CN113212492A - 一种智能铁轨检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能铁轨检测机器人，主要通过一机器人本体沿铁路行动，并量测道碴的相关数据及环境温度，再将结果传送至一处理单元，所述处理单元接收到后会估算出一横向阻力估算值及一温度差估算值，当所述横向阻力估算值小于一横向阻力默认值时、或所述处理单元判断所述环境温度与一温度默认值之间的差值超过所述温度差估算值时，则所述处理单元控制所述警报器工作。

Description

一种智能铁轨检测机器人

技术领域

本发明涉及铁轨检测技术领域，具体而言，涉及一种智能铁轨检测机器人。

背景技术

当温度上升，铁轨轴力增加过大时，容易发生铁轨挫曲问题；而温度下降时，铁轨拉力增加会使得铁轨容易发生断轨的问题。虽然断轨与铁轨挫曲都属于铁轨发生缺陷，然而，即使断轨问题发生，列车行经时却不易发生翻覆，但是只要铁轨发生挫曲问题，列车翻覆机率便大幅上升，影响许多乘客的生命安全。

由于铁轨发生挫曲与温度息息相关，而铁轨温度又与横向阻力息息相关。也因此，本发明者认为如果可以先对横向阻力进行预测时，可以事先对横向阻力不足的铁轨预先进行补救，同时还可以用来推估铁轨挫曲温度，以避免铁轨因日照强度过强，导致温度超过负荷而发生挫曲。

发明内容

本发明解决的问题是如何事先预估铁轨的横向阻力，进而推估出铁轨挫曲温度，以供挫曲问题发生前可事先对铁轨进行补救。

由于铁轨的横向阻力与道碴结构息息相关(如道碴的路肩宽度、路肩高度等)，为解决上述问题，本发明提供一种智能铁轨检测机器人，其特征在于，包括：

一机器人本体，所述机器人本体会沿着铁轨移动，而对道碴的路肩宽度、路肩高度、边坡坡度，及环境温度进行量测，以得到一量测结果。当所述量测结果出来后，所述机器人本体会将所述量测结果传送至一处理单元进行处理，而所述处理单元在接收到所述量测结果后，会根据所述路肩宽度、所述路肩高度、所述边坡坡度、所述交通量数据，及所述轨枕重量数据，估算出一横向阻力估算值，当所述处理单元认为所述横向阻力估算值不如预期时，则会控制所述警报器工作，以警示相关工作人员须提前对铁轨的横向阻力进行补救。接着，所述处理单元会根据所述横向阻力进行温度差的估算得到一温度差估算值，然后当所述处理单元判断所述温度与一温度默认值之间的差值超过所述温度差估算值时，则所述处理单元判断所述铁轨发生挫曲机率相当高，甚至已发生挫曲问题，这时会控制所述警报器工作，以供相关工作人员进行相关处理措施。

附图说明

图1为本发明各组件链接示意图；

图2为本发明路肩宽度、路肩高度、边坡坡度示意图；

图3为本发明横向阻力估算值与铁轨实际量测的横向阻力比较图。

附图标记说明：

1-机器人本体；2-处理单元；3-数据库；4-警报器；5-输出单元；A1-路肩高度；A2-路肩宽度；A3-边坡坡度；A4-路基面。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明是关于一种智能铁轨检测机器人，其特征在于，包括：

一机器人本体1，请参阅图1所示，所述机器人本体1用以沿铁轨移动，本说明书所指之沿铁轨移动可以是所述机器人本体1放置于所述铁轨，而沿所述铁轨路线移动，也可以是设置于所述铁轨外而与所述铁轨具有一距离，而沿所述铁轨路线移动，无论如何，举凡所述机器人本体1可供沿铁轨移动，以供量测道碴的路肩宽度、路肩高度、边坡坡度，及环境温度并作为一量测结果者，均为本说明书所指之机器人本体1。此外，请参阅图2所示，为本说明书所指之路肩宽度A2、路肩高度A1、边坡坡度A3，其中图2中A4是指路基面。

一处理单元2主要是远程与所述机器人本体1形成信息连接，而所述处理单元1再与一数据库3与一警报器4做信息连接，所述数据库3内则是存放着交通量数据及轨枕重量数据，所述交通量数据是统计经过所述铁轨的列车辆数及重量的总和，其单位为百万吨。

当所述机器人本体1所经过的道碴没有边坡坡度时，这时所述处理单元2是根据所述路肩宽度α、所述路肩高度γ、所述交通量数据T，及所述轨枕重量数据W，并利用公式：

P＝W×2.25×(-0.0285×α+2.7114)×(0.0035γ+0.9808)×T估算出铁轨的横向阻力估算值P。接着，所述处理单元2会判断所述横向阻力估算值是否满足一横向阻力默认值，当所述横向阻力估算值小于所述横向阻力默认值时，表示所述铁轨容易因温度升高而发生挫曲，这时所述处理单元2会控制所述警报器4工作，以提醒相关工作人员须赶快对铁轨进行保养、抢修，至于对铁轨进行保养、抢修的方式主要有：增加道碴量、增加轨底摩擦力、增加扣件扣压力、夯砸机减速等。

另外值得一提的是，增加所述横向阻力的方法中以增加道碴量是最为简单，而增加道碴量的方式又可分为：1.增加路肩高度、2.增加路肩宽度，其中又以增加路肩高度可以大幅增加所述横向阻力。因此，本发明进一步提供路肩高度建议值，以供相关铁轨维修、保养人员可根据所述路肩高度建议值进行道碴的路肩高度增高，其方式为：所述铁轨无边坡时，则所述处理单元2根据所述路肩高度、所述交通量数据、所述轨枕重量数据、所述横向阻力默认值，及公式：

估算出一路肩高度建议值γ₀，并通过一输出单元5输出所述路肩高度建议值，其中所述输出单元5可以是一屏幕也可以是一复印机。如此一来，相关维修保养人员便可根据所述路肩高度建议值来增加所述路肩高度，进而增加所述横向阻力。

当所述机器人本体1所经过的道碴具有边坡坡度时，这时所述处理单元2根据所述路肩宽度、所述路肩高度、所述交通量数据、所述边坡坡度β，及所述轨枕重量数据，利用公式：

P＝W×1.875×(0.0089×α+0.4746)×(-0.00002β³-0.0002β²+0.0035β+0.9777)x(0.0035γ+0.9808)×T

，估算出所述横向阻力估算值。同样的，所述处理单元2也会判断所述横向阻力估算值是否满足一横向阻力默认值，当所述横向阻力估算值小于所述横向阻力默认值时，所述处理单元2控制所述警报器4开始工作。接着，所述处理单元2也会根据所述路肩高度、所述交通量数据、所述轨枕重量数据、所述边坡坡度、所述横向阻力默认值，及公式：

估算出所述路肩高度建议值，并通过一输出单元5输出所述路肩高度建议值。

请再参阅下表配合图3所示，由下表可知，本发明所估算出来的所述横向阻力估算值与铁轨实际量测的横向阻力相当接近，使得本发明具有较佳的预估效果。

在进行完所述横向阻力的估算后，所述处理单元2会根据所述横向阻力估算值根据公式：ΔTemp＝0.027P+21.395，估算出一温度差估算值ΔTemp。当所述处理单元2判断所述温度与一温度默认值之间的差值超过所述温度差估算值时，表示所述铁轨有相当高的机会已经发生挫曲，为了避免人员伤亡，这时所述处理单元2会控制所述警报器4工作，以提醒相关工作人员进行紧急补救措施。此外，所述处理单元2也可以根据日照量、时间、温度上升曲线等估算接下来其他时间点的铁轨可能温度，通过所述铁轨可能温度、所述温度默认值、所述温度差估算值，便可事先预估铁轨发生挫曲的机率高低，以供事前先进行应变措施。

由上述内容可知，本发明主要通过所述横向阻力的预估，以对所述横向阻力不足之铁轨进行补救，以降低挫曲状况发生。此外，由于所述横向阻力又会影响铁轨的挫曲温度，因此通过本发明可在所述铁轨已经发生挫曲或是即将发生挫曲前，立即发现并进行紧急处理，藉此可大幅提升铁路运行的安全性。

以上所述实施例中，各技术特征可以任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而只要这些技术特征组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上内容仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (4)

1.一种智能铁轨检测机器人，其特征在于，包括：

一机器人本体：用以沿铁轨移动，所述机器人本体可供量测道碴的路肩宽度、路肩高度，及环境温度而得到一量测结果；以及，

一处理单元：信息连接所述机器人本体、一数据库，及一警报器；其中，所述数据库内包括交通量数据及轨枕重量数据；以及，

所述处理单元可供接收所述量测结果，并根据所述路肩宽度、所述路肩高度、所述交通量数据及所述轨枕重量数据，估算出铁轨的横向阻力估算值，当所述横向阻力估算值小于一横向阻力默认值时，则所述处理单元启动所述警报器工作；并且，

所述处理单元再根据所述横向阻力估算值估算出一温度差估算值，当所述处理单元判断所述环境温度与一温度默认值之间的差值超过所述温度差估算值时，则所述处理单元控制所述警报器工作。

2.根据权利要求1所述的智能铁轨检测机器人，其特征在于，所述处理单元根据所述路肩宽度α、所述路肩高度γ、所述交通量数据T，及所述轨枕重量数据W，利用公式：

P＝W×2.25×(-0.0285×α+2.7114)×(0.0035γ+0.9808)×T估算出所述横向阻力估算值P；所述处理单元根据所述横向阻力估算值根据公式：ΔTemp＝0.027P+21.395，估算出一温度差估算值ΔTemp。

3.根据权利要求2所述的智能铁轨检测机器人，其特征在于，当所述道碴具有边坡时，则所述机器人本体可供量测道碴的边坡坡度，所述处理单元根据根据所述路肩宽度、所述路肩高度、所述交通量数据、所述边坡坡度β，及所述轨枕重量数据，利用公式：P＝W×1.875×(0.0089×α+0.4746)×(-0.00002β³-0.0002β²+0.0035β+0.9777)×(0.0035γ+0.9808)×T，估算出所述横向阻力估算值。

4.根据权利要求3所述的智能铁轨检测机器人，其特征在于，当所述横向阻力估算值小于一横向阻力默认值，且所述道碴无边坡时，则所述处理单元根据所述路肩宽度、所述交通量数据、所述轨枕重量数据、所述横向阻力默认值，及公式：

估算出一路肩高度建议值γ₀，当所述横向阻力估算值小于一横向阻力默认值，且所述道碴有边坡时，则所述处理单元根据所述路肩宽度、所述边坡坡度、所述交通量数据、所述轨枕重量数据、所述横向阻力默认值，及公式：

，估算出所述路肩高度建议值，所述处理单元控制一输出单元输出所述路肩高度建议值。

Images