14，与工控器16建立电连接，设置于两条轨道之间，其中，数据采集单元14至少包括：位移传感器141和轨道温度传感器143；工控器16，用于控制数据采集单元采集轨道的轨道位置信息和轨道的铁轨温度信息。

通常情况下，轨道由两条铁轨以及轨道板构成。分别在每条轨道上设置用于采集轨道实时状态信息的数据采集单元14。由工控器16控制数据采集单元14对实时状态信息进行采集，并通过通讯单元12与服务器20建立通讯连接。

其中，在数据采集单元14中，至少可以包括，用于采集轨道位置信息的位置传感器141和用于采集铁轨温度信息的轨道温度传感器143。

在实际应用当中，在一条轨道中，可能具有若干个检测点，因此，可以将位置传感器141安装于距离检测点0.75米至2.5米的位置上。位置传感器141以预定时间间隔对轨道位置信息进行采集。其中，在季节交替时或者在环境温度变化剧烈的地方，可以将提高位置传感器141采集轨道位置信息的采集频率，从而加强对该区域的检测强度。

作为一种可选的实施方式，上述通讯模块可以以GPRS网络作为通信平台与服务器20建立通讯连接。可以将工业用的RS232/RS485串口设备的串口通信立即转换为GPRS无线网络通信的双向数据传输设备。当然，也可以采用3G、4G乃至5G网络作为通讯平台与服务器20建立通讯连接，此处不做具体限制。

作为一种可选的实施方式，如图4所示，在上述数据采集单元14中，还可以包括：空气温度传感器145和至少一个轨道板温度传感器147。

其中，空气温度传感器145，用于采集环境温度；至少一个轨道板温度传感器147，用于采集轨道板的表面温度。

具体的，通过设置空气温度传感器145和至少一个轨道板温度传感器147，可以进一步细化现场环境以及环境温度对轨道位置的影响。

作为一种可选的实施方式，温度传感器分为用于检测轨道板温度和用于检测空气温度的两种传感器。分别通过轨道板温度传感器和空气温度传感器对轨道板温度和环境温度进行温度检测并进行感应采集，其数据进入前端工控机，与轨道位置信息(雨雪传感器类同)，再通过无线传输(GPRS)单元传输到后台服务器当中。

作为一种可选的实施方式，如图4所示，上述数据采集单元14中，还可以包括：雨雪传感器149。上述雨雪传感器149用于采集数据采集单元14所处环境的雨雪信息。

作为一种可选的实施方式，通过雨雪传感器149可以准确判断天气是否下雨或下雪。在实际应用当中，结合系统运行环境和监测精准度、设备使用寿命等条件，雨雪传感器149可以选用RY-YX型雨雪传感器。RY-YX型雨雪传感器是一种高灵敏雨雪检测器，可实现室外环境中下雨或下雪的定性检测(即判断天气有无下雨或下雪)，此监测设备灵敏度高，运行稳定可靠，能感知微小雨滴，对雾、霜抗干扰能力强。产品表面具有镀锡环状曲线感雨板，内带加热功能，输出开关量信号。在智能温室、环境监测、铁路系统等行业有广泛应用。

作为一种可选的实施方式，如图5所示，上述位移传感器141可以包括：图像位移传感器1411和激光位移传感器1413。

其中，图像位移传感器1411，用于获取轨道板的图像位置信息；激光位移传感器1413，用于获取轨道板的数字位置信息。

具体的，在实际应用当中，如图6所示，可以通过图像位移传感器可以测量轨道板x轴和y轴两个方向的位移；采用激光位移传感器可以测量z轴方向的位移。当然也可以采用图像传感器方式对z轴方向的位移进行测量此处不做赘述。

在实际应用当中，每个轨道板面积为3m×8m，每个轨道板将至少安装三组监测设备(数据采集单元)，即轨道板中间和轨道板两端各安装一组。每组设备将配置1个主机箱、5个轨道板温度传感器(可以选取量程可以为-40～70℃，精度0.1℃的轨道板温度传感器)、1个气象单元(气象单元可以包括1个空气温度传感器和/或1个雨雪传感器)和三个位移传感器(分别检测X，Y，Z三个方的位移，其监测距离≤700mm，量程500mm，精度0.1mm)，通过上述设备可以确保及时、准确采集到X，Y，Z三方向位移数据信息。

作为一种可选的实施方式，如图5所示，上述位移传感器141还可以包括照明单元1415，用于在图像位移传感器获取轨道板的图像位置信息时提供照明。

其中，所述照明单元至少包括：红外补光灯、LED补光灯中的任意一种或多种。在实际应用当中，还可以包括其他照明单元，此处不做赘述。

作为一种可选的实施方式，可以为每个轨道板安装3个图像采集摄像机、3个激光位移传感器、15个轨道温度传感器、1个空气温度传感器和1个雨雪传感器及3套主设备箱。

作为一种可选的实施方式，根据对轨道板Z方向位移监测技术指标要求，初步选用德国技术生产的JS80F激光位移传感器。些款设备具有测量精度高，抗干扰性能强等特点。JS80F激光位移传感器采用激光三角测量原理或回波分析原理进行非接触位置、位移测量的精密传感器。该激光位移传感器为一体化设计，无需放大器。最高精度可达到微米级，测量距离最远可达750mm。高速响应，抗光干扰能力强，几乎能适应所有的监测平面。本激光位移传感器具有多种输出形式，开关量、模拟量、串口输出。2级激光等级，光点最小可达到0.8mm，有效检测小面积被测量面。

作为一种可选的实施方式，如图7所示，在上述数据采集设备10中还可以包括：供电单元18。供电单元18，与工控器16电连接，用于向数据采集设备10供电，其中，在供电单元18中至少包括：太阳能电池板181、蓄电池183。

作为一种可选的实施方式，可以采用电网供电和太阳能供电两种供电方式进行供电。其中，每组轨道板上的三个检测点可以采用电网供电分别单独供电，即每一个检测点配置一组供电单元，对前端数据采集设备进行供电，太阳能供电作为辅助供电设备。其中，太阳能供电方式可以选用集太阳能电池板充电、蓄电池蓄电、充放电控制器和逆变控制器为一体，控制、保护功能完善，操作使用人性化，结构简单、运行可靠的太阳能供电系统。其中，额定输出功率700瓦(可以增大)，可以供图像位移传感器、激光位移传感器、工控机、温度传感器、通讯单元等前端设备24h×7用电。

作为一种可选的实施方式，如图8所示，在上述轨道状态检测系统中，还可以包括：

客户端40，与服务器20建立通讯连接，用于呈现轨道的实时状态信息。

具体的，在客户端中，可以包括实时监控、位移录像、位移照像、温度变化、应用分析、查询统计、输出打印和系统设置等八大功能模块。从而对轨道的实时状态信息进行呈现。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种轨道状态检测系统，其特征在于，包括：

数据采集设备，用于实时采集轨道的实时状态信息；

服务器，与所述数据采集设备建立通讯连接，用于实时获取所述轨道的所述实时状态信息，通过将所述实时状态信息与预先设置的轨道基准信息进行比对，确定所述轨道是否发生异常，其中，所述预先设置的轨道基准信息为预先标定的轨道基准信息；

其中，所述数据采集设备，包括：通讯单元，与工控器建立电连接，与所述服务器建立通讯连接；至少两个数据采集单元，与所述工控器建立电连接，设置于两条轨道之间；所述工控器，用于控制所述数据采集单元采集所述轨道的轨道位置信息和所述轨道的铁轨温度信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据库，所述数据库用于将获取到的所述实时状态信息按时间顺序进行存储。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元，还包括：

位移传感器，用于采集所述轨道位置信息；

轨道温度传感器，用于采集所述铁轨温度信息。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元，还包括：

空气温度传感器，用于采集环境温度；

至少一个轨道板温度传感器，用于采集轨道板的表面温度。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元，还包括：

雨雪传感器，用于采集所述数据采集单元所处环境的雨雪信息。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述位移传感器，包括：

图像位移传感器，用于获取轨道板的图像位置信息；

激光位移传感器，用于获取所述轨道板的数字位置信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述位移传感器，还包括：

照明单元，用于在所述图像位移传感器获取所述轨道板的图像位置信息时提供照明。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集设备，还包括：

供电单元，与所述工控器电连接，用于向所述数据采集设备供电其中，所述供电单元至少包括：太阳能电池板、蓄电池。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的系统，其特征在于，所述轨道状态检测系统，还包括：

客户端，与所述服务器建立通讯连接，用于呈现所述轨道的所述实时状态信息。