CN110304104B - 一种轨道晃动实时动态监测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道晃动实时动态监测方法、装置及系统，涉及轨道检测技术领域，所述方法包括：将手持设备固定安置在机车上，使所述手持设备与所述机车相对静止；在所述机车沿轨道运行期间，所述手持设备实时检测所述机车运行期间的平衡性；若所述手持设备检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警。通过本发明方法实现的装置和系统，携带方便，安装简单，操作便捷，能够迅速找到不符合晃动规定的轨道位置。

Description

一种轨道晃动实时动态监测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及轨道检测技术领域，特别涉及一种轨道晃动实时动态监测方法、装置及系统。

背景技术

随着铁路事业的飞速发展，列车运行速度也有不同程度的提升，对轨道的平稳性提出了更高的要求。

目前铁路上采用专门的检测仪器检测轨道晃动。例如将检测仪器放置在机车外面进行检测，检测人员操作方便，但是，一方面，当机车通过山洞等隧道时，会对检测仪器造成损坏，另一方面，天气变化也会对检测仪器造成影响；又例如，有的检测仪器非常笨重，检测人员更换机车时需要来回搬动检测仪器，使用非常不便。此外，上述检测仪器的检测结果不直观，也不能进行存储，需要检测人员一直观察，人工记录报警的位置。

发明内容

本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测方法、装置及系统，实现一种轨道晃动检测的新方式。

根据本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测方法，包括：

将手持设备固定安置在机车上，使所述手持设备与所述机车相对静止；

在所述机车沿轨道运行期间，所述手持设备实时检测所述机车运行期间的平衡性；

若所述手持设备检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警。

优选地，所述在所述机车沿轨道运行期间，所述手持设备实时检测所述机车运行期间的平衡性包括：

所述手持设备实时确定所述机车的综合晃动强度；

所述手持设备利用所述综合晃动强度，确定所述机车运行期间的平衡性。

优选地，所述手持设备实时确定所述机车的综合晃动强度包括：

所述手持设备利用加速度传感器，获取其在水平方向的加速度和竖直方向的加速度；

所述手持设备根据所述水平方向的加速度和所述竖直方向的加速度，分别确定水平方向的晃动强度和竖直方向的晃动强度；

所述手持设备根据所述水平方向的晃动强度和所述竖直方向的晃动强度，确定所述机车的综合晃动强度。

优选地，所述手持设备利用所述综合晃动强度，确定所述机车运行期间的平衡性包括：

所述手持设备通过比较所述综合晃动强度和预设晃动强度阈值，确定所述机车运行期间的平衡性。

优选地，还包括：

当所述手持设备检测所述机车运行期间的平衡性期间，所述手持设备实时获取所述机车所在轨道的位置信息；

所述手持设备绑定同一时间的所述晃动强度信息与所述位置信息。

优选地，所述手持设备实时获取所述机车的位置信息包括：

所述手持设备根据所述机车的运行起始时间、运行速度、所述水平方向和竖直方向的加速度的采样时间，获取所述机车所在轨道的位置信息；

或者，所述手持设备利用其GPS模块，获取所述机车所在轨道的位置信息。

优选地，还包括：

所述手持设备对外部存储设备进行解锁，并利用所述已解锁的外部存储设备，存储其已绑定的所述晃动强度信息与所述位置信息；

和/或，所述手持设备将已绑定的所述晃动强度信息与所述位置信息发送至远程监控中心。

优选地，所述手持设备对外部存储设备进行解锁包括：

所述手持设备获取用户授权码，并利用所述用户授权码，对所述外部存储设备进行解锁。

根据本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测装置，其设置在手持设备中，所述手持设备固定安置在机车上且与所述机车相对静止，包括：

检测模块，用于在所述机车沿轨道运行期间，实时检测所述机车运行期间的平衡性；

处理模块，用于若检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警。

根据本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测系统，包括：

手持设备，其固定安置在机车上且与所述机车相对静止，其在所述机车沿轨道运行期间，实时检测所述机车运行期间的平衡性，若检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警；

外部存储设备，用于存储所述手持设备在所述机车沿轨道运行期间获取并绑定的所述机车的晃动强度信息与所述机车所在轨道的位置信息，其中所述晃动强度信息，用于确定所述机车运行期间的平衡性。

本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：

通过本发明方法实现的装置和系统，携带方便，安装简单，操作便捷，能够迅速找到不符合晃动规定的轨道位置。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测装置的示意性框图；

图3是本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测系统的示意性框图；

图4是本发明实施例提供的通过水平检测和高低检测确定中和强度的第一示意图；

图5是本发明实施例提供的通过水平检测和高低检测确定中和强度的第二示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测流程示意图，如图1所示，所述方法包括：

步骤S101：将手持设备安置在机车上，例如将所述手持设备水平放置在机车的操作台上，使所述手持设备与所述机车相对静止。

步骤S102：在所述机车沿轨道运行期间，所述手持设备实时检测所述机车运行期间的平衡性。

具体地说，所述手持设备利用实时确定的所述机车的综合晃动强度，确定所述机车运行期间的平衡性。

在一个实施例中，所述手持设备内具有加速度传感器，所述手持设备利用所述加速度传感器，获取其在水平方向的加速度，从而确定水平方向的晃动强度，例如将所述机车在平稳运行时获取的水平方向的加速度与当前采样时刻获取的水平方向的加速度的欧式距离作为当前采样时刻的水平方向的晃动强度。同样地，所述手持设备利用所述加速度传感器，获取其在竖直方向的加速度，从而确定竖直方向的晃动强度，例如将所述机车在平稳运行时获取的竖直方向的加速度与当前采样时刻获取的竖直方向的加速度的欧式距离作为当前采样时时刻的竖直方向的晃动强度。这样，所述手持设备根据所述水平方向的晃动强度和所述竖直方向的晃动强度，确定所述机车的综合晃动强度，例如，将当前采样时间点的水平和竖直方向的晃动强度的欧式距离作为综合晃动强度。

在一个实施例中，所述手持设备通过比较所述综合晃动强度和预设晃动强度阈值，确定所述机车运行期间的平衡性。所述预设晃动强度阈值可以设置多个，例如设置第一晃动强度阈值和第二晃动强度阈值，第一晃动强度阈值小于第二晃动强度阈值，这样，当所述综合晃动强度小于第一晃动强度阈值时，说明机车综合晃动强度处于一级，轨道晃动微弱，记录晃动强度。当所述综合晃动强度大于或等于第一晃动强度阈值且小于第二晃动强度阈值时，说明机车综合晃动强度处于二级，机车平衡性较差，轨道晃动增强，记录晃动强度。当所述综合晃动强度大于或等于第二晃动强度阈值时，说明机车综合晃动强度处于三级，机车平衡性恶化，轨道晃动剧烈，记录晃动强度，并进行报警。

为了确定异常轨道的位置，需要在确定晃动强度的同时采集位置信息，也就是说，当所述手持设备检测所述机车运行期间的平衡性期间，所述手持设备实时获取所述机车所在轨道的位置信息。在一个实施例中，根据所述机车的运行起始时间、运行速度、所述水平方向和竖直方向的加速度的采样时间，确定位置信息，在另一个实施例中，根据自带的其GPS模块确定位置信息。在确定位置信息后，将同一采样时刻的所述综合晃动强度与所述位置信息进行绑定，还可以按照预设的算法，对上述两种方式得到的位置信息进行处理，得到更精确的位置信息。

进一步地，所述手持设备可以保存上述信息，例如时间，水平、竖直、综合晃动强度信息，位置信息等。在一个实施例中，可以保存在手持设备自身的存储器中。在另一个实施例中，可以发送至远程监控中心，以便远程监控中心保存上述信息，并根据上述信息监控轨道晃动情况，并进行及时预警。在第三个实施例中，可以保存至与手持设备连接的(例如插接或无线连接)外部存储设备中，实施时，如果所述手持设备不需要对外部存储设备解锁，则可以直接存储，如果所述手持设备需要对外部存储设备进行解锁，则所述手持设备获取用户输入的用户授权码，若该用户授权码与外部存储设备提供的授权码一致，则对所述外部存储设备进行解锁，然后存储上述信息。

步骤S103：若所述手持设备检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警。

在一个实施例中，当所述综合晃动强度大于或等于上述第二晃动强度阈值时，机车不满足平衡性要求，轨道晃动剧烈，需要进行报警。

需要说明的是，可以根据位置信息，确定机车所处轨道是道岔还是正线，针对道岔或正线，预先设置不同的晃动强度阈值，从而进行准确报警。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中。本发明实施例还可以提供一种存储介质，其上存储有轨道晃动实时动态监测程序，所述轨道晃动实时动态监测程序被处理器执行时实现上述轨道晃动实时动态监测方法的步骤。其中，所述的存储介质可以包括ROM/RAM、磁碟、光盘、U盘。

图2是本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测装置的示意性框图，所述装置设置在手持设备中，所述手持设备固定安置在机车上且与所述机车相对静止，如图2所示，所述装置包括：

检测模块，用于在所述机车沿轨道运行期间，实时检测所述机车运行期间的平衡性；

处理模块，用于若检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警。

进一步地，所述检测模块还用于实时检测所述机车沿轨道运行时所处的位置信息，并将同一采样时刻的所述机车的综合晃动强度和位置信息绑定，以便处理模块在确定某一采样时刻所述机车所处轨道不平稳时，根据绑定关系，确定导致所述机车平衡性不满足要求时的位置信息，进而确定不平稳的轨道。

图3是本发明实施例提供的一种轨道晃动实时动态监测系统的示意性框图，如图3所示，包括：

手持设备，其固定安置在机车上且与所述机车相对静止，其在所述机车沿轨道运行期间，实时检测所述机车运行期间的平衡性，若检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警；

外部存储设备，用于存储所述手持设备在所述机车沿轨道运行期间获取并绑定的所述机车的晃动强度信息与所述机车所在轨道的位置信息，其中所述晃动强度信息，用于确定所述机车运行期间的平衡性。

换句话说，该系统包括实时动态监测软件和外设(即外部存储设备)。其中，所述实时动态监测软件可以是适用于手持设备的一款app，用于实时监测并显示手持设备的颠簸晃动强度，实时监测手持设备的位置；所述外设记录轨道的颠簸晃动强度(至少记录三级及以上的强度、位置等信息)。此外，系统应核验用户是否有使用授权，即有效的用户授权码。

图2的装置适用于手持设备，可以形成图3的实时动态监测软件，即一款app软件，部署在安装有Android操作系统的手持设备中，可以是手机，也可以是Pad等设备；图3的外设，即存储验证设备，可以是SD卡，也可以是外接U盘，用于存储系统程序启动的用户授权码，并保存观测结果数据。机车添乘人员利用该系统观察记录机车颠簸摇晃情况，并根据观测结果定位轨道出现异常颠簸晃动的具体轨道位置，从而找到不符合晃动规定的位置，及时通知铁轨维护人员进行维护，避免因为铁轨不平稳造而成意外事故。此系统安装简单，携带方便，操作便捷。

实例1

在机车运行过程中，添乘人员持有移动设备(即手持设备)搭乘机车，移动设备与机车相对静止。当轨道上出现三角坑、前后高低等情况时，机车会出现颠簸晃动等现象，那么手持移动设备与机车之间出现瞬间相对快速移动。而且机车颠簸晃动越剧烈，手持设备与机车之间的瞬间相对移动也越快，即机车颠簸晃动剧烈程度与手持设备的加速度成正相关关系。如果能探测到手持设备加速度的瞬时变化，并依据实验结果对应颠簸晃动强度划分，比如给定强度I1和I2，观测结果落在I1和I2的不同划分上，对应不同强度，那么根据就可以推断出机车颠簸晃动的剧烈程度。如表1所示。

表1.机车颠簸晃动程度表

强度	一级	二级	三级
				观察结果a	a<I1	I1≤a<I2	a≥I2

主活动中启动了对手持设备上重力加速度传感器的侦听，每隔一定的采样时间，获取手持设备上下、左右两个方向的加速度，去除地球重力加速度的影响，计算得出手持设备在两个方向上因外力所产生的加速度。计算两次采样时间的加速度的变化，以其欧式距离为强度值，保存在临时列表记录中。其中需要保存的数据有：手持设备当前时间、上下方向(即竖直方向，通过高低检测得到)和左右方向(即水平方向，通过水平检测得到)的强度、两个方向强度的欧式距离(作为综合强度)。如图4和图5所示。

当总强度a大于I2时，播放警示铃声，响3次。其中警示铃声宜采用短促的报警声，否则在出现连续的剧烈波动时，铃声播放重叠较多。当程序正在播放警示铃声时，机车再次出现剧烈波动，则立即重播警示铃声。

当总强度a大于I2时，记录手持设备当前的状态数据到数据库中，所需保存的数据为：当前时间、上下和左右方向的强度、两个方向强度的欧式距离、手持设备当前经纬度。

当总强度a小于I1时，记录手持设备当前的状态数据到数据库中，所需保存的数据为：当前时间、上下和左右方向的强度、两个方向强度的欧式距离、手持设备当前经纬度。

同样地，当总强度a大于或等于I1且小于I2时，记录手持设备当前的状态数据到数据库中，所需保存的数据为：当前时间、上下和左右方向的强度、两个方向强度的欧式距离、手持设备当前经纬度。

上述需要记录的数据可以保存在手持设备自身存储器中，也可以保存在于手持设备连接的外设中，还可以上传到监控中心，以便利用记录的相关数据，进行统计分析。

当侦听结束时，关闭数据库。

本发明实施例提供的手持设备使用轨道晃动实时动态监测系统，用于机车添乘人员监测轨道颠簸晃动强度、实时显示手持设备波形、保存颠簸晃动异常情况、手持设备定位及位置显示、核验使用授权，其有益效果体现在以下方面：

1.本发明实施例可以用在添乘人员的手持设备上，简单轻便、操作方便、定位精确、工作效率高。

2.本发明实施例设置了用户授权码，利用用户授权码，解锁外设，提高了外设的使用安全性。

3.本发明实施例可以根据不同的路段，灵活的设置采样时间、临时存储列表、波形绘制频率、监测开始/结束开关等初始值。

4.本发明实施例的系统可以自动区分道岔和正线，并分别进行报警设置，提高站内外轨道的报警准确性。

5.本发明实施例可以在手持设备界面实时查看晃动的波形，来判断列车在轨道上运行的平稳性。

6.本发明实施例的外设可以记录晃动报警时段的相关数据，可以用来做统计分析。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种轨道晃动实时动态监测方法，其特征在于，包括：

在添乘人员持有手持终端搭乘机车期间，使所述手持终端 与所述机车相对静止；

所述手持设备将所述机车在沿轨道平稳运行时获取的水平方向的加速度与当前采样时刻获取的水平方向的加速度的欧式距离作为当前采样时刻的水平方向的晃动强度；

所述手持设备将所述机车在沿轨道平稳运行时获取的竖直方向的加速度与当前采样时刻获取的竖直方向的加速度的欧式距离作为当前采样时刻的竖直方向的晃动强度；

所述手持设备将当前采样时刻的水平和竖直方向的晃动强度的欧式距离作为综合晃动强度；

所述手持设备通过将所述综合晃动强度与预设晃动强度阈值进行比较，确定所述机车运行期间的平衡性；

若所述手持设备检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手持设备利用加速度传感器，获取其在水平方向的加速度和竖直方向的加速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设晃动强度阈值至少包括第一晃动强度阈值和第二晃动强度阈值，第一晃动强度阈值小于第二晃动强度阈值；

其中，当所述综合晃动强度大于等于第一晃动强度阈值且小于第二晃动强度阈值时，将所述机车运行期间的平衡性确定为较差；当所述综合晃动强度大于或等于第二晃动强度阈值时，将所述机车运行期间的平衡性确定为恶化，并进行报警。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述手持设备检测所述机车运行期间的平衡性期间，所述手持设备实时获取所述机车所在轨道的位置信息；

所述手持设备绑定同一时间的所述综合晃动强度与所述位置信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述手持设备实时获取所述机车的位置信息包括：

所述手持设备根据所述机车的运行起始时间、运行速度、所述水平方向和竖直方向的加速度的采样时间，获取所述机车所在轨道的位置信息；

或者，所述手持设备利用其GPS模块，获取所述机车所在轨道的位置信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

所述手持设备对外部存储设备进行解锁，并利用所述已解锁的外部存储设备，存储其已绑定的所述晃动强度信息与所述位置信息；

和/或，所述手持设备将已绑定的所述晃动强度信息与所述位置信息发送至远程监控中心。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述手持设备对外部存储设备进行解锁包括：

所述手持设备获取用户授权码，并利用所述用户授权码，对所述外部存储设备进行解锁。

8.一种轨道晃动实时动态监测装置，其特征在于，其设置在添乘人员搭乘机车时持有的手持设备中，所述手持设备与所述机车相对静止，包括：

检测模块，用于所述机车在沿轨道平稳运行时获取的水平方向的加速度与当前采样时刻获取的水平方向的加速度的欧式距离作为当前采样时刻的水平方向的晃动强度；将所述机车在沿轨道平稳运行时获取的竖直方向的加速度与当前采样时刻获取的竖直方向的加速度的欧式距离作为当前采样时刻的竖直方向的晃动强度；将机车沿轨道运行的当前采样时间点的水平和竖直方向的晃动强度的欧式距离作为综合晃动强度；通过将所述综合晃动强度与预设晃动强度阈值进行比较，确定所述机车运行期间的平衡性；

处理模块，用于若检测到所述机车运行期间的平衡性不满足平衡性要求，则确定所述轨道不平稳，并发出报警。

9.一种轨道晃动实时动态监测系统，其特征在于，包括：

权利要求8所述的轨道晃动实时动态监测装置；

外部存储设备，用于存储所述手持设备在所述机车沿轨道运行期间获取并绑定的所述机车的晃动强度信息与所述机车所在轨道的位置信息，其中所述晃动强度信息，用于确定所述机车运行期间的平衡性。

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