CN108018747B - 高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法及系统，所述系统包括用于采集图像信息的视频摄像头组、用于采集位移信息的位移传感器组、用于采集温度信息的温度传感器组；视频摄像头组包括安装于线路限界外侧的球机和安装于桥梁挡墙上的枪机；位移传感器组安装于线路上下行两侧的桥梁梁缝处。本发明实现了对钢轨伸缩调节器地段轨道结构位移量的非接触式测量；能够有效地测量高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器地段轨道结构及相关参数，反应轨道的服役状态；具有很高的商业推广和广阔的应用前景。

Description

高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法及系统
技术领域
本发明涉及轨道交通监测技术领域，具体地指一种高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法及系统。
背景技术
随着我国客运专线建设的全面开展，桥梁所占的比例越来越大。在大跨度桥上铺设无缝线路，桥梁伸缩引起的梁轨相互作用加剧，钢轨将承受巨大的附加力，超出钢轨的允许应力，同时桥梁和钢轨也将产生较大的相对位移影响线路的稳定性，因此对于大跨度桥上无缝线路须考虑采用钢轨伸缩调节器。
根据相关线路上钢轨伸缩调节器及梁缝处的抬轨装置在使用过程中，由于高速铁路天窗时间短、大桥上道检查困难，在养护过程中难以做到及时发现相关问题，导致该区段存在轨枕倾斜拉裂、抬轨装置剪刀叉变形较大甚至卡死等病害，已出现更换轨枕、剪刀叉等部件，造成较大的养护维修工作量和经济损失。因此为了便于后期养护维修，需对该区段进行监控，并建立实时安全预警机制，及时反馈钢轨伸缩调节器及抬轨装置的使用情况和线路运行情况，从而确保钢轨伸缩调节器及抬轨装置的正常使用，确保线路安全运营和养护。
发明内容
针对以上现有技术的不足之处，本发明的目的就是要提供一种有效地测量高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器地段轨道结构及相关参数的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法及系统。
为实现上述目的，本发明所设计的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
1)设置尖轨位移测点、基本轨位移测点、梁缝位移测点和轨枕间距测点；
2)采集尖轨位移测点图像信息，测量尖轨尖端与基本轨相对位移，采集基本轨位移测点图像信息，测量基本轨尾部与尖轨相对位移；
3)采集尖轨位移测点图像信息，测量尖轨与基本轨密贴状态；
4)采集梁缝位移测点图像信息，测量桥梁梁缝伸缩状态；
5)采集钢轨顶面图像信息，测量伸缩调节器区钢轨顶面光带状态；
6)采集剪刀叉与联接点处图像信息，测量剪刀叉的歪斜及联接点位移状态；
7)采集轨枕区域设置轨枕间距测点图像信息，测量抬轨装置钢枕歪斜状态和变形状态。
优选地，所述尖轨位移测点为四个，分别设置于两条钢轨的尖轨尖端处，所述基本轨位移测点为四个，分别设置有两条钢轨的基本轨尾部，所述梁缝位移测点设置于在桥梁梁缝处，所述轨枕间距测点为六个，分别设置于六个轨枕区域。
优选地，所述方法还包括测量调节器区扣件状态，测量钢轨、桥梁、大气温度，测量行车速度和测量风速风向。
本发明还提出一种基于上述高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法的系统，其特殊之处在于，包括用于采集图像信息的视频摄像头组、用于采集位移信息的位移传感器组、用于采集温度信息的温度传感器组；所述视频摄像头组包括安装于线路限界外侧的球机和安装于桥梁挡墙上的枪机；所述位移传感器组安装于线路上下行两侧的桥梁梁缝处。
进一步地，所述枪机为四个，一号枪机、三号枪机与尖轨位移测点相对，二号枪机、四号枪机与基本轨位移测点相对，所述球机有六个，线路限界外两侧分别设置有三个。
更进一步地，所述温度传感器组包括安装于钢轨外侧的轨腰上的钢轨温度传感器，安装于钢桁杆件表面的钢桁桥温度传感器，安装于混凝土表面的混凝土桥温度传感器，安装于桥墩上的大气温度传感器。
更进一步地，还包括安装于列车上桥侧的挡墙外侧的测速雷达和安装于桥墩空旷处的风速风向仪。
更进一步地，设置于线路限界外两侧中间的两个球机采集剪刀叉与联接点处图像信息和测量抬轨装置钢枕歪斜状态。
更进一步地，所述六个球机采集钢轨顶面图像信息。
更进一步地，所述位移传感器组包括两个接触式振弦式传感器或光纤光栅传感器。
本发明实现了对钢轨伸缩调节器地段轨道结构位移量的非接触式测量；能够有效地测量高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器地段轨道结构及相关参数，反应轨道的服役状态；具有很高的商业推广和广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方案的结构示意图。
图中：一号球机Q1，二号球机Q2，三号球机Q3，四号球机Q4，五号球机Q5，六号球机Q6，一号枪机q1，二号枪机q2，三号枪机q3，四号枪机q4，钢轨温度传感器TR，桥梁温度传感器TB，大气温度传感器TA，位移传感器D，梁缝d，测速雷达R，风速风向仪W，第一尖轨位移测点a1，第二尖轨位移测点a2，第三尖轨位移测点a3，第四尖轨位移测点a4，尖轨尖端G，基本轨尾部B，第一基本轨位移测点b1，第二基本轨位移测点b2，第三基本轨位移测点b3，第四基本轨位移测点b4，第一轨枕区域c1，第二轨枕区域c2，第三轨枕区域c3，第四轨枕区域c4，第五轨枕区域c5，第六轨枕区域c6。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提出的一种高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法，其监测的内容为：(1)尖轨尖端与基本轨相对位移；(2)基本轨尾部与尖轨相对位移；(3)尖轨与基本轨密贴情况；(4)桥梁梁缝伸缩情况；(5)伸缩调节器区钢轨顶面光带情况；(6)剪刀叉的歪斜及联接点位移；(7)抬轨装置钢枕歪斜情况；(8)轨枕框架的变形情况，特别是梁缝两侧轨枕的歪斜情况；(9)扣件状态；(10)钢轨、桥梁温度及气温情况；(11)行车速度；(12)风速风向。
针对上述监测内容，如图1所示，本发明设计了一种高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统，包括用于采集图像信息的视频摄像头组、用于采集位移信息的位移传感器组、用于采集温度信息的温度传感器组、用于采集列车车速的测速雷达、用于测量大桥的风速及风向的风速风向仪。具体包括：
(1)视频摄像头组：在监测区域共设置了10台视频摄像机，其中六台球机安装于线路限界外侧，上行轨道由左至右依次布置一号球机Q1、二号球机Q2、三号球机Q3，下行轨道由左至右依次布置四号球机Q4、五号球机Q5、六号球机Q6。四台枪机安装于桥梁挡墙上，其中一号枪机q1、三号枪机q3分别与上行轨道、下行轨道的尖轨尖端G相对。二号枪机q2、四号枪机q4分别与上行轨道、下行轨道的基本轨尾部B相对。(2)温度传感器组：温度的监测内容包括气温、轨温和桥梁温度。气温测点1个，通过设置在桥墩上的大气温度传感器TA采集；轨温测点为两个，基本轨和尖轨上各1个，通过安装于钢轨外侧的轨腰上的钢轨温度传感器TR采集；桥梁温度测点4个，桥梁温度传感器TB在混凝土桥和钢桥的钢桁杆件表面各设置有2个。(3)位移传感器组：位移传感器组包括两个位移传感器D，采用接触式振弦式传感器或光纤光栅传感器实现。位移的监测内容主要是桥梁的梁缝位移值。1个桥梁梁端设置2个测点，分别位于线路的上行侧和下行侧的桥梁梁缝d处。(4)测速雷达R：测速雷达R安装在列车上桥侧的挡墙外侧。(5)风速风向仪W：风速风向仪W主要测量大桥的风速及风向情况，安装在桥墩空旷处。
本发明提出的监测方法，具体包括：
1)设置尖轨位移测点、基本轨位移测点、梁缝位移测点和轨枕间距测点。
尖轨位移测点为四个，第一尖轨位移测点a1、第二尖轨位移测点a2分别设置于上行轨道的左右股的尖轨尖端G处，第三尖轨位移测点a3、第四尖轨位移测点a4分别设置于下行轨道的左右股的尖轨尖端G处。基本轨位移测点为四个，第一基本轨位移测点b1、第二基本轨位移测点b2分别设置于上行轨道的左右股的基本轨尾部B，第三基本轨位移测点b3、第四基本轨位移测点b4分别设置于下行轨道的左右股的基本轨尾部B。梁缝位移测点设置于在桥梁梁缝d处。轨枕间距测点为六个，第一轨枕区域c1、第四轨枕区域c4分别设置于上行轨道、下行轨道的始端；第二轨枕区域c2、第五轨枕区域c5分别设置于上行轨道、下行轨道的梁缝d处；第三轨枕区域c3、第六轨枕区域c6分别设置于上行轨道、下行轨道的基本轨尾部B。
2)采集尖轨位移测点图像信息，测量尖轨尖端与基本轨相对位移，采集基本轨位移测点图像信息，测量基本轨尾部与尖轨相对位移。
测量尖轨尖端与基本轨相对位移(简称为尖轨伸缩位移)：尖轨伸缩位移的测量主要通过四个尖轨位移测点采集位移值。其中第一尖轨位移测点a1由五号球机Q5进行测量，第二尖轨位移测点a2由一号枪机q1进行测量，第三尖轨位移测点a3由三号枪机q3进行测量，第四尖轨位移测点a4由二号球机Q2进行测量。
测量基本轨尾部与尖轨相对位移(简称为基本轨伸缩位移)：基本轨伸缩位移的测量主要通过是四个基本轨位移测点采集位移值。其中第一基本轨位移测点b1由二号枪机q2进行测量，第二基本轨位移测点b2由六号球机Q6进行测量，第三基本轨位移测点b3由三号球机Q3进行测量，第四基本轨位移测点b4由4号枪机q4进行测量。
3)采集尖轨位移测点图像信息，测量尖轨与基本轨密贴状态。
测量尖轨与基本轨密贴情况：第一尖轨位移测点a1处和第三尖轨位移测点a3处的尖轨与基本轨密贴情况由五号球机Q5进行观察，第二尖轨位移测点a2处和第四尖轨位移测点a4处的尖轨与基本轨密贴情况由二号球机Q2进行观察。
4)采集梁缝d位移测点图像信息，测量桥梁梁缝d伸缩状态。桥梁梁缝位移值通过设置于线路的上行侧和下行侧的桥梁梁缝d处的接触式位移传感器D进行测量。
5)采集钢轨顶面图像信息，测量伸缩调节器区钢轨顶面光带状态。伸缩调节器区钢轨顶面光带情况通过一号球机Q1～六号球机Q6进行观察。
6)采集剪刀叉与联接点处图像信息，测量剪刀叉的歪斜及联接点位移状态。剪刀叉的歪斜及联接点位移通过二号球机Q2和五号球机Q5进行测量。
7)采集轨枕区域设置轨枕间距测点图像信息，测量抬轨装置钢枕歪斜状态。
抬轨装置钢枕歪斜主要是对第二轨枕区域c2和第五轨枕区域c5的轨枕间距进行测量，分别对应的是二号球机Q2和五号球机Q5。
8)采集轨枕区域设置轨枕间距测点图像信息，测量抬轨装置轨枕框架的变形情况主要是对第一轨枕区域c1、第三轨枕区域c3、第四轨枕区域c4和第六轨枕区域c6的轨枕间距进行测量，分别对应的是一号球机Q1、三号球机Q3、四号球机Q4和六号球机Q6。
9)扣件状态：调节器区扣件的状态主要是通过六个个球机Q1～Q6和四个枪机q1～q4进行观察。
10)钢轨、桥梁温度及气温情况：通过温度传感器组进行测量。
11)行车速度：通过测试雷达R进行测量。
12)风速风向：通过设置风速风向仪W进行测量。
综上所述，本发明能够有效地测量高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器地段轨道结构及相关参数，反应轨道的服役状态，因此具有很高的商业推广前景。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明的技术方案进行修改或者等同替换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均应涵盖在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)设置尖轨位移测点、基本轨位移测点、梁缝位移测点和轨枕间距测点；所述尖轨位移测点为四个，分别设置于两条钢轨的尖轨尖端(G)处，所述基本轨位移测点为四个，分别设置于两条钢轨的基本轨尾部(B)，所述梁缝位移测点设置于在桥梁梁缝(d)处，所述轨枕间距测点为六个，分别设置于六个轨枕区域；
2)采集尖轨位移测点图像信息，测量尖轨尖端与基本轨相对位移，采集基本轨位移测点图像信息，测量基本轨尾部与尖轨相对位移；
3)采集尖轨位移测点图像信息，测量尖轨与基本轨密贴状态；
4)采集梁缝位移测点图像信息，测量桥梁梁缝(d)伸缩状态；
5)采集钢轨顶面图像信息，测量伸缩调节器区钢轨顶面光带状态；
6)采集剪刀叉与联接点处图像信息，测量剪刀叉的歪斜及联接点位移状态；
7)采集轨枕区域设置轨枕间距测点图像信息，测量抬轨装置钢枕歪斜状态和变形状态。
2.根据权利要求1所述的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法，其特征在于：所述方法还包括测量调节器区扣件状态，测量钢轨、桥梁、大气温度，测量行车速度和测量风速风向。
3.一种基于权利要求1所述的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法的系统，其特征在于：包括用于采集图像信息的视频摄像头组、用于采集位移信息的位移传感器组、用于采集温度信息的温度传感器组；所述视频摄像头组包括安装于线路限界外侧的球机和安装于桥梁挡墙上的枪机；所述位移传感器组安装于线路上下行两侧的桥梁梁缝处。
4.根据权利要求3所述的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法的系统，其特征在于：所述温度传感器组包括安装于钢轨外侧的轨腰上的钢轨温度传感器(TR)，安装于钢桁杆件表面的钢桁桥温度传感器，安装于混凝土表面的混凝土桥温度传感器，安装于桥墩上的大气温度传感器(TA)。
5.根据权利要求3所述的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法的系统，其特征在于：还包括安装于列车上桥侧的挡墙外侧的测速雷达(R)和安装于桥墩空旷处的风速风向仪(W)。
6.根据权利要求3所述的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法的系统，其特征在于：设置于线路限界外两侧中间的两个球机采集剪刀叉与联接点处图像信息和测量抬轨装置钢枕歪斜状态。
7.根据权利要求3所述的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法的系统，其特征在于：所述六个球机采集钢轨顶面图像信息。
8.根据权利要求3所述的高速铁路有砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法的系统，其特征在于：所述位移传感器组包括两个接触式振弦式传感器或光纤光栅传感器。
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