CN111523243B - 一种用于有砟道床的智能养护分析系统 - Google Patents

一种用于有砟道床的智能养护分析系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，包括道床状态数据采集模块和道床状态智能分析模块，所述道床状态数据采集模块用于采集通过采集设备采集道床的状态参数，所述道床状态智能分析模块用于对道床状态信息参数和捣固作业中参数制定并优化捣固方案，所述道床状态数据采集模块将所述道床状态信息参数传输至所述道床状态智能分析模块处理。本发明通过捣固作业参数分析模块实现基于道床状态的捣固作业参数及方案的定制；建立道床状态的数字化健康档案，从而实现道床状态的科学养护维修及有砟轨道的智能化运营维护；轨检数据变化规律分析结果可准确的判断捣固最佳时机。

Description

一种用于有砟道床的智能养护分析系统
技术领域
本发明涉及有砟道床养护领域，特别涉及一种养护分析系统。
背景技术
有砟道床在列车荷载作用下会发生劣化现象，导致道床的几何形位难以保持，刚度不均匀等一系列问题，从而影响列车的运行品质。因此需要进行以捣固为主的养护维修，使有砟道床恢复良好的运营状态，可以说有砟道床在服役过程中不断经历着道床劣化-捣固维修-道床劣化的循环过程。但我国目前的大机养护维修作业多依赖于经验，有砟轨道与大型养路机械相互作用机理方面的既有研究十分有限，导致了基于道床状态的智能化养护维修难以实现的现状，既有养护维修模式难以适应高速有砟轨道科学运营及养护维修的要求，是导致我国高速铁路有砟轨道技术落后于法国等西方国家的主要原因之一。
因此，建立基于道床状态的智能化捣固维修方案分析系统对实现我国有砟轨道科学养护维修具有重要的意义。同时，也可为我国高速铁路轨道结构形式的多元化发展，乃至高铁走出去战略提供有力的技术支撑，具有广阔的应用前景及重要的经济、社会效益。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中我国目前的大机养护维修作业多依赖于经验，有砟轨道与大型养路机械相互作用机理方面的既有研究十分有限，导致了基于道床状态的智能化养护维修难以实现的问题，提供了一种用于有砟道床的智能养护分析系统，通过道床状态数据采集模块、捣固作业参数分析模块、捣固稳定作业后道床状态评估模块相互作用，解决了上述问题。
本发明提供了一种用于有砟道床的智能养护分析系统，包括道床状态数据采集模块和道床状态智能分析模块，道床状态数据采集模块用于采集通过采集设备采集道床的状态参数，道床状态智能分析模块用于对道床状态信息参数进行采集和制定捣固作业中参数制定并优化捣固方案，道床状态数据采集模块将道床状态信息参数传输至道床状态智能分析模块处理。
道床状态数据采集模块主要通过在捣固机械的起拨道装置中布设传感器的模式实现道床阻力、道床刚度、道床回弹位移等一系列道床力学参数的采集。
本发明所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，作为优选方式，道床状态智能分析模块包括捣固作业参数分析模块和捣固稳定作业后道床状态评估模块，捣固作业参数分析模块通过数据模型制定道床作业参数及方案，捣固稳定作业后道床状态评估模块用于接收道床状态数据采集模块采集的道床作业中更新的数据并传输至捣固作业参数分析模块，同时根据道床作业中的每次捣固稳定作业后的道床状态数据制作道床数字化健康档案。
本发明所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，作为优选方式，道床状态数据采集模块采集的道床状态参数包括道床阻力参数rc、道床刚度参数ks、道床灿星参数ec和道床静态集合参数gc。
本发明所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，作为优选方式，数据模型为：
其中r1，r2，r3，r4均为通过长期测试数据得出的权重，A为道床状态指标评分结果；rc为道床阻力参数、ks为道床刚度参数、ec为道床弹性参数、gc为道床静态集合参数。
通过算式对道床状态进行综合记权评估，分析提出捣固前后的道床状态指标评分结果A。
本发明所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，作为优选方式，捣固作业参数分析模块制定道床作业方案的流程为，根据道床状态及记权评估结果对照曲线的关键道床状态阈值参数Dc与A进行对比，当A≤0.35Dc则输出立即捣固；当0.35Dc＜A≤0.6Dc，则需要捣固；当0.6Dc＜A≤0.8Dc则可进行捣固；当0.8Dc＜A≤Dc则不需要捣固。
基于既有的海量轨检数据变化规律分析结果，建立道床状态及记权评估结果对照曲线，提出关键道床状态阈值参数Dc，计算道床状态指标评分结果A所处于的区间以判别最优捣固时机。
本发明所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，作为优选方式，捣固作业参数分析模块制定道床作业参数制定流程为：根据制定的道床作业方案，如需要捣固作业时，则建立离散元多体动力学理论分析模型对不同状态下道床的捣固参数对道床状态的最优作业参数进行分析，并导出捣固次数c1、稳定次数c2、捣固镐自振频率c3、动力稳定幅值c4和动力稳定频率c5。
该捣固作业参数分析模块的特点在于基于大量的理论研究结果及长期测试数据，建立了道床服役状态评估理论模型及基于道床状态的合理道床作业参数理论模型。
本发明所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，作为优选方式，捣固稳定作业后道床状态评估模块，在依据定制化作业方案作业后，根据通过道床状态数据采集模块对作业后道床状态数据进行采集，对捣固作业质量及道床状态的后评估，并建立道床状态的数字化健康档案。
可通过捣固作业参数分析模块实现基于道床状态的捣固作业参数及方案的定制。在依据定制化作业方案作业后，通过捣固稳定作业后道床状态评估模块实现捣固作业质量及道床状态的后评估，并建立道床状态的数字化健康档案，从而实现道床状态的科学养护维修及有砟轨道的智能化运营维护。
本发明所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统分析流程，包括以下步骤：
S1.通过道床状态数据采集模块主要通过在捣固机械的起拨道装置中布设传感器的模式实现道床阻力、道床刚度、道床回弹位移等道床力学参数的采集；
S2.道床状态参数采集装置获取关键力学参数后，将之作为输入条件导入捣固作业参数分析模块；
S3.捣固作业参数分析模块基于大量的理论研究结果及长期测试数据，建立道床服役状态评估理论模型及基于道床状态的合理道床作业参数理论模型，并通过模型获得道床状态指标评分结果A；
S4.基于既有的海量轨检数据变化规律分析结果，建立道床状态及记权评估结果对照曲线，提出关键道床状态阈值参数Dc并与A进行对比，导出捣固方案；
S5.如果需要捣固时，则建立离散元多体动力学理论分析模型对不同状态下道床的捣固参数对道床状态的最优作业参数进行分析，得到捣固参数；
S6.根据捣固参数和方案进行作业；
S7.在依据定制化作业方案作业后，通过捣固稳定作业后道床状态评估模块实现捣固作业质量及道床状态的后评估，并建立道床状态的数字化健康档案。
本发明有益效果如下：
(1)通过捣固作业参数分析模块实现基于道床状态的捣固作业参数及方案的定制；
(2)建立道床状态的数字化健康档案，从而实现道床状态的科学养护维修及有砟轨道的智能化运营维护；
(3)轨检数据变化规律分析结果可准确的判断捣固最佳时机。
附图说明
图1为一种用于有砟道床的智能养护分析系统示意图；
图2为一种用于有砟道床的智能养护分析系统道床状态智能分析模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，一种用于有砟道床的智能养护分析系统，包括道床状态数据采集模块和道床状态智能分析模块，道床状态数据采集模块用于采集通过采集设备采集道床的状态参数，道床状态智能分析模块用于对道床状态信息参数进行采集和制定捣固作业中参数制定并优化捣固方案，道床状态数据采集模块将道床状态信息参数传输至道床状态智能分析模块处理。
如图2所示，道床状态智能分析模块包括捣固作业参数分析模块和捣固稳定作业后道床状态评估模块，捣固作业参数分析模块通过数据模型制定道床作业参数及方案，捣固稳定作业后道床状态评估模块用于接收道床状态数据采集模块采集的道床作业中更新的数据并传输至捣固作业参数分析模块，同时根据道床作业中的每次捣固稳定作业后的道床状态数据制作道床数字化健康档案。
道床状态数据采集模块采集的道床状态参数包括道床阻力参数rc、道床刚度参数ks、道床灿星参数ec和道床静态集合参数gc。
数据模型为：
其中r1，r2，r3，r4均为通过长期测试数据得出的权重，A为道床状态指标评分结果；rc为道床阻力参数、ks为道床刚度参数、ec为道床弹性参数、gc为道床静态集合参数。
捣固作业参数分析模块制定道床作业方案的流程为，根据道床状态及记权评估结果对照曲线的关键道床状态阈值参数Dc与A进行对比，当A≤0.35Dc则输出立即捣固；当0.35Dc＜A≤0.6Dc，则需要捣固；当0.6Dc＜A≤0.8Dc则可进行捣固；当0.8Dc＜A≤Dc则不需要捣固。捣固作业参数分析模块制定道床作业参数制定流程为：根据制定的道床作业方案，如需要捣固作业时，则建立离散元多体动力学理论分析模型对不同状态下道床的捣固参数对道床状态的最优作业参数进行分析，并导出捣固次数c1、稳定次数c2、捣固镐自振频率c3、动力稳定幅值c4和动力稳定频率c5。
捣固稳定作业后道床状态评估模块，在依据定制化作业方案作业后，根据通过道床状态数据采集模块对作业后道床状态数据进行采集，对捣固作业质量及道床状态的后评估，并建立道床状态的数字化健康档案。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于有砟道床的智能养护分析系统，其特征在于：包括道床状态数据采集模块和道床状态智能分析模块，所述道床状态数据采集模块用于采集通过采集设备采集道床的状态参数，所述道床状态智能分析模块用于对道床状态信息参数进行采集和制定捣固作业中参数并优化捣固方案，所述道床状态数据采集模块将所述道床状态信息参数传输至所述道床状态智能分析模块处理；
所述道床状态智能分析模块包括捣固作业参数分析模块和捣固稳定作业后道床状态评估模块，所述捣固作业参数分析模块通过数据模型制定道床作业参数及方案，所述捣固稳定作业后道床状态评估模块用于接收所述道床状态数据采集模块采集的道床作业中更新的数据并传输至所述捣固作业参数分析模块，同时根据道床作业中的每次捣固稳定作业后的道床状态数据制作道床数字化健康档案；
所述数据模型为：
，其中r1，r2，r3，r4均为权重，A为道床状态指标评分结果；rc为道床阻力参数、ks为道床刚度参数、ec为道床弹性参数、gc为道床静态集合参数。
2.根据权利要求1所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，其特征在于：所述道床状态数据采集模块采集的道床状态参数包括道床阻力参数rc、道床刚度参数ks、道床弹性参数ec和道床静态集合参数gc。
3.根据权利要求1所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，其特征在于：所述捣固作业参数分析模块制定道床作业方案的流程为，根据道床状态及记权评估结果对照曲线的关键道床状态阈值参数Dc与A进行对比，当A≤0.35Dc则输出立即捣固；当0.35Dc＜A≤0.6Dc，则需要捣固；当0.6Dc＜A≤0.8Dc则可进行捣固；当0.8Dc＜A≤Dc则不需要捣固。
4.根据权利要求3所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，其特征在于：所述捣固作业参数分析模块制定道床作业参数制定流程为：根据制定的所述道床作业方案，如需要捣固作业时，则建立离散元多体动力学理论分析模型对不同状态下道床的捣固参数对道床状态的最优作业参数进行分析，并导出捣固次数c1、稳定次数c2、捣固镐自振频率c3、动力稳定幅值c4和动力稳定频率c5。
5.根据权利要求1所述的一种用于有砟道床的智能养护分析系统，其特征在于：所述捣固稳定作业后道床状态评估模块，在依据定制化作业方案作业后，根据通过所述道床状态数据采集模块对作业后道床状态数据进行采集，对捣固作业质量及道床状态的后评估，并建立道床状态的数字化健康档案。
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