CN110044473A - 一种高速铁路车外噪声自动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高速铁路车外噪声自动监测装置，属于高速铁路环境噪声监测技术领域，包括数据采集存储模块、气象监测模块、列车通过信号触发模块、数据综合分析模块、数据传输模块和供电模块；数据采集存储模块与数据综合分析模块相连接，气象监测模块与数据综合分析模块相连接，列车通过信号触发模块与数据综合分析模块相连接，数据传输模块与数据综合分析模块相连接，数据采集存储模块、气象监测模块、列车通过信号触发模块、数据综合分析模块分别与供电模块相连接。本发明的装置在无人值守的情况下，实现对高速铁路环境噪声和列车运行辐射噪声的自动监测，并且可通过无线网络实时掌握现场监测情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速铁路车外噪声自动监测装置，属于环境保护技术领域，特别属于高速铁路环境噪声监测技术领域。
背景技术
截止到2018年底，我国高速铁路运营里程已经达到2.9万公里以上。高速铁路给民众的出行带来巨大便利的同时，也给沿线居民的生活环境产生较大噪声影响。及时掌握高速铁路噪声状况及各时段的噪声规律，有助于指导铁路部门合理调整车流量，降低对民众的噪声干扰。
当前我国对高速铁路车外噪声的监测以流动监测为主，每次测试需要现场安装测试设备，工作繁琐低效，且测得的是测试当天的噪声水平，不能真实反映非测试时段的声环境质量。
目前尚未有长期应用于高速铁路车外噪声自动监测的设备、方法以及应用案例，仅在城市噪声自动监测领域有部分示范应用。
高速铁路车外噪声自动监测技术与城市噪声自动监测技术有较大差异。城市噪声自动监测技术只需要开展全天的连续监测即可，高速铁路车外噪声自动监测不仅涉及到昼、夜间等效声级的测试，还涉及对列车通过时列车运行辐射噪声水平的测试和噪声排放量的测试，在开展高速铁路沿线噪声的连续自动监测的同时，还要从连续监测数据中提取出每列车通过时列车运行辐射噪声。
因此，提供一种在无人值守的情况下实现对高速铁路环境噪声和列车运行辐射噪声的自动监测并且可通过无线网络实时掌握现场监测情况的高速铁路车外噪声自动监测装置就成为该技术领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于搭建高速铁路车外噪声的自动测试平台，对高速铁路沿线的环境噪声及高速动车组运行辐射噪声进行远程自动监测，提供一种在无人值守的情况下实现对高速铁路环境噪声和列车运行辐射噪声的自动监测并且可通过无线网络实时掌握现场监测情况的高速铁路车外噪声自动监测装置。
本发明的目的是通过如下技术方案完成的：
一种高速铁路车外噪声自动监测装置，包括数据采集存储模块、气象监测模块、列车通过信号触发模块、数据综合分析模块、数据传输模块和供电模块；数据采集存储模块与数据综合分析模块相连接，气象监测模块与数据综合分析模块相连接，列车通过信号触发模块与数据综合分析模块相连接，数据传输模块与数据综合分析模块相连接，数据采集存储模块、气象监测模块、列车通过信号触发模块、数据综合分析模块分别与供电模块相连接。
优选地，所述数据采集存储模块包括传声器和数据采集设备，传声器通过数据采集设备与数据综合分析模块中的硬盘相连接；数据采集设备通过传声器采集原始噪声信号，并将原始噪声数据记录在数据综合分析模块的硬盘中。
优选地，所述气象监测模块为实时监测温度、湿度、风速、风向、气压、降雨量等6类气象参数的小型气象监测设备。
优选地，所述列车通过信号触发模块包括两个激光触发器，两个激光触发器平行于铁轨线安装。
优选地，所述列车通过信号触发模块为非接触的磁钢车轮传感器，在上、下行铁轨线各选一条铁轨安装。
优选地，所述数据传输模块由无线路由器和终端设备组成。
优选地，所述终端设备为手机、pad或计算机。
优选地，所述数据综合分析模块包括硬件和软件，硬件为可编程逻辑控制器，软件包括实现对所需噪声参数的计算程序，也包括对其余各模块的控制程序。
优选地，所述数据综合分析模块内置数据分析软件，对噪声信号的综合分析功能包括计算每一列高速动车组的噪声、列车通过暴露声级、列车通过最大声级、每小时的等效声级、昼、夜间等效声级等；对气象监测模块的综合分析功能包括对气象数据的实时记录，以及借助列车通过信号触发模块的触发信号提供的时间信息对实时气象数据的提取；对列车通过信号触发模块的综合分析功能包括记录列车通过时刻信息，利用时间差计算和记录车速(V)和列车运行方向等参数。
优选地，所述数据综合分析模块对于每一小时的时间段内每一列通过的列车的列车通过时刻、车速、运行方向、气象信息、噪声信息等进行数据统计，同时产生每个小时的等效声级，上述数据记录在同一数据表内并形成报送文件。
优选地，所述数据传输模块具备无线传输功能，根据设定的时间间隔对数据综合分析模块产生的报送文件通过无线网络传输到指定数据服务器。
优选地，所述供电模块为蓄电池、太阳能电池、风力发电机或市电。
本发明的优点是：
本发明的高速铁路车外噪声自动监测装置，在无人值守的情况下，实现对高速铁路环境噪声和列车运行辐射噪声的自动监测，并且可通过无线网络实时掌握现场监测情况。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1为本发明实施例1高速铁路车外噪声自动监测装置的结构示意图。
图2为本发明实施例1中激光触发器与铁路线路关系的示意图。
图3为本发明实施例2中磁钢车轮传感器与铁路线路关系的示意图。
主要附图标记说明：
1 传声器 2 数据采集设备
3 气象监测模块 4 列车通过信号触发模块
5 数据综合分析模块 6 数据传输模块
7 供电模块 8 第一激光触发器
9 第二激光触发器 10 第一磁钢车轮传感器
11 第二磁钢车轮传感器
具体实施方式
实施例1
如图1所示，为本发明实施例1高速铁路车外噪声自动监测装置的结构示意图，其中，1为传声器，2为数据采集设备，3为气象监测模块，4为列车通过信号触发模块，5为数据综合分析模块，6为数据传输模块，7为供电模块；本发明的高速铁路车外噪声自动监测装置，包括传声器1、数据采集设备2、气象监测模块3、列车通过信号触发模块4、数据综合分析模块5、数据传输模块6和供电模块7；传声器1和数据采集设备2为数据采集模块，传声器1采用自由场噪声传感器，数据采集设备2一端与传声器1相连接，另一端与数据综合分析模块5相连接，数据采集设备2可以通过传声器1将原始噪声数据即时存储于数据综合分析模块5的硬盘中(数据采集设备2通过传声器1采集原始噪声信号，并将原始噪声数据记录在数据综合分析模块5的硬盘中)；气象监测模块3为实时监测温度、湿度、风速、风向、气压、降雨量等6类气象参数的小型气象监测设备，气象监测模块3具备实时监测温度、湿度、风速、风向、气压、降雨量等6类气象参数的功能，气象监测模块3与数据综合分析模块5相连接，将气象参数即时存储于数据综合分析模块5的硬盘中；列车通过信号触发模块4选用两个激光触发器，两个激光触发器安装方式如图2所示，为本发明实施例1中激光触发器与铁路线路关系的示意图，其中，8为第一激光触发器，9为第二激光触发器，第一激光触发器8和第二激光触发器9并排设立于铁路线路一侧，并分别与数据综合分析模块5相连接；通过第一激光触发器8和第二激光触发器9的触发时间的先后，判断列车运营方向，通过第一激光触发器8和第二激光触发器9的距离和触发时间差计算列车速度，由第一激光触发器8和第二激光触发器9组成的列车通过信号触发模块4与数据综合分析模块5相连接，将列车通过数据即时存储于数据综合分析模块5的硬盘中，由第一激光触发器8和第二激光触发器9组成的列车通过信号触发模块4形成的信号不仅能够提示列车通过信号，对列车通过时的噪声数据进行时间标记，还可通过进一步处理，获取车速、列车运行方向等信息，列车到达噪声监测断面时产生列车通过触发信号，触发信号不仅可提供列车到达和离开监测断面的时刻，还具备判断列车运行方向和计算列车运行速度的信息；数据综合分析模块5采用可编程逻辑控制器，相应的数据处理均通过对其编写相应的程序实现；数据传输模块6由无线路由器和手机或计算机等终端设备组成，数据传输模块6与数据综合分析模块5相连接；供电模块7为大容量蓄电池，或蓄电池配合太阳能电池、风力发电机等发电装置，或在条件允许的情况下直接采用市电，为整个高速铁路车外噪声自动监测装置提供电力支持，供电模块7分别与数据采集设备2、气象监测模块3、列车通过信号触发模块4、数据综合分析模块5相连接。
所述数据综合分析模块5的硬件部分为可编程逻辑控制器，软件部分包括实现对所需噪声参数的计算程序，也包括对其余各模块的控制程序。
所述数据综合分析模块5内置数据分析软件，对噪声信号的综合分析功能包括计算每一列高速动车组的噪声、列车通过暴露声级、列车通过最大声级、每小时的等效声级、昼、夜间等效声级等；对气象监测模块3的综合分析功能包括对气象数据的实时记录，以及借助列车通过信号触发模块4的触发信号提供的时间信息对实时气象数据的提取；对列车通过信号触发模块4的综合分析功能包括记录列车通过时刻信息，利用时间差计算和记录车速(V)和列车运行方向等参数。
所述数据综合分析模块5对于每一小时的时间段内每一列通过的列车，对得到的列车通过时刻、车速、运行方向、气象信息、噪声信息等进行数据统计，同时产生每个小时的等效声级，上述数据记录在同一数据表内并形成报送文件。
所述数据传输模块6具备无线传输功能，可根据设定的时间间隔对数据综合分析模块5产生的报送文件通过无线网络传输到指定数据服务器，同时，管理人员也可通过无线传输功能，利用手机、pad或电脑等终端对高速铁路车外噪声自动监测装置远程控制。
所述供电模块7为其余各模块的正常工作提供电能，通常为大容量蓄电池，通过电源逆变器产生220V交流电，条件允许的情况下，采用市电供电，对于长时间的无人值守或测点难以到达的测点，可采用太阳能、风能等可再生能源与蓄电池配合的供电方式。
本发明高速铁路车外噪声自动监测装置的工作原理是：
本发明的高速铁路车外噪声自动监测装置中，数据采集存储模块不间断采集环境噪声数据，气象监测模块记录每时刻的气象信息，在列车通过信号触发模块提供的列车通过时刻、速度、运行方向等信息后，对单列车的列车通过噪声和气象条件等进行提取和处理加工，此外，每一小时计算得到一个一小时等效声级，根据昼、夜间的时间划分，每天各得到一个昼间等效声级和夜间等效声级，监测的结果除了在本底存储，还以文件的形式通过无线网络传输至管理人员的手机、数据服务器等终端设备，实现对高速铁路车外噪声的自动监测，管理人员利用终端设备通过无线网络操控监测现场的设备。
实施例2
本实施例中，除列车通过信号触发模块4不同外，其余各模块与实施例1的相同。本实施例中的列车通过信号触发模块4选用非接触的磁钢车轮传感器，如图3所示，为本发明实施例2中磁钢车轮传感器与铁路线路关系的示意图，其中，10为第一磁钢车轮传感器，11为第二磁钢车轮传感器；第一磁钢车轮传感器10和第二磁钢车轮传感器11分别安装在上行铁路线和下行铁路线，车轮经过第一磁钢车轮传感器10和第二磁钢车轮传感器11上方时产生电信号，为列车运行辐射噪声数据提供时间标签，根据有电信号反应的磁钢车轮传感器所安装的线路判断列车运行方向，根据同一转向架两车轮通过磁钢车轮传感器的时间差计算列车运行速度。
本发明不仅可以对测试现场的环境噪声进行实时连续监测，还提取每列高速动车组通过时的列车运行辐射噪声水平和噪声排放量，通过数据传输模块，管理人员可实时获取现场测试数据，并对现场测试模块进行远程监控。
上述实施例不是对本发明结构、工艺的限定，任何对本发明作简单变换后的结构，或具有相同功能的工艺，具有类似形状但改变结构比例、尺寸、组装方式，关键部位具有相同功能的不同工艺处理方法，均属于本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：包括数据采集存储模块、气象监测模块、列车通过信号触发模块、数据综合分析模块、数据传输模块和供电模块；数据采集存储模块与数据综合分析模块相连接，气象监测模块与数据综合分析模块相连接，列车通过信号触发模块与数据综合分析模块相连接，数据传输模块与数据综合分析模块相连接，数据采集存储模块、气象监测模块、列车通过信号触发模块、数据综合分析模块分别与供电模块相连接。
2.根据权利要求1所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述数据采集存储模块包括传声器和数据采集设备，传声器通过数据采集设备与数据综合分析模块中的硬盘相连接；数据采集设备通过传声器采集原始噪声信号，并将原始噪声数据记录在数据综合分析模块的硬盘中。
3.根据权利要求2所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述气象监测模块为实时监测温度、湿度、风速、风向、气压和降雨量气象参数的气象监测设备。
4.根据权利要求3所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述列车通过信号触发模块包括沿平行铁路线路方向上不同位置的两个激光触发器或在上行线铁轨、下行线铁轨上各安装一个非接触的磁钢车轮传感器。
5.根据权利要求4所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述数据传输模块由无线路由器和终端设备组成。
6.根据权利要求5所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述终端设备为手机、pad或计算机。
7.根据权利要求6所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述数据综合分析模块包括硬件和软件，硬件为可编程逻辑控制器，软件包括实现对所需噪声参数的计算程序，也包括对其余各模块的控制程序。
8.根据权利要求7所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述数据综合分析模块对于每一小时的时间段内每一列通过的列车的列车通过时刻、车速、运行方向、气象信息、噪声信息进行数据统计，同时产生每个小时的等效声级，上述数据记录在同一数据表内并形成报送文件。
9.根据权利要求8所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述数据传输模块具备无线传输功能，根据设定的时间间隔对数据综合分析模块产生的报送文件通过无线网络传输到指定数据服务器。
10.根据权利要求9所述的高速铁路车外噪声自动监测装置，其特征在于：所述供电模块为蓄电池、太阳能电池、风力发电机或市电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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