CN112389500A - 一种轨道计轴装置、系统及数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道计轴装置、系统及数据处理方法，包括中空的外壳装置以及安装在外壳装置内的数据采集及处理设备和供电电源；数据采集及处理设备用于对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息；供电电源用于对同处于所述外壳装置内的所述数据采集及处理设备提供电力。本发明只需要通过布设在铁轨上的多个轨道计轴装置得到待监测区域内列车的多个进方向计轴信息及多个出方向计轴信息，管理主机根据所有计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息来得到待监测区域状态信息，极大地提高了区域的安全性，部署实施简单，建设和维护成本低。

Description

一种轨道计轴装置、系统及数据处理方法

技术领域

本发明主要涉及轨道计轴技术领域，具体涉及一种轨道计轴装置、系统及数据处理方法。

背景技术

轨道计轴系统是轨道交通安全监测领域的重要基础之一。现有的轨道计轴装置包括机械式和非机械式(非接触式)。机械式的依靠弹簧控制电极触点的通断来产生列车到来的信号，容易产生接点接触不良和信号抖动干扰；非机械式的有红外传感器、超声波、磁头传感器、光栅传感器等，单个轨道计轴装置无法进行车轮方向判断，需要通过成对的轨道计轴装置才能得到车轮方向，分析过程复杂，也造成较高的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种轨道计轴装置、系统及数据处理方法

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种轨道计轴装置，包括中空的外壳装置以及安装在所述外壳装置内的数据采集及处理设备和供电电源；

所述数据采集及处理设备，用于对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息；

所述供电电源，用于对同处于所述外壳装置内的所述数据采集及处理设备提供电力。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种轨道计轴系统，包括计轴装置和管理主机；所述计轴装置设有多个，多个所述计轴装置分布在待监测区域的铁轨轨腰上，且分别与所述管理主机无线连接；

所述计轴装置，用于对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息，并将所述进方向计轴信息或所述出方向计轴信息发送至所述管理主机中；

所述管理主机，用于根据所有所述计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种轨道计轴数据处理方法，包括如下步骤：

计轴装置对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息，并将所述进方向计轴信息或所述出方向计轴信息发送至管理主机中；

管理主机根据所有所述计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息。

本发明的有益效果是：只需要设置单个轨道计轴装置就能够检测列车的行驶方向，通过独立的供电电源进行工作，也避免了机械式计轴装置接触不良的问题；本系统只需要通过布设在铁轨上的多个轨道计轴装置得到待监测区域内列车的多个进方向计轴信息及多个出方向计轴信息，管理主机根据所有计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息来得到待监测区域状态信息，极大地提高了区域的安全性，部署实施简单，建设和维护成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轨道计轴系统的功能模块示意图；

图2为本发明实施例提供的轨道计轴数据处理方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的轨道计轴装置布设场景一的示意图；

图4为本发明实施例提供的轨道计轴装置布设场景二的示意图；

图5为本发明实施例提供的轨道计轴装置布设场景三的示意图；

图6为本发明实施例提供的轨道计轴装置与管理主机的连接图；

图7为本发明实施例提供的轨道计轴装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本实施例中首先给出了本发明解决目前机械式和非机械式的轨道计轴装置所存在技术问题的技术方案：

可选地，作为本发明的一个实施例，一种轨道计轴装置，包括中空的外壳装置以及安装在所述外壳装置内的数据采集及处理设备和供电电源；

所述数据采集及处理设备，用于对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息；

所述供电电源，用于对同处于所述外壳装置内的所述数据采集及处理设备提供电力。

上述实施例中，本轨道计轴装置只需要设置单个轨道计轴装置就能够检测列车的行驶方向，通过独立的供电电源进行工作，也避免了机械式计轴装置接触不良的问题。

图7为本发明实施例提供的轨道计轴装置的结构示意图。

可选地，作为本发明的一个实施例，如图7所示，所述数据采集及处理设备包括震动传感器、金属接近传感器和主控板；

所述震动传感器，用于当检测到列车经过铁轨时，产生震动信息，根据所述震动信息产生中断信号，将所述中断信号发送至所述主控板中；

所述金属接近传感器包括近端电磁感应触点和远端电磁感应触点，所述金属接近传感器用于当检测到列车的各个车轮分别经过所述近端电磁感应触点时，产生第一感应序列信号，当检测到列车的各个车轮分别经过所述远端电磁感应触点时，产生第二感应序列信号，将所述第一感应序列信号和所述第二感应序列信号发送至所述主控板中；

所述主控板，用于根据所述中断信号由休眠状态切换至工作状态，并与所述管理主机同步时间，并从所述第一感应序列信号中筛选出信号强度最强的第一感应信号，根据所述第一感应信号确定接收信号时的系统时间T1，并从所述第二感应序列信号中筛选出信号强度最强的第二感应信号，根据所述第二感应序列信号确定接收信号时的系统时间T2，根据所述系统时间T1和所述系统时间T2的时间顺序，得到列车的进方向信息或出方向信息，并根据进方向信息数量得到进方向计轴数，或者根据出方向信息数量得到出方向计轴数，将所述进方向信息和进方向计轴数作为进方向计轴信息，将所述出方向信息和出方向计轴数作为出方向计轴信息。

上述实施例中，还包括步骤：通过信号强度最强的第一感应信号和信号强度最强的第二感应信号来计算进方向速度或出方向速度，具体为：通过近端电磁感应触点和远端电磁感应触点的圆心距离S,计算得到V＝S/(T1-T2)，V为进方向速度或出方向速度；

应理解地，第一感应信号由近端电磁感应触点获得，第二感应信号由远端电磁感应触点获得。

能够帮助列车管理员更好的了解列车行驶情况，以便进行调度。

具体地，所述主控板包括MCU及RTC、开门狗等外围电路等，MCU优选STM32L系列,主控板采用低功耗硬件元器件及电路设计。正常处于休眠状态，可通过自定义定时器到时、外部中断或接收管理主机的启动指令，切换进入工作模式，极大的降低系统功耗。

具体地，所述金属接近传感器在震动传感器检测到列车经过铁轨时启动车轮监测，进一步降低系统功耗，同时避免在非工作时段外部干扰产生误触发计轴。具有至少两个电磁感应触点，使用其中两个或两组，之间距离要求满足在车速要求下感应的时序正常。当车轮经过时，两个电磁感应触点分别产生信号发送给MCU。所述金属接近传感器在非工作模式时休眠，可避免非工作时段的外部误触发和干扰，同时也极大地降低系统功耗。金属接近传感器的型号优选为LDC1314。

具体地，外壳装置结构，能够保证天线信号的传输，保证故障时不影响列车运行，优选塑料材质。

上述实施例中，轨道计轴装置使用一个非机械式计轴传感器，提高设备的检测精度和使用寿命，能够通过轨道计轴装置确定列车的进出方向以及方向计轴数，单个轨道计轴装置即可完成方向判断，降低设备成本。

可选地，作为本发明的一个实施例，如图6所示，所述轨道计轴装置还包括安装在外壳装置内的通信模块；

所述通信模块，用于与外部装置进行无线连接，将外部装置发送来的信息通过无线网络发送至所述主控板中，或者将所述主控板中的信息发送至外部装置中。所述通信模块为无线通信模块，将数据传输至主控板中。通信模块优选lora、NB-iot。采用无线通信方式，解决有线电缆施工难度大、维护难、成本高问题。

所述供电电源为可充电电池，供电电压不大于5v，采用内置电池供电。内置电池优选高容量锂亚电池，满足3年以上使用寿命；也可选择其他可充电电池。所述电池的安装，可设计为一次性或可更换的形式。供电方式采用内置电池供电，解决有线电源的施工难度大、维护难、成本高问题。

可选地，作为本发明的一个实施例，如图6所示，所述轨道计轴装置还包括GPS模块，所述GPS模块安装在所述外壳装置内；

所述GPS模块，用于对所述轨道计轴装置进行定位，得到定位信息。

上述实施例的GPS模块，不仅对设备和监测区域的位置定位，也用于设备防盗跟踪。

还包括天线，所述天线内置于设备外壳装置内部。

具体地，通过震动传感器来判断列车即将到来，产生外部中断脉冲来启动模式切换。

图1为本发明实施例提供的轨道计轴系统的功能模块示意图。

可选地，作为本发明的一个实施例，如图1所示，一种轨道计轴系统，包括轨道计轴装置和管理主机；

所述轨道计轴装置设有多个，多个所述轨道计轴装置分布在待监测区域的铁轨轨腰上；

所述轨道计轴装置，用于对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息，并将所述进方向计轴信息或所述出方向计轴信息发送至所述管理主机中；

所述管理主机，用于根据所有所述轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息。

图3为本发明实施例提供的轨道计轴装置布设场景一的示意图。

图4为本发明实施例提供的轨道计轴装置布设场景二的示意图。

图5为本发明实施例提供的轨道计轴装置布设场景三的示意图。

具体地，轨道计轴装置布设的场景为：当待监测区域内铁轨为单轨道时，如图3所示，装置1和装置2均为轨道计轴装置，分别设置在铁轨轨道的近端和远端处。

当待监测区域内铁轨为单轨道时，如图3所示，装置1和装置2均为计轴装置，分别设置在铁轨轨道的近端和远端处。

当待监测区域内铁轨为Y形轨道时，如图4所示，装置1、装置2和装置3均为计轴装置，在分叉口铁轨处分别设置装置1和装置2，在汇合的铁轨处设置装置3。

当待监测区域内铁轨的一端不连通其他铁轨，即为铁轨尽头时，如图5所示，将装置1设置在铁轨尽头的另一端处。能够进行尽头线防护，快到铁轨尽头时，可进行减速通知。

上述实施例中，通过布设在铁轨上的轨道计轴装置得到待监测区域内列车的多个进方向计轴信息及多个出方向计轴信息，管理主机根据所有轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息来得到待监测区域状态信息，极大地提高了区域的安全性，部署实施简单，建设和维护成本低。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述管理主机部署在云平台上；

所述管理主机中根据所有所述轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息，具体为：

从各个所述进方向计轴信息中分别得到进方向计轴数，从各个所述出方向计轴信息分别得到出方向计轴数；

统计所有的进方向计轴数得到进方向计轴总数C1，统计所有的出方向计轴数得到出方向计轴总数C2；

若所述出方向计轴总数C2大于或等于所述进方向计轴总数C1，则得到待监测区域处于清场状态的信息，并生成清零指令至各个所述轨道计轴装置中清零数据；

若所述出方向计轴总数C2小于所述进方向计轴总数C1，则得到待监测区域处于占用状态的信息，并生成封闭待监测区域信号，将所述封闭待监测区域信号发送至信号灯中显示封闭信息。

上述实施例中，能够通过出方向计轴总数和进方向计轴总数来确定待监测区域状态，将封闭待监测区域信号发送至信号灯中显示封闭信息，从而提高待监测区域的安全性。

可选地，作为本发明的一个实施例，轨道计轴系统还包括设备远程监控装置；

所述设备远程监控装置，用于对各个所述轨道计轴装置的工作信号进行监视，当监视到工作信号异常时，生成异常信息，将所述异常信息发送至所述管理主机中显示，所述异常信息包括存在异常工作状态的轨道计轴装置的定位信息。

具体地，工作信号包括电源电量、传感器异常等，以及对设备状态实施监测、远程设置设备的与运行参数、远程启用或禁用设备、远程复位设备、远程切换设备运行模式等。

上述实施例中，能够对计轴装置进行监视，确定计轴装置是否工作异常，并将计轴装置的定位信息发送管理主机中显示，便于管理员尽快处理故障的计轴装置。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述管理主机，还用于将所述待监测区域状态信息发送至所述用户终端中。

如图6所示，具体的，所述用户终端，通过TCP/IP协议与管理主机通信，用户终端可为：PC客户端、移动客户端。

上述实施例中，能够便于用户终端及时查看待监测区域状态信息，便于指挥。

图2为本发明实施例提供的轨道计轴数据处理方法的流程示意图。

可选地，作为本发明的另一个实施例，如图2所示，一种轨道计轴数据处理方法，包括如下步骤：

轨道计轴装置对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息，并将所述进方向计轴信息或所述出方向计轴信息发送至管理主机中；

管理主机根据所有所述轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述管理主机根据所有所述轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息，具体为：

从各个所述进方向计轴信息中分别得到进方向计轴数，从各个所述出方向计轴信息分别得到出方向计轴数；

统计所有的进方向计轴数得到进方向计轴总数C1，统计所有的出方向计轴数得到出方向计轴总数C2；

若所述出方向计轴总数C2大于或等于所述进方向计轴总数C1，则得到待监测区域处于清场状态的信息，并生成清零指令至各个所述计轴装置中清零数据；

若所述出方向计轴总数C2小于所述进方向计轴总数C1，则得到待监测区域处于占用状态的信息，并生成封闭待监测区域信号，将所述封闭待监测区域信号发送至信号灯中显示封闭信息。

本发明只需要设置单个轨道计轴装置就能够检测列车的行驶方向，通过独立的供电电源进行工作，也避免了机械式计轴装置接触不良的问题；本系统只需要通过布设在铁轨上的多个轨道计轴装置得到待监测区域内列车的多个进方向计轴信息及多个出方向计轴信息，管理主机根据所有计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息来得到待监测区域状态信息，极大地提高了区域的安全性，部署实施简单，建设和维护成本低。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道计轴装置，其特征在于，包括中空的外壳装置以及安装在所述外壳装置内的数据采集及处理设备和供电电源；

所述数据采集及处理设备，用于对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息；

所述供电电源，用于对同处于所述外壳装置内的所述数据采集及处理设备提供电力。

2.根据权利要求1所述的轨道计轴装置，其特征在于，所述数据采集及处理设备包括震动传感器、金属接近传感器和主控板；

所述震动传感器，用于当检测到列车经过铁轨时，产生震动信息，根据所述震动信息产生中断信号，将所述中断信号发送至所述主控板中；

所述金属接近传感器包括近端电磁感应触点和远端电磁感应触点，所述金属接近传感器用于当检测到列车的各个车轮分别经过所述近端电磁感应触点时，产生第一感应序列信号，当检测到列车的各个车轮分别经过所述远端电磁感应触点时，产生第二感应序列信号，将所述第一感应序列信号和所述第二感应序列信号发送至所述主控板中；

所述主控板，用于根据所述中断信号由休眠状态切换至工作状态，并与所述管理主机同步时间，并从所述第一感应序列信号中筛选出信号强度最强的第一感应信号，根据所述第一感应信号确定接收信号时的系统时间T1，并从所述第二感应序列信号中筛选出信号强度最强的第二感应信号，根据所述第二感应序列信号确定接收信号时的系统时间T2，根据所述系统时间T1和所述系统时间T2的时间顺序，得到列车的进方向信息或出方向信息，并根据进方向信息数量得到进方向计轴数，或者根据出方向信息数量得到出方向计轴数；

通过信号强度最强的第一感应信号和信号强度最强的第二感应信号来计算进方向速度或出方向速度：通过近端电磁感应触点和远端电磁感应触点的圆心距离S,计算得到V＝S/(T1-T2)，V为进方向速度或出方向速度；

将所述进方向信息、进方向计轴数和进方向速度作为进方向计轴信息，将所述出方向信息、出方向计轴数和出方向速度作为出方向计轴信息。

3.根据权利要求2所述的轨道计轴装置，其特征在于，所述轨道计轴装置还包括安装在外壳装置内的通信模块；

所述通信模块，用于与外部装置进行无线连接，将外部装置发送来的信息通过无线网络发送至所述主控板中，或者将所述主控板中的信息发送至外部装置中。

4.根据权利要求2所述的轨道计轴装置，其特征在于，所述轨道计轴装置还包括GPS模块，所述GPS模块安装在所述外壳装置内；

所述GPS模块，用于对所述轨道计轴装置进行定位，得到定位信息。

5.一种轨道计轴系统，其特征在于，包括管理主机以及权利要求1至4所述轨道计轴装置；所述轨道计轴装置设有多个，多个所述轨道计轴装置分布在待监测区域的铁轨轨腰上；

所述轨道计轴装置，用于对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息，并将所述进方向计轴信息或所述出方向计轴信息发送至所述管理主机中；

所述管理主机，用于根据所有所述轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息。

6.根据权利要求1所述的轨道计轴系统，其特征在于，所述管理主机部署在云平台上；

所述管理主机中根据所有所述轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息，具体为：

从各个所述进方向计轴信息中分别得到进方向计轴数，从各个所述出方向计轴信息分别得到出方向计轴数；

统计所有的进方向计轴数得到进方向计轴总数C1，统计所有的出方向计轴数得到出方向计轴总数C2；

若所述出方向计轴总数C2大于或等于所述进方向计轴总数C1，则得到待监测区域处于清场状态的信息，并生成清零指令至各个所述轨道计轴装置中清零数据；

若所述出方向计轴总数C2小于所述进方向计轴总数C1，则得到待监测区域处于占用状态的信息，并生成封闭待监测区域信号，将所述封闭待监测区域信号发送至信号灯中显示封闭信息。

7.根据权利要求1所述的轨道计轴系统，其特征在于，轨道计轴系统还包括设备远程监控装置；

所述设备远程监控装置，用于对各个所述轨道计轴装置的工作信号进行监视，当监视到工作信号异常时，生成异常信息，将所述异常信息发送至所述管理主机中显示，所述异常信息包括存在异常工作状态的轨道计轴装置的定位信息。

8.根据权利要求1至5任一项所述的轨道计轴系统，其特征在于，所述管理主机，还用于将所述待监测区域状态信息发送至指定的用户终端中。

9.一种轨道计轴数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

轨道计轴装置对经过铁轨的列车车轮进行检测，得到列车的进方向计轴信息或出方向计轴信息，并将所述进方向计轴信息或所述出方向计轴信息发送至管理主机中；

管理主机根据所有所述轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息。

10.根据权利要求9所述的轨道计轴数据处理方法，其特征在于，所述管理主机根据所有所述轨道计轴装置的进方向计轴信息和出方向计轴信息得到待监测区域状态信息，具体为：

从各个所述进方向计轴信息中分别得到进方向计轴数，从各个所述出方向计轴信息分别得到出方向计轴数；

统计所有的进方向计轴数得到进方向计轴总数C1，统计所有的出方向计轴数得到出方向计轴总数C2；

若所述出方向计轴总数C2大于或等于所述进方向计轴总数C1，则得到待监测区域处于清场状态的信息，并生成清零指令至各个所述计轴装置中清零数据；

若所述出方向计轴总数C2小于所述进方向计轴总数C1，则得到待监测区域处于占用状态的信息，并生成封闭待监测区域信号，将所述封闭待监测区域信号发送至信号灯中显示封闭信息。

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