CN110626380B - 一种动车组正线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动车组正线检测方法，在动车组依次经过时：探测和发出来车和离车信号；统一识别车号信息、车次信息；通过动车组轴承状态监测装置TADS对动车组轴承进行动态检测；通过动车组故障动态检测装置TEDS对车体底部、侧部裙板、车端连接装置、转向架运行故障进行动态检测；通过轮对尺寸动态检测系统TWDS检测车轮外形尺寸；通过车辆运行状态地面安全监测系统TPDS对轮轨力进行检测，根据检测结果判定车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤；通过设备间内的室内处理设备进行数据处理和异地远程传输。实现了对动车在线运行部件状态检测及通过网络对异地运用所检修作业质量的监控，提高了故障产生初期的预警能力和联网追踪能力。

Description

一种动车组正线检测方法

技术领域

本发明属于车辆维修检测领域，具体涉及一种动车组正线检测方法。

背景技术

动车组在结构上具备结构复杂、零部件多、底板高度低、侧面裙板封闭等特点，运行中多为高站台、一站直达、长交路折返运行，并且停站时间短，因此它无法在中途对底板、转向架及裙板的部件状态进行检测和检修。对于运行过程中因为异物击打造成的部件损伤很难及时进行确认和检测，容易造成折返运行的动车组带病运行。尤其是对于时速250公里在有砟轨道上运行的动车组，在高速运行中的更容易引起异物击打底部部件，对继续高速运行造成安全隐患。在高速运行状态下，任何细小、细微的故障都有可能引发重大事故。

国际及国内目前的动车组检测模式，都是在动车组经过一天（或两天）的连续运行后进入各铁路局动车段、动车基地检修库进行一、二级修，检修模式为传统的地沟人工检修，主要检修手段是通过简单工具及手电对关键部件进行查看，此种检修方法效率较低，同时检修效果完全依靠检修工人的经验，对于一些像螺栓松动等渐变性隐藏故障，此种检修方式是无法实现准确发现和处理，使动车组检修不全而、不及时、不准确。随着动车组的高强度使用，各种结构异常会越来越多，只依靠传统的人工检修方式已经无法满足动车组检修需求。

传统的动车组检测方法中只实现了对各大部件的变形、移位、脱落进行了查看，对于较小的、渐变的、更复杂的机械部件都未真正实现检修和防护。这种模式下，动车组往往带病运行，但是动车组高速运行状态下，微小的故障也可能导致巨大的事故。所以动车组高复杂度凸显传统检测模式的不足，需要有一种全新的自动化检测手段来提高对动车组结构故障的全面监测。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种动车组正线检测方法，实现了对动车在线运行部件状态检测及通过网络对异地运用所检修作业质量的监控，提高了故障产生初期的预警能力和联网追踪能力。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种动车组正线检测方法，其中：

在动车组运行出入站处按照行车方向依次设置动车组轴承状态监测装置TADS、动车组故障动态检测装置TEDS、轮对尺寸动态检测系统TWDS、车辆运行状态地面安全监测系统TPDS，四者共用轨间的来车信号机、离车信号机、车号识别装置和轨边的设备间，形成整体检测区域；

在动车组依次经过时：

通过所述来车信号机和离车信号机探测和发出来车信号和离车信号；

通过所述车号识别装置统一识别动车组车号信息、车次信息；

通过所述动车组轴承状态监测装置TADS对动车组轴承进行动态检测；

通过所述动车组故障动态检测装置TEDS对动车组车体底部、侧部裙板、车端连接装置、转向架运行故障进行动态检测；

通过所述轮对尺寸动态检测系统TWDS检测车轮外形尺寸；

通过所述车辆运行状态地面安全监测系统TPDS对轮轨力进行检测，根据检测结果判定车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤；

通过所述设备间内的室内处理设备进行数据处理和异地远程传输。

优选地，所述动车组轴承状态监测装置TADS包括第一现场检测单元、第一数据处理单元和第一远程控制单元；

所述第一现场检测单元设置在钢轨的两侧，所述第一数据处理单元和第一远程控制单元位于轨边的所述设备间内。

优选地，所述第一现场检测单元为声学传感器阵列；

所述动车组轴承状态监测装置TADS利用安装在轨边的声学传感器阵列在所述第一远程控制单元的控制下采集滚动轴承振动声音信号，无线传输至所述第一数据处理单元，采用故障频率提取方法将时域信号进行频率谱分析，建立数学模型，判别出各种不同的轴承故障类型和故障缺陷程度，在线自动检测包括动车组轴承外圈、内圈和滚动体在内的关键部件的故障，并进行分级报警。

优选地，所述动车组故障动态检测装置TEDS包括第二现场检测单元、图像监控单元，第二数据处理单元和第二远程控制单元；

所述第二现场检测单元在钢轨之间和钢轨两侧均有布置，所述图像监控单元、第二数据处理单元和第二远程控制单元位于轨边的所述设备间内。

优选地，所述第二现场检测单元包括高速面阵相机和高速线阵相机，所述高速面阵相机设置在钢轨两侧，多条所述高速线阵相机依次横向设置在所述高速面阵相机区域钢轨的内侧；

所述动车组故障动态检测装置TEDS利用所述高速面阵相机和高速线阵相机，采集动车组车体底部、侧部裙板、车端连接装置、转向架的图像，无线传输至所述第二数据处理单元，识别车体故障，并对故障进行分级报警，同时将图像实时传输至室内的所述图像监控单元，由人工对异常报警进行确认和故障提交。

优选地，所述轮对尺寸动态检测系统TWDS除了包括来车信号机、离车信号机之外，还包括尺寸检测单元、轨边电器柜、室内机柜、远程服务器；所述尺寸检测单元包括车轮触发传感器、线光源、镜头；

所述室内机柜位于所述设备间内，是所述轮对尺寸动态检测系统TWDS的数据处理中心；

所述轨边电器柜与所述室内机柜有线或无线连接，用于对所述尺寸检测单元进行电气控制；

所述远程服务器安装在路局数据中心，用于远程维护、管理检测数据；

多个所述尺寸检测单元在两钢轨的内侧和外侧呈矩阵分布，形成不同角度的线光源，照射的图像由所述镜头进行采集。

优选地，当动车组经过来车信号机、离车信号机时，分别将来车信号和离车信号发送至所述室内机柜，且相应地打开或关闭所述尺寸检测单元的检测窗口；

当动车组经过所述车号识别装置时，对动车组车号信息、车次信息进行识别；

当车轮经过所述车轮触发传感器时，车轮触发传感器发出脉冲信号，触发该车轮的尺寸检测；

多个所述线光源接收到脉冲信号时，采用可见光、不可见近红外多激光组合的方式，以不同角度投射到车轮踏面形成包含踏面外形尺寸信息的光截曲线，所述镜头进行图像采集，并传输至所述室内机柜进行数据处理获得车轮外形尺寸，并发送至所述远程服务器。

优选地，所述车辆运行状态地面安全监测系统TPDS除了包括所述车号识别装置之外，还包括激光信号传感器、信号解调单元、数据远传单元；

所述激光信号传感器包括激光器发射端、目标靶面、探测芯片；所述激光器发射端和所述目标靶面成组固定在钢轨的侧面，所述探测芯片位于所述目标靶面、用于检测激光在目标靶面上的位置变化；

多个所述激光信号传感器沿着两条钢轨的纵向分布形成检测区；

所述信号解调单元用于对所述探测芯片测量的位移信息进行运算处理，获得车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤数据，并通过所述数据远传单元与分局服务器和/或路局服务器进行远程数据传输。

优选地，当动车组经过所述车号识别装置时，对动车组车号信息、车次信息进行识别；

当车轮未经过时，所述激光器发射端发射一束激光，打到所述目标靶面上；当车轮通过时，由于轮轨作用关系使钢轨发生弯曲，激光射线从它的零位移开，这个位移被所述探测芯片测出，并传送至所述信号解调单元；

所述信号解调单元接收所述探测芯片测量的位移信息，并进行运算处理，解调出车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤数据，并通过所述数据远传单元实现与分局服务器和/或路局服务器进行远程数据传输。

优选地，所述探测芯片为PSD探测器。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的动车组正线检测方法，实现了对动车在线运行部件状态检测及通过网络对异地运用所检修作业质量的监控，提高了故障产生初期的预警能力和联网追踪能力。

2、本发明的动车组正线检测方法，以人机结合的方式实现全面检和重点检相结合，利用动车组结构规范统一、编组固定、线路运行规律的特点，采用机器视觉检测及图像识别比对技术，提高了动车组隐蔽故障发现能力和故障产生初期的预警能力，增强了动车组运行的安全防范水平，为杜绝动车组带病运行提供了有效手段。

附图说明

图1是本发明的动车组正线检测方法的系统布置示意图；

图2是本发明的动车组正线检测方法中动车组轴承状态监测装置TADS组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

动车组走行部五层综合检测方法及装置，分为车载检测、正线检测、日常动态检测、定期在线检测以及定期落轮检测五个层次。作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-2所示，本发明提供一种动车组正线检测方法，其中：

在动车组运行出入站处按照行车方向依次设置动车组轴承状态监测装置TADS（图中标记为3）、动车组故障动态检测装置TEDS（图中标记为7）、轮对尺寸动态检测系统TWDS（图中标记为8）、车辆运行状态地面安全监测系统TPDS（图中标记为10），四者共用轨间的来车信号机6、离车信号机11、车号识别装置2和轨边的设备间4，形成整体检测区域；

在动车组1依次经过时：

通过所述来车信号机6和离车信号机11探测和发出来车信号和离车信号；

通过所述车号识别装置2统一识别动车组车号信息、车次信息；

通过所述动车组轴承状态监测装置TADS对动车组轴承进行动态检测；

通过所述动车组故障动态检测装置TEDS对动车组车体底部、侧部裙板、车端连接装置、转向架运行故障进行动态检测；

通过所述轮对尺寸动态检测系统TWDS检测车轮外形尺寸；

通过所述车辆运行状态地面安全监测系统TPDS对轮轨力进行检测，根据检测结果判定车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤；

通过所述设备间4内的室内处理设备进行数据处理和异地远程传输。

通过本发明，保障了动车组的安全可靠，实现了高铁动车组走行部的安全可靠运行，本发明同样可适用于其他轨道交通车辆领域，例如地铁车辆。

如图1所示，所述动车组轴承状态监测装置TADS包括第一现场检测单元、第一数据处理单元和第一远程控制单元；所述第一现场检测单元设置在钢轨5的两侧，所述第一数据处理单元和第一远程控制单元位于轨边的所述设备间4内。

优选地，所述第一现场检测单元为声学传感器阵列；所述动车组轴承状态监测装置TADS利用安装在轨边的声学传感器阵列在所述第一远程控制单元的控制下采集滚动轴承振动声音信号，无线传输至所述第一数据处理单元，采用故障频率提取方法将时域信号进行频率谱分析，建立数学模型，判别出各种不同的轴承故障类型和故障缺陷程度，在线自动检测包括动车组轴承外圈、内圈和滚动体在内的关键部件的故障，并进行分级报警。从而实现对滚动轴承早期故障进行预警、防范，保证行车安全。

所述动车组故障动态检测装置TEDS包括第二现场检测单元、图像监控单元，第二数据处理单元和第二远程控制单元；所述第二现场检测单元在钢轨之间和钢轨两侧均有布置，所述图像监控单元、第二数据处理单元和第二远程控制单元位于轨边的所述设备间4内。

优选地，所述第二现场检测单元包括高速面阵相机和高速线阵相机，所述高速面阵相机设置在钢轨两侧，多条所述高速线阵相机依次横向设置在所述高速面阵相机区域钢轨的内侧；所述动车组故障动态检测装置TEDS利用所述高速面阵相机和高速线阵相机，采集动车组车体底部、侧部裙板、车端连接装置、转向架的图像，无线传输至所述第二数据处理单元，识别车体故障，并对故障进行分级报警，同时将图像实时传输至室内的所述图像监控单元，由人工对异常报警进行确认和故障提交。

所述轮对尺寸动态检测系统TWDS除了包括来车信号机6、离车信号机11之外，还包括尺寸检测单元、轨边电器柜9、室内机柜、远程服务器；所述尺寸检测单元包括车轮触发传感器、线光源、镜头；所述室内机柜位于所述设备间4内，是所述轮对尺寸动态检测系统TWDS的数据处理中心；所述轨边电器柜9与所述室内机柜有线或无线连接，用于对所述尺寸检测单元进行电气控制；所述远程服务器安装在路局数据中心或其他合适地点，用于远程维护、管理检测数据；多个所述尺寸检测单元在两钢轨5的内侧和外侧呈矩阵分布，形成不同角度的线光源，照射的图像由所述镜头进行采集。

当动车组经过来车信号机6、离车信号机11时，分别将来车信号和离车信号发送至所述室内机柜，且相应地打开或关闭所述尺寸检测单元的检测窗口；

当动车组经过所述车号识别装置2时，对动车组车号信息、车次信息进行识别；

当车轮经过所述车轮触发传感器时，车轮触发传感器发出脉冲信号，触发该车轮的尺寸检测；

多个所述线光源接收到脉冲信号时，利用光截图像测量技术，采用可见光、不可见近红外多激光组合的方式，以不同角度投射到车轮踏面形成包含踏面外形尺寸信息的光截曲线，所述镜头进行图像采集，并传输至所述室内机柜进行数据处理获得车轮外形尺寸，并发送至所述远程服务器。

所述车辆运行状态地面安全监测系统TPDS除了包括所述车号识别装置2之外，还包括激光信号传感器、信号解调单元、数据远传单元；所述激光信号传感器包括激光器发射端、目标靶面、探测芯片；所述激光器发射端和所述目标靶面成组固定在钢轨5的侧面，所述探测芯片位于所述目标靶面、用于检测激光在目标靶面上的位置变化；多个所述激光信号传感器沿着两条钢轨5的纵向分布形成检测区；所述信号解调单元用于对所述探测芯片测量的位移信息进行运算处理，获得车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤数据，并通过所述数据远传单元与分局服务器和/或路局服务器进行远程数据传输。

当动车组经过所述车号识别装置2时，对动车组车号信息、车次信息进行识别；

当车轮未经过时，所述激光器发射端发射一束激光，打到所述目标靶面上；当车轮通过时，由于轮轨作用关系使钢轨5发生弯曲，激光射线从它的零位移开，这个位移被所述探测芯片测出，并传送至所述信号解调单元；

所述信号解调单元接收所述探测芯片测量的位移信息，并进行运算处理，解调出车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤数据，并通过所述数据远传单元实现与分局服务器和/或路局服务器进行远程数据传输。

优选地，所述探测芯片为PSD探测器。

本发明实现了对动车在线运行部件状态检测及通过网络对异地运用所检修作业质量的监控，提高了故障产生初期的预警能力和联网追踪能力。

本发明以人机结合的方式实现全面检和重点检相结合，利用动车组结构规范统一、编组固定、线路运行规律的特点，采用机器视觉检测及图像识别比对技术，提高了动车组隐蔽故障发现能力和故障产生初期的预警能力，增强了动车组运行的安全防范水平，为杜绝动车组带病运行提供了有效手段。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动车组正线检测方法，其特征在于：

在动车组运行出入站处按照行车方向依次设置动车组轴承状态监测装置TADS、动车组故障动态检测装置TEDS、轮对尺寸动态检测系统TWDS、车辆运行状态地面安全监测系统TPDS，四者共用轨间的来车信号机、离车信号机、车号识别装置和轨边的设备间，形成整体检测区域；

在动车组依次经过时：

通过所述来车信号机和离车信号机探测和发出来车信号和离车信号；

通过所述车号识别装置统一识别动车组车号信息、车次信息；

通过所述动车组轴承状态监测装置TADS对动车组轴承进行动态检测；

通过所述动车组故障动态检测装置TEDS对动车组车体底部、侧部裙板、车端连接装置、转向架运行故障进行动态检测；

通过所述轮对尺寸动态检测系统TWDS检测车轮外形尺寸；

通过所述车辆运行状态地面安全监测系统TPDS对轮轨力进行检测，根据检测结果判定车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤；

通过所述设备间内的室内处理设备进行数据处理和异地远程传输；

所述车辆运行状态地面安全监测系统TPDS除了包括所述车号识别装置之外，还包括激光信号传感器、信号解调单元、数据远传单元；

所述激光信号传感器包括激光器发射端、目标靶面、探测芯片；所述激光器发射端和所述目标靶面成组固定在钢轨的侧面，所述探测芯片位于所述目标靶面、用于检测激光在目标靶面上的位置变化；

多个所述激光信号传感器沿着两条钢轨的纵向分布形成检测区；

所述信号解调单元用于对所述探测芯片测量的位移信息进行运算处理，获得车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤数据，并通过所述数据远传单元与分局服务器和/或路局服务器进行远程数据传输。

2.如权利要求1所述的动车组正线检测方法，其特征在于：

所述动车组轴承状态监测装置TADS包括第一现场检测单元、第一数据处理单元和第一远程控制单元；

所述第一现场检测单元设置在钢轨的两侧，所述第一数据处理单元和第一远程控制单元位于轨边的所述设备间内。

3.如权利要求2所述的动车组正线检测方法，其特征在于：

所述第一现场检测单元为声学传感器阵列；

所述动车组轴承状态监测装置TADS利用安装在轨边的声学传感器阵列在所述第一远程控制单元的控制下采集滚动轴承振动声音信号，无线传输至所述第一数据处理单元，采用故障频率提取方法将时域信号进行频率谱分析，建立数学模型，判别出各种不同的轴承故障类型和故障缺陷程度，在线自动检测包括动车组轴承外圈、内圈和滚动体在内的关键部件的故障，并进行分级报警。

4.如权利要求1所述的动车组正线检测方法，其特征在于：

所述动车组故障动态检测装置TEDS包括第二现场检测单元、图像监控单元，第二数据处理单元和第二远程控制单元；

所述第二现场检测单元在钢轨之间和钢轨两侧均有布置，所述图像监控单元、第二数据处理单元和第二远程控制单元位于轨边的所述设备间内。

5.如权利要求4所述的动车组正线检测方法，其特征在于：

所述第二现场检测单元包括高速面阵相机和高速线阵相机，所述高速面阵相机设置在钢轨两侧，多条所述高速线阵相机依次横向设置在所述高速面阵相机区域钢轨的内侧；

所述动车组故障动态检测装置TEDS利用所述高速面阵相机和高速线阵相机，采集动车组车体底部、侧部裙板、车端连接装置、转向架的图像，无线传输至所述第二数据处理单元，识别车体故障，并对故障进行分级报警，同时将图像实时传输至室内的所述图像监控单元，由人工对异常报警进行确认和故障提交。

6.如权利要求1所述的动车组正线检测方法，其特征在于：

所述轮对尺寸动态检测系统TWDS除了包括来车信号机、离车信号机之外，还包括尺寸检测单元、轨边电器柜、室内机柜、远程服务器；所述尺寸检测单元包括车轮触发传感器、线光源、镜头；

所述室内机柜位于所述设备间内，是所述轮对尺寸动态检测系统TWDS的数据处理中心；

所述轨边电器柜与所述室内机柜有线或无线连接，用于对所述尺寸检测单元进行电气控制；

所述远程服务器安装在路局数据中心，用于远程维护、管理检测数据；

多个所述尺寸检测单元在两钢轨的内侧和外侧呈矩阵分布，形成不同角度的线光源，照射的图像由所述镜头进行采集。

7.如权利要求6所述的动车组正线检测方法，其特征在于：

当动车组经过来车信号机、离车信号机时，分别将来车信号和离车信号发送至所述室内机柜，且相应地打开或关闭所述尺寸检测单元的检测窗口；

当动车组经过所述车号识别装置时，对动车组车号信息、车次信息进行识别；

当车轮经过所述车轮触发传感器时，车轮触发传感器发出脉冲信号，触发该车轮的尺寸检测；

多个所述线光源接收到脉冲信号时，采用可见光、不可见近红外多激光组合的方式，以不同角度投射到车轮踏面形成包含踏面外形尺寸信息的光截曲线，所述镜头进行图像采集，并传输至所述室内机柜进行数据处理获得车轮外形尺寸，并发送至所述远程服务器。

8.如权利要求1所述的动车组正线检测方法，其特征在于：

当动车组经过所述车号识别装置时，对动车组车号信息、车次信息进行识别；

当车轮未经过时，所述激光器发射端发射一束激光，打到所述目标靶面上；当车轮通过时，由于轮轨作用关系使钢轨发生弯曲，激光射线从它的零位移开，这个位移被所述探测芯片测出，并传送至所述信号解调单元；

所述信号解调单元接收所述探测芯片测量的位移信息，并进行运算处理，解调出车辆的运行状态、超偏载、车轮不圆度、车轮踏面擦伤数据，并通过所述数据远传单元实现与分局服务器和/或路局服务器进行远程数据传输。

9.如权利要求1所述的动车组正线检测方法，其特征在于：

所述探测芯片为PSD探测器。

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