CN110049912A - 用于检测铁路轨道的轨条的部分中断或完全中断的铁路轨道状况监测系统 - Google Patents

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CN110049912A CN201780067245.8A CN201780067245A CN110049912A CN 110049912 A CN110049912 A CN 110049912A CN 201780067245 A CN201780067245 A CN 201780067245A CN 110049912 A CN110049912 A CN 110049912A
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Abstract

一种铁路轨道状况监测系统包括安装在轨道的轨条上并与彼此间隔开预定距离的多个传感器。所述传感器具有用于采集和记录由接近的列车产生并由所述轨条或由承载所述轨条的地面传播的声学信号的各自的信号采集和记录装置。信号传输装置用于在列车接近传感器通过时通过无线传输将采集和记录的信号传输到通过的列车，以及信号分析装置用于分析所述通过的列车上的所述采集和记录的信号中的传输的采集和记录的信号。所述信号分析装置可以适于在处理单元中比较来自相邻传感器的信号，并且在此基础上指示轨条不连续。

Description

用于检测铁路轨道的轨条的部分中断或完全中断的铁路轨道 状况监测系统
技术领域
本发明涉及一种用于检测铁路轨道的轨条的部分中断或完全中断的铁路轨道监测系统，其可以帮助铁路部门或铁路运营商关于轨条中的潜在的断裂对轨道进行持续监测。
背景技术
用于铁路轨道的轨条型材中的断裂的持续演变或突然发生被认为是严重的问题，因为在最极端的情况下，这可能导致火车和铁路车辆脱轨，并且因此导致人力和财力的损失。特别是在冬季和极端低温时，更经常出现断轨。低温导致钢型材收缩，在最严重的情况下，其最终导致轨条完全中断(例如http://www.aftenposten.no/nyheter/iriks/Kulden-stopper-togene-8306239.html)。还参见：http://www.tu.no/samferdsel/2016/01/17/pa-disse-togstreknin gene-er-det-storst-fare-for-skinnebrudd？utm_source＝newsletter-2016-01-18&utm_medium＝email&utm_campaign＝newsletter。
本文提出的监测过程以半连续(近实时)模式瞄准轨条的部分中断或完全中断(即，贯穿整个型材并且因此导致轨条的完全分离的较大裂纹)。提出的过程不旨在识别在轨条中缓慢发展并且不代表对铁路安全的严重威胁的小断裂(裂缝，发丝裂纹)。铁路轨道的钢型材产生小断裂的原因可以是多方面的，例如由于操作所引起的机械退化(磨损)、化学侵蚀等。然而，轨条的完全分离(被称为“断轨”效应)可能不仅是这些影响的长期结果，而且是由以下项引起的骤然影响：
-温度变化(材料的热机械收缩/膨胀)
-有缺陷的焊缝/焊接接头
-故意破坏，蓄意破坏
-其他影响(例如落石，意外事故)。
本文提出的过程不会取代现有的检测过程，而是对那些的更多补充，并为铁路交通简单地贡献额外的安全。
已知的技术方案以及关于这些技术方案的问题。
根据Norsk Jernbaneverkets Teknisk Regelverk(JBV-TR；https://trv.jbv.no/wiki/Forside)，存在关于裂缝和断裂的存在检测并调查铁路轨道的方法。迄今为止可以从JBV-TR得知的是，在实践中主要有两种检测类型：
-视觉检测(a)，
-超声控制(b)。
由于视觉检测(a)仅仅提供特定水平的准确性，所以其带有极大的偏见并且是主观的，并且，如果对整个铁路网定期进行，其将是效率极低且成本高昂的，在更自动化的操作模式下进行更具技术性的过程可能优选的。然而，在JBV-TR中没有提供有关基于超声控制(b)的现有监测过程的有效性和可靠性的信息。基于与挪威国家铁路管理局(JBV)的个人交流，挪威铁路网的每段平均每年由超声波推车(ultralydtralle)检测一次(一些段更频繁，其他段更不频繁)。
然而，显然，这两种检测方法都不能在连续模式下应用，因此减少了在裂纹或断裂段出现后立即识别它们的机会。[与Frode Teigen(JBV)的个人交流：“beskjedumiddelbart skinnebrudd har skjedd”。]
另外，如果轨条中的电流回路中断，则可以识别出断轨。然而，这当ERTMS(欧洲铁路交通管理系统)已经更换了传统的列车控制和指挥系统标准时将不再可能实现(https://en.wikipedia.org/wiki/European_Rail_Traffic_Management_System)。
此外，只有铁路网的较重要的段配备有电流回路。
图1示出了在题为“Elastic Wave Analysis for Broken rail detection”的出版物中公开的现有技术的轨条断裂检测技术方案，其中轨条上的振动或声学信号由在轨条上移动的列车产生并从列车向轨条断裂传播，从轨条断裂向列车反射回来的信号由位于列车与轨条断裂之间的传感器感测，根据在传感器的位置处的总信号的增加的幅度来进行对轨条断裂的检测。
在JP2015034452A、WO2013050244A1和US2015285927A1中公开了涉及用于监测或检查铁路轨道的轨道安装的传感器的其他技术方案。在US2015033864A1和US2014129154A1中公开了用于监测或检查铁路轨道的其他技术方案。
需要解决的问题。
鉴于现有检测方法的缺陷，新的检测系统旨在解决以下问题中的至少一个：
-自主运行，可能以自动模式运行(因此成本高效)
-客观评估，即不依赖于(一个或多个)筛查者的主观看法，而是依赖于经验证据(即，通过仪器/实验结果)
-健壮性，关于分析过程以及物理部件(由于气候影响等)两者
-冗余，使得即使系统的某些部件(传感器、分析单元)发生故障，也能保证系统的功能
-非侵入性，即系统的物理部件及其运行都不会对列车交通本身或任何其他现有安装产生任何负面影响
-增加的安全性，即系统应提供额外的安全性，即使在系统发生故障的情况下，与铁路安全相关的风险也不会增加。
发明内容
本发明提供根据随附专利权利要求1所述的一种用于检测铁路轨道的轨条的部分中断或完全中断的铁路轨道状况监测系统。
在随附专利权利要求4-5中记载了根据随附专利权利要求1所述的铁路轨道状况监测系统的实施例的特征。
如本文所公开的铁路监测技术方案在一般配置中包括：
第一阶段，也称为仪器阶段，其中轨条和列车都配备有轨条监测系统的部件，其中传感器单元附接到轨条，有利地，以彼此等同或不同的距离附接到轨条，同时接收器/处理单元由单列列车、几列列车或多列列车承载，以及
第二阶段，也称为激励和记录阶段，其中由列车产生并在轨条中传播的振动或声波具有大于列车的速度V列车的波传播速度V波，并且位于列车的移动方向上的任何传感器都将能够记录到来的“波列”，并且其中两个传感器之间的传播介质(通常是标准化的钢轨型材)是均匀的，周围状况基本保持稳定，并且假设在连续的传感器处记录的波列将是高度相关的(不管时间延迟如何)，并且在断轨的情况下，由位于断轨段之后的那些传感器记录的信号当与在位于断轨段之前的传感器处记录的信号相比时将明显不同并且因此不相关，以及
第三阶段，也称为数据收集、数据处理和警报阶段，其中装备有接收器单元的同一通过列车拾取在每个传感器处记录的信号，并且列车上的接收器/处理单元将来自连续传感器的数据进行比较/相关，并且，可以被理解为两个传感器之间的信号不相关的不一致被标记并报告或警报给铁路部门的运营中心TOCC。
在上述监测技术方案的一般配置的第一实施例中，其包括用于感测轨道的轨条的加速度的传感器单元，传感器单元被附接到轨条、相对于彼此间隔开。有利地，传感器单元沿轨道等距地间隔开。间隔开的传感器单元的传感器间距离可以沿给定轨条变化或者在不同安装之间变化，这取决于影响轨道的规则性的因素。这样的因素可以例如是弯曲、安装、桥和道岔/岔道。有利地，常见铁路轨道的轨条对的两个轨条均装备有传感器单元。有利地，每个传感器单元在地理上被标记，从而允许容易地对潜在断裂段进行定位。
在包括传感器单元的上述监测技术方案的一般配置的第一实施例的有利实施例中，传感器单元压合固定到轨条型材的外侧脚，使得不会与列车轮发生干扰。传感器单元到轨条的紧固可以通过胶水或环氧树脂完成。
在包括传感器单元的上述监测技术方案的一般配置的第一实施例的有利实施例中，传感器单元可以包括以下中的至少一个：
传感器，其包括：加速度或振动传感器，加速度或振动传感器适于感测由到来的列车产生并在轨条上传播的轨条的时间相关的加速度或振动，并且输出感测到的加速度或振动信号，以及信号记录装置，其适于做出对由加速度或振动传感器提供的感测到的加速度或振动信号的记录，以及
第一处理器，其包括处理器装置，处理器装置适于处理记录的感测到的加速度或振动信号以用于识别与预定特性信号模式相对应的信号段，以及
第一数据存储器，其用于将感测到的数据保存到数据文件，第一信号数据表示信号段中的识别的信号段，以及
发送器，其包括第一无线数据通信装置，第一无线数据通信装置适于将所述第一信号数据中的保存的第一信号数据无线地传送到远程定位的对应的第二无线数据通信装置，以及
电池，其用于向所述传感器、第一处理器、第一存储器以及发送器连续供应电力。
在有利的实施例中，加速度或振动传感器包括传感器增益控制电路装置，传感器增益控制电路装置被布置为控制加速度或振动传感器的增益或灵敏度，以便以噪声限制的感测模式操作传感器。在噪声限制的感测模式中，在传感器单元的位置处的轨条中不存在来自运动中的列车的加速度或振动的时间，从传感器输出的感测到的加速度或振动信号的水平是由噪声引起的并且保持在传感器的加速度或振动信号输出的完全动态范围的一小部分内，优选地在30％内，更优选地在15％内，甚至更优选地在5％内。在一个实施例中，传感器增益控制电路装置适于提供传感器增益或灵敏度的动态控制，而在另一个实施例中，它适于将传感器增益或灵敏度保持在固定或可调节的预定水平处。
在包括列车上的接收器和处理器单元的上述监测技术方案的一般配置的第一实施例的有利实施例中，接收器和处理器单元可以包括以下中的至少一个：
定位器，其适于确定列车的位置，
第二无线数据通信装置中的至少一个，其适于从传感器单元的第一无线数据通信装置无线地接收所述第一信号数据中的所述保存的第一信号数据，
组合器，其适于将确定的列车的位置与从相应的传感器单元接收的所述第一信号数据中的一个相关联，
第二存储器，其适于存储从多个所述传感器单元中的相应传感器单元接收的所述第一信号数据中的多个第一信号数据和所述确定的列车的位置中的相关联的确定的列车的位置，以及
第二处理器，其适于从第二存储器检索并处理所述第一信号数据中的多个第一信号数据，并导出在所述传感器单元中的至少两个传感器单元的位置之间的位置处的轨条断裂的指示符。
在包括地震传感器单元的上述监测技术方案的一般配置的第一实施例的有利实施例中，可设想到，传感器单元被设计得尽可能小，以便避免引起在轨道旁边走过的人的过多关注(并且因此被毁坏或破坏)，并避免提供受机械冲击(石头等)损坏的开放表面。
在上述监测技术方案的一般配置的第二实施例中，或者在上述第一实施例的另一实施例中，它包括由列车承载的一个或多个接收器单元，其中，所述一个或多个接收器单元适于从一个或多个传感器单元接收数据，进行数据处理，并且将状态/警报消息转发到列车运行控制中心(TOCC)。
在上述监测技术方案的第二实施例的有利实施例中，或者在上述第一实施例的另一实施例中，该技术方案包括由列车承载的一个或多个接收器单元，其中，所述一个或多个接收器单元可以有利地包括以下中的至少一个：
功能强大的无线数据传输设备，例如蓝牙型设备，其将在经过每个传感器时，例如，在可用于完成数据文件的移交的几秒钟的时段内，从每个传感器拾取数据，以及
处理单元，例如由微芯片类型处理器实现，其包括用于以下中的至少一项的装置：对数据文件进行解包，将数据与来自先前传感器/随后传感器的数据进行比较/相关，识别相关系数，并例如使用列车的GSM系统将状态消息发送到列车运行控制中心TOCC，或者将地理标记信息存储在数据库中，一旦列车到达主要列车站，数据库中的地理标记信息有利地适于通过TOCC移交。
在上述监测技术方案的一般配置的第二实施例的另一实施例中，或在上述第一实施例的另一实施例中，关于技术方案识别断轨以及因此安全水平的及时性适于由列车承载接收器单元的数量以及这些列车多久经过特定轨道一次决定，由此使得能够拾取在传感器单元处感测到的它们自己产生的振动或移动信号。
在包括地震传感器单元的上述监测技术方案的一般配置的第一实施例的有利实施例中，来自传感器的子组的信号被收集在本地轨道中，从那里它们被传输到列车，这与传感器单独传输不同。可预见到，从传感器的子组收集的信号在本地轨道单元中进行比较，从那里它们被传输到列车，从而允许在轨道的层级处的处理。可进一步预见到，在通过的列车转发传感器信号之后，在中央指挥单元中分析传感器信号，从而允许在其他设施中而不是在列车中进行处理。
附图说明
在下文中，将通过示例并参考附图来描述本发明，在附图中：
图2是示出用于轨道安装的典型轨条传感器的细节的示意图。左侧的草图示出一个轨条型材的横截面(A-A)，而右侧草图表示轨道的侧视图。
图3示出了沿着一段轨道的典型轨条传感器安装的细节，其中传感器间距离(520)可以变化。
图4是示出由移动的列车(通常由列车的车轮)行进通过轨条产生并且在列车通过相应的传感器之前由传感器感测到的根据时间的声波/地震波的示意图。在移动的列车与给定行的传感器之间的波传播介质(其通常将是轨条型材本身)完整且基本上不中断的情况下，这些传感器中的每个都将感测到具有非常相似的特征的随时间变化的信号。因为行进的列车与传感器之间的波传播介质或多或少地被中断，所以位于断轨段之后的传感器将感测到到来的列车的高度干扰信号。
图5是示出了在运动中的列车上的接收和处理单元以及当列车接近传感器时相继地接收来自轨道传感器的信号的示意图，
图6A示出了由直接附接到轨条的地震传感器感测到并且由到来的列车产生的信号的记录。在本示例中，随时间变化的信号的示意图清楚地指示了以各种幅度水平到达相应的传感器的各种波列。
图6B、图6C和图6D表示图6A中的三个标记窗口的详情绘图。
图6B示出了具有非常有特性的且均匀的随时间变化的波形的感测到的第一波列中的波列。图6C示出了感测信号的上升阶段，其线性地增加直到其达到更高的更稳定的幅度水平。
图6D示出了在列车已经长时间通过记录传感器之后的感测信号，其基本上表示随机噪声，并且在第一个列车引起的振动到达一个传感器之前也被观察到。
图7提供了由在本发明的实施例中采用的传感器感测到的信号的示例性图示，其中上图(图7A)显示整个信号，并且下图(图7B)在扩大的时间尺度上显示信号的选定部分。信号的选定部分表示上图中示出的矩形(在图7A中被标记为B)，其包含信号从噪声水平经过瞬态信号部分上升到稳态信号水平的时间帧。
图8提供了当由在本发明的实施例中采用的五个相应的传感器在传感器之间的任何点处都没有不连续的完整轨条处感测时出现的五个时移信号的示例性图示，并且，对于五个示出的信号中的每个，矩形指示被选择用于传感器信号相关的信号窗口。
图9提供了根据本发明的针对图8中示出的五个时移信号的选定窗口中的信号的传感器信号相关的示例性图示。
图10提供了当由在本发明的实施例中采用的五个相应的传感器在传感器之间(即，传感器S3与传感器S4之间)的一个点处具有一处不连续的轨条上感测时出现的五个时移信号的示例性图示，并且，对于五个示出的信号中的每个，矩形指示被选择用于传感器信号相关的信号窗口。
图11提供了根据本发明的针对图10中示出的五个时移信号的选定窗口中的传感器信号相关的示例性图示。
图12提供了基于从来自轨条传感器的信号的相关得到的不同互相关系数定义的用于动作的阈值的动作的过程的示例性流程图。
具体实施方式
在下文中，描述了用于触发记录由加速度或振动传感器检测到的加速度或振动信号的方法，该方法在本文中也称为用于控制应何时触发数据的记录的信号检测算法。
一旦列车引起的轨条中的加速度或振动已经到达传感器单元并由加速度或振动传感器检测到，优选地通过表示存储在数据存储设备中的单独的数据文件中的感测信号的数据来记录被认为是有用信号的特性的感测信号的一部分。表示存储在单独的数据文件中的感测信号的数据稍后与来自相邻传感器单元的数据建立相关的基础。启动记录的决定，在本文中也称为信号数据记录触发，是基于以下中的一个或多个来做出的：
a)在移动的短时间窗口内使用测量的信噪比(SNR)：
连续监测移动时间窗口中的所有数据点的平均幅度水平。在没有列车引起的波形到达传感器的时间，从传感器单元的加速度或振动传感器输出的感测信号被认为是噪声信号。噪声信号检测器确定并存储噪声信号的平均幅度水平。如图7所示，当列车引起的波形到达传感器时，感测到的加速度或振动的平均幅度水平增加并上升到噪声水平以上。信噪比被计算为感测到的加速度或振动的平均幅度水平与噪声信号的平均幅度水平的比率。特定信噪比被设定为阈值，并且一旦由列车引起的振动超过设定的信噪比阈值，就将启动(触发)对感测信号的记录。使用的时间窗口不能太短，以便避免由靠近相应传感器单元(例如，由交通或其他环境噪声引起)的扰动触发的错误记录。
使用信噪比的触发阈值可以基于噪声水平被设定为固定阈值，即触发阈值(SNR)＝3×噪声水平。
b)短时间平均/长时间平均(STA/LTA)触发：
在短时间窗口和长时间窗口中感测到的所有数据点的平均幅度(分别被称为短时间平均(STA)和长时间平均(LTA))被监测并与彼此进行比较；一旦列车引起的波列到达传感器单元，STA就将骤然增加，而LTA将仅仅受到轻微的影响；STA与LTA之间的偏差(STA/LTA比率的骤然增加)用于触发对感测信号的记录。
使用STA/LTA比率的触发阈值可以被设定为：
触发阈值(STA/LTA)>1.2×(STA/LTA)噪声；即，针对噪声的先前(STA/LTA)增加了20％。
c)瞬态信号的峰度：
识别并应用在列车引起的波列到达时稳定增加的感测瞬态信号的包络的形状(尾性)以及感测瞬态信号的由此增加的幅度，以触发对感测信号的记录。
d)瞬态信号/稳态信号的自相关：
在每个传感器处感测到的单个追踪数据恒定地自相关(即，在不同时间点与其自身互相关)。在随机噪声并且没有列车引起的波列到达传感器单元的情况下，最大自相关系数(autocorr＝1)仅出现在零滞后处，其他情况它为零。
一旦列车引起的波列到达传感器单元，在信号的瞬态部分期间，其特征在于稳定增加的幅度(参见图7A)，将远离零滞后出现越来越多数量的自相关尖峰。当信号变得平稳时，将周期性地出现(或多或少)恒定幅度的自相关尖峰(取决于稳态感测信号的主导周期)。
e)稳态信号的幅度变化低于固定阈值：
特定时间窗口内的连续数据点的平均最大幅度被监测并与彼此进行比较；一旦列车引起的波列到达传感器单元，感测信号的稳态部分的最大幅度(峰值)的变化(与图7相比)变得最小，这将触发对感测信号的记录。
在本发明的一个实施例中，使用感测信号的稳态部分的幅度变化的触发可以被设定为：
触发阈值(稳态部分的幅度变化)<0.05×感测信号的平均幅度；即，变化小于感测信号的平均幅度的5％。
图7示出了由传感器单元感测到的时间信号，其指示由在距离上接近的列车引起的第一个波列的到达。在列车引起的信号之前和之后可以观察到随机地震噪声。
作为被认为适用于本发明的实施例的传感器元件的示例，参考来自TEConnectivity Ltd.公司家族的成员Measurement Specialties Inc.的模型4020双轴配置和4030三轴配置加速度计，其具有硅MEMS类型，分别提供DC响应以及双轴和三轴输出选项，在具有标称0-200Hz带宽的相应的±2g和±6g测量范围内。对于模型4020，灵敏度为1000mV/g，通带上的残留噪声为600微伏RMS。对于模型4030，灵敏度为333mV/g，通带上的残留噪声为240微伏RMS。因此，根据本发明的采用模型4020双轴配置或模型4030三轴配置加速度计的传感器能够产生约35dB的有用动态信号范围，其被认为适合于实施本发明。
在下文中描述了两个连续传感器之间的一段铁路轨道的完整性检查。
沿着轨道已经分布有数量N个传感器，在第一传感器sn处感测到的信号与在第二传感器sn+m处感测到的信号之间的相关系数矩阵(其中n和m是整数，n可以取任何值，并且m可以取不同于零的任何值)被定义为：
其中和是在相应传感器对处的信号的标准差，并且Cov(sn,sn+m)是它们的协方差。相关系数被定义在区间[-1 1]中。
图8示出了由在传感器的方向上移动的非稳态源产生的信号的记录，并且由此模拟列车朝向传感器移动。信号的波传播速度被设定为6,000m/s，而传感器间距离(520)被设定为1km。
图9显示了所有五个传感器的相关窗口之间的相关矩阵。相关窗口位于信号的稳态部分(st.s.)。相关矩阵甚至在传感器间距离为4km的传感器处记录的信号之间展示出高互相关系数。
图10示出了八个传感器处的合成信号的记录，但在传感器#3(s3)和#4(s3+1)中间具有断开段。由于传播介质的断开，由引入的信号产生的波不会传播到断开点以外(取决于断开点的宽度)，并且分别位于断开点之前和之后的传感器s3和s3+1之间的互相关系数骤然下降，如图11中图示的对应的互相关矩阵中所指示的。
在连续定位的传感器单元sn,sn+m…处记录并且有利地存储在由列车在通过相应传感器单元时拾取的单独的数据文件中的感测信号将针对彼此互相关，优选地使用本文中描述的互相关算法。
在两个传感器单元sn,sn+m之间的轨道的完整性检查将基于在这两个传感器单元sn和sn+m处的感测信号之间的互相关系数。在互相关系数低于特定阈值(在本发明的一个实施例中，该特定阈值被建议设定为Corr(sn,sn+m)＝0.99)的情况下，向TOCC发送警报消息，以指示传感器单元sn和sn+m之间的轨道的相应段有潜在的断轨。
传感器单元sn,sn+m之间的轨道的完整性检查可以通过将彼此不直接相邻的传感器单元(即传感器单元sn-1和sn+m，传感器单元sn和sn+m+1，传感器单元sn+m和sn+m+2，等等)的感测信号互相关来验证/证实。
传感器单元sn,sn+m之间的轨道的完整性检查可以通过将由连续列车产生并在完全相同的传感器单元sn,sn+m处感测到的信号互相关来验证/证实。
在下文中，将举例说明全部由本发明涵盖的不同实施方式。
使用统计术语，从来自轨条传感器的信号的相关得到的相关系数被有利地区分为：
1)“精确”相关(Corr的值＝1)，
2)“强”相关(Corr的值>0.8且<1)，
3)“中等”相关(Corr的值＝在0.5-0.8范围内)，
4)“弱”相关(Corr的值<0.5且>0)，以及
5)“不”相关(Corr的值＝0)，
然而，用于动作的这些阈值的值可以在不同参考之间显示出一些变化。
在第一示例中，现在称为技术方案1，用于动作的阈值被有利地应用如下：
a)“精确”和“强”相关＝>不发送警报消息
b)“中等”相关＝>设置标志(“警告”)，并在发送警报消息之前利用相邻传感器(例如传感器sn和sn+2)进行双重检查
c)“弱”和“不”相关＝>发送警报消息
在第二示例中，现在称为技术方案2：包括在根据本发明的装置或方法中的警报消息触发逻辑实施图12中描述的过程的至少部分。
根据本发明的第一方面，提出了一种用于铁路轨条状况监测系统的电子轨条监测传感器单元，该轨条传感器包括：
地震传感器装置，其适于感测轨条中的声能，
耦合装置，其用于将传感器单元保持附接到轨条并将地震传感器装置保持声学耦合到轨条，
信号数据记录装置，其具有时钟并与地震传感器装置通信，并适于根据时间做出对表示由地震传感器装置感测到的声能的信号数据的记录，
短程无线数据通信装置，其与信号数据记录装置通信，并适于建立到位于列车上的另一短程无线数据通信装置的无线数据链接以用于将信号数据的记录传输到另一第二无线数据通信装置，
控制器装置，其与地震传感器装置、信号数据记录装置和第一无线数据通信装置通信，并适于根据由地震传感器装置感测到的声能来识别在轨条上运动中的远处列车的声能特征，并且响应于其，激活信号数据记录装置来做出对信号数据的记录并激活第一无线数据通信装置以在通信范围内时建立到第二无线数据通信装置的无线数据链接，并将信号数据的记录传输到第二无线数据通信装置。
还提出了根据上述第一方面的电子轨条监测传感器单元的实施例，其中，时钟是实时时钟，并且其中，信号数据记录装置适于根据时间做出对表示由地震传感器装置感测到的声能的信号数据的记录。
根据本发明的第二方面，提出了一种用于铁路轨条状况监测系统的电子轨条监测信号数据接收器和处理装置，该接收器和处理装置适于被安装在运动中的列车上并在运动中的列车上操作并且包括：
数据存储装置，其适于存储根据时间的表示轨条中的声能的信号数据的多个记录，
短程无线数据通信装置，其与数据存储装置通信，并适于在无线通信范围内时建立与附接并耦合到轨条的轨条监视传感器单元的另一短程无线数据通信装置的无线数据链路以用于接收对来自另一短程无线数据通信装置的信号数据的记录的传输，并且转发接收到的记录数据的传输以用于与用于定位相应的轨条监测传感器单元的信息一起存储在数据存储装置中，以及
数据处理装置，其适于接收在轨条监测传感器单元中的相应轨条监测传感器单元处根据时间的表示轨条中的声能的信号数据的多个记录，在每次接收到对信号数据的记录的传输之后立即分析信号数据以确定表示由在远离相应传感器单元的轨条上运动中的列车产生并传播到其而不传播到相邻定位的传感器单元的轨条中的声能的信号数据，并且输出传播差异的指示作为轨条不连续的指示。
还提出了根据上述第二方面的电子轨条监测信号数据接收器和处理装置的实施例，其包括时钟，并且其中，数据处理装置适于使用时间作为分析参数来分析对接收到的信号数据的记录的传输。
根据本发明的第三方面，提出了一种用于提供轨条不连续性(例如轨条断裂)的指示的电子铁路轨条状况监测系统，其包括以间隔开的关系附接到轨条的多个根据上述第一方面的电子轨条监测传感器单元，以及被安装为在分配用于在铁路上操作的列车上操作的根据上述第二方面的电子轨条监测信号数据接收器和处理装置中的至少一个。
优点。
由于铁路轨道通常由标准化部件和标准化安装装置组成的事实，因此本发明容易适合应用于不同铁路。这尤其适用于由标准轨枕/枕木支撑的标准化钢型材的轨条，其通常是预制钢筋混凝土轨枕/枕木。关于本发明，整个轨枕系统可以被认为是例如在刚度或质量变化方面、在合理长度的时间段内没有经历重大变化的稳定系统。

Claims (5)

1.一种用于检测铁路轨道的轨条的部分中断或完全中断的铁路轨道状况监测系统，包括：
多个传感器，其被安装在所述轨道的轨条上并与彼此间隔开预定距离，所述传感器具有用于采集和记录由接近的列车产生并由所述轨条或由承载所述轨条的地面传播的声学信号的各自的信号采集和记录装置，
信号传输装置，其用于在所述列车接近传感器通过时通过无线传输将采集和记录的信号传输到通过的列车，
信号分析装置，其用于分析所述通过的列车上的所述采集和记录的信号中的传输的采集和记录的信号，并且装置适于将来自第一传感器(sn)的信号和来自相邻的第二传感器(sn+m)的信号互相关并检测所述铁路轨道的轨条的所述部分中断或所述完全中断。
2.根据权利要求1所述的轨条状况监测系统，其中，所安装的传感器适于通过由收集所述数据的所述接近的列车被动地产生的声学刺激来刺激。
3.根据权利要求1或2所述的轨条状况监测系统，其中，所安装的传感器包括用于在所述信号超过预定义噪声水平时在给定编程时间段内记录所述信号的装置。
4.根据权利要求1或2所述的轨条状况监测系统，其中，信号采集和记录装置适于识别所述信号的开始并记录所述信号的所述开始，并且所述信号分析装置适于分析记录的所述信号的开始以根据其导出指示轨条不连续的轨条断裂信息。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的轨条状况监测系统，包括适于将获得的互相关系数区分为以下类的装置：
a)对于Corr的值＝1，“精确”相关，
b)对于Corr的值>0.8，“强”相关，
c)对于Corr的值＝0.5-0.8，“中等”相关，
d)对于Corr的值<0.5，“弱”相关，以及
e)对于Corr的值＝0，“不”相关，
并且包括对所区分的互相关系数进行响应并且适于响应于“精确”或“强”相关而不发送警报消息、响应于“中等”相关而在发送警报消息之前利用相邻传感器进行双重检查并且响应于“弱”或“不”相关而发送警报消息的装置，所述相邻传感器例如为传感器sn和sn+2。
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