CN112414470A - 一种智能轨枕及有砟道床状态智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能轨枕及有砟道床状态智能监测系统，该智能轨枕包括轨枕本体、太阳能电池板以及至少两个无线传感器模块；该智能轨枕通过无线传感器模块对列车经过时轨枕本体的振动信息进行采集，并通过太阳能电池板进行自供电，无需外接电源，整个智能轨枕在实现数据检测的同时，与原有轨枕的体积、形态没有大的差异，结构简单、安装方便。该系统包括有砟道床、监测终端设备以及上述的智能轨枕；该系统通过监控终端设备接收智能轨枕采集的数据，并对其进行分析处理，从而得到有砟道床的结构力学状态，进而监控道床服役状态并指导线路的养护维修工作，实现有砟道床服役状态的有效监测。

Description

一种智能轨枕及有砟道床状态智能监测系统

技术领域

本发明涉及铁道工程及道床监测技术领域，更具体的说是涉及一种智能轨枕及有砟道床状态智能监测系统。

背景技术

目前，铁路有砟轨道主要由散体碎石道砟组成，有砟道床及道砟颗粒在列车荷载作用下会不断劣化，进而影响有砟轨道的使用寿命，为保持道床状态处于良好服役状态就需要定期进行养护维修。

传统的道床养护工作一般通过工作人员现场勘查后，对服役状态不佳的道床进行维修，由于缺乏合理的测试及检查监测手段，通过人工勘查方式难以精确获取有砟道床的服役状态，缺乏科学的数据引导，使得有砟道床的养护维修工作难以依据道床状态进行，造成现有的道床状态监测方式耗费人力物力的同时，未取得理想的监测效果。

因此，如何提供一种准确可靠、智能高效的有砟道床状态监测系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种智能轨枕及有砟道床状态智能监测系统，解决了现有的道床状态监测方式耗费人力物力、监测过程缺乏科学数据引导、监测效果不佳的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种智能轨枕，包括：轨枕本体、太阳能电池板以及至少两个无线传感器模块；

所述轨枕本体的顶部中间位置开设有电池安装槽，所述太阳能电池板固定安装于所述电池安装槽内，所述轨枕本体的顶部两侧各开设有一个传感器安装槽，两个所述无线传感器模块分别固定安装于所述传感器安装槽内，且两个所述无线传感器模块均与所述太阳能电池板电连接。

本发明的有益效果是：该智能轨枕在原有的轨枕结构基础上，增设了无线传感器模块，对列车经过时轨枕本体的振动信息进行采集，并在轨枕的顶部安装太阳能电池板，可以通过太阳能电池板进行自供电，无需外接电源，整个智能轨枕在实现数据检测的同时，与原有轨枕的体积、形态没有大的差异，不影响轨枕的正常工作，也未改变原有轨枕的安装方式，结构简单，安装方便，更适合大范围推广使用。

进一步地，所述轨枕本体顶部对称设有两个用于与钢轨扣件固定连接的钢轨扣件连接部，所述电池安装槽设于两个所述钢轨扣件连接部之间，所述传感器安装槽设于所述钢轨扣件连接部的外侧。

由于轨枕的顶部需要铺设钢轨，轨枕与钢轨通过钢轨扣件固定，太阳能电池板安装在两个钢轨之间，也就是轨枕本体上两个钢轨扣件连接部之间，两个无线智能传感器模块则对称的安装于两个钢轨扣件连接部的外侧，这样既能保证不改变轨枕原有连接结构的同时，可以更加准确的采集轨枕本体振动数据。

进一步地，所述无线传感器模块包括加速度传感器和位移传感器，所述加速度传感器和所述位移传感器均与所述太阳能电池板电连接。

当列车经过时，车辆产生的轮轨力激励轨枕产生加速度、位移等性能指标变化，且该振动效应会通过轨枕传递到下部的有砟道床，将列车经过时的加速度、位移等数据通过无线智能传感器模块获取到，可以为后续道床服役状态的监测提供科学的数据支持。

进一步地，所述无线传感器模块还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述太阳能电池板连接。温湿度传感器可以检测轨枕周围的环境的温湿度数据，为后续道床服役状态的监测与分析提供数据支持。

另一方面，本发明还提供了一种有砟道床状态智能监测系统，该系统包括有砟道床、监测终端设备以及上述的一种智能轨枕；

所述智能轨枕铺设于所述有砟道床的监测区段，所述无线传感器模块用于采集列车经过时所述轨枕本体的振动数据，所述无线传感器模块与所述监测终端设备无线连接，所述监测终端设备用于接收所述振动数据，并对所述振动数据进行分析处理，得到所述有砟道床的服役信息。

该系统通过监控终端设备接收智能轨枕采集数据，通过分析轨枕加速度掌握轨枕的受力情况，结合位移数据可分析轨枕刚度随服役时间的变化规律，从而得到有砟道床的结构力学状态，进而监控道床服役状态并指导线路的养护维修工作，实现有砟道床服役状态的有效监测。

进一步地，所述智能轨枕设有多个，多个所述智能轨枕平行铺设于所述有砟道床的监测区段。

进一步地，上述的有砟道床状态智能监测系统还包括控制中心服务器，所述监控终端设备与所述控制中心服务器通信连接，所述监控终端设备将其接收到的所述振动数据以及得到的所述有砟道床的服役信息实时上报至所述控制中心服务器。

该系统还能够与控制中心对接，将现场采集的数据和有砟道床的服役信息上报至控制中心服务器，进而为控制中心监控铁道状态和调度维护工作提供有力的数据支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种智能轨枕的结构示意图；

图2为本发明提供的一种有砟道床状态智能监测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中有砟道床及智能轨枕在俯视状态下的结构示意图图。

图中，1、无线传感器模块，2、钢轨扣件，3、太阳能电池板，4、轨枕本体，5、有砟道床，6、监测终端设备，7、导线，8、钢轨扣件连接部，9、控制中心服务器。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一方面，本发明实施例公开了一种智能轨枕，包括：轨枕本体4、太阳能电池板3以及至少两个无线传感器模块1；

轨枕本体4的顶部中间位置开设有电池安装槽，太阳能电池板3固定安装于电池安装槽内，轨枕本体4的顶部两侧各开设有一个传感器安装槽，两个无线传感器模块1分别固定安装于传感器安装槽内，且两个无线传感器模块1均通过导线7与太阳能电池板3电连接。

在本实施例中，轨枕本体4的顶部对称设有两个用于与钢轨扣件2固定连接的钢轨扣件连接部8，电池安装槽设于两个钢轨扣件连接部8之间，传感器安装槽设于钢轨扣件连接部8的外侧。

具体地，无线传感器模块1包括加速度传感器和位移传感器，加速度传感器和位移传感器均与太阳能电池板3电连接。根据实际需要，还可以设置温湿度传感器等用于环境状态监测。

无线传感器模块1集成在有砟道床5上铺设的混凝土的轨枕本体中，可实现列车经过时的数据自动采集，通过轨枕表面设置的太阳能电池板进行供电，无需外接电源。

另一方面，本发明还公开了一种有砟道床状态智能监测系统，该系统包括有砟道床5、监测终端设备6以及上述的一种智能轨枕；

智能轨枕铺设于有砟道床5的监测区段，无线传感器模块1用于采集列车经过时轨枕本体4的振动数据，无线传感器模块1与监测终端设备6无线连接，监测终端设备6用于接收振动数据，并对振动数据进行分析处理，得到有砟道床5的服役信息。

该系统可将采集到的列车动力数据无线传输至路边的监测终端设备中，监测终端设备可以通过列车经过时的数据对道床力学状态进行分析，该系统可用于特殊区段轨道状态的监测，监测数据可用于指导有砟道床的养护维修工作。

具体地，智能轨枕设有多个，多个智能轨枕平行铺设于有砟道床5的监测区段。实际应用过程中，可以根据需要监测的区段位置和范围，合理设置智能轨枕的位置和数量，智能轨枕与其他普通的轨枕铺设方式一致，均平行等间距铺设于有砟道床5上。

具体地，上述的有砟道床状态智能监测系统还包括控制中心服务器9，监控终端设备6与控制中心服务器9通信连接，监控终端设备6将其接收到的振动数据以及得到的有砟道床5的服役信息实时上报至控制中心服务器9。

下面对上述系统在实际应用过程中的工作流程进行说明：

第一步，在线路边布设监测终端设备，设备可以用于接收并分析图1中无线传感器模块所采集到的数据，并将数据中继传输至大数据智能控制中心的控制中心服务器。

第二步，将安装了太阳能电池板和无线智能传感器的智能轨枕铺设在有砟道床需要监测的区段。

第三步，当列车经过时，车辆产生的轮轨力激励轨枕产生加速度、位移等性能指标变化，将列车经过时的加速度、位移等数据通过无线传感器模块中的无线信号传输装置传输至线路旁的监测终端设备中。

第四步，监测终端设备会对列车经过时所产生的动态数据进行分析，从而评估分析道床的状态，进而监控道床服役状态并指导线路的养护维修工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种智能轨枕，其特征在于，包括：轨枕本体(4)、太阳能电池板(3)以及至少两个无线传感器模块(1)；

所述轨枕本体(4)的顶部中间位置开设有电池安装槽，所述太阳能电池板(3)固定安装于所述电池安装槽内，所述轨枕本体(4)的顶部两侧各开设有一个传感器安装槽，两个所述无线传感器模块(1)分别固定安装于所述传感器安装槽内，且两个所述无线传感器模块(1)均与所述太阳能电池板(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能轨枕，其特征在于，所述轨枕本体(4)的顶部对称设有两个用于与钢轨扣件(2)固定连接的钢轨扣件连接部(8)，所述电池安装槽设于两个所述钢轨扣件连接部(8)之间，所述传感器安装槽设于所述钢轨扣件连接部(8)的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种智能轨枕，其特征在于，所述无线传感器模块(1)包括加速度传感器和位移传感器，所述加速度传感器和所述位移传感器均与所述太阳能电池板(3)连接。

4.根据权利要求3所述的一种智能轨枕，其特征在于，所述无线传感器模块(1)还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述太阳能电池板(3)连接。

5.一种有砟道床状态智能监测系统，其特征在于，包括有砟道床(5)、监测终端设备(6)以及如权利要求1-4任一项所述的一种智能轨枕；

所述智能轨枕铺设于所述有砟道床(5)的监测区段，所述无线传感器模块(1)用于采集列车经过时所述轨枕本体(4)的振动数据，所述无线传感器模块(1)与所述监测终端设备(6)无线连接，所述监测终端设备(6)用于接收所述振动数据，并对所述振动数据进行分析处理，得到所述有砟道床(5)的服役信息。

6.根据权利要求5所述的一种有砟道床状态智能监测系统，其特征在于，所述智能轨枕设有多个，多个所述智能轨枕平行铺设于所述有砟道床(5)的监测区段。

7.根据权利要求5所述的一种有砟道床状态智能监测系统，其特征在于，还包括控制中心服务器(9)，所述监控终端设备(6)与所述控制中心服务器(9)通信连接，所述监控终端设备(6)将其接收到的所述振动数据以及得到的所述有砟道床(5)的服役信息实时上报至所述控制中心服务器(9)。

Images