CN113650648A - 一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统 - Google Patents
一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113650648A CN113650648A CN202111106910.4A CN202111106910A CN113650648A CN 113650648 A CN113650648 A CN 113650648A CN 202111106910 A CN202111106910 A CN 202111106910A CN 113650648 A CN113650648 A CN 113650648A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- turnout
- data
- maintenance
- monitoring
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 56
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 17
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 10
- 230000036541 health Effects 0.000 claims description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 9
- 238000000547 structure data Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000003862 health status Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 3
- 241000282487 Vulpes Species 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010230 functional analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
- B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
本发明公开了一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，包括中央控制层、数据处理层和站场道岔群；所述中央控制层包括维保监测显示终端和各个站点的控制显示终端；所述数据处理层包括数据采集交换模块、云数据库、人工智能模块和移动通讯设备；所述站场道岔群是指某个站点的所有道岔。本发明是一种面对不同安装地点和环境的站场道岔群的智能监测及维护系统，其功能包括运营控制人员对道岔运行状态的监控功能，维保人员实时接收整个运营线路道岔故障报警信号的功能,以及通过人工智能模块的自学习能力生成适应单组道岔维护的个性化系统功能,从而保障跨座式单轨道岔的正常运营和行车安全。
Description
技术领域
本发明涉及跨座式单轨交通技术领域，特别是涉及一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统。
背景技术
跨座式单轨技术已成为城市轨道交通发展中重要的组成部分，具有运量适中、速度快、造价低、环境适应性好、噪声小、爬坡能力强等诸多优点。从系统结构分析，跨座式单轨交通系统的三大核心技术包括车辆技术、轨道梁技术、道岔技术。因此跨座式单轨道岔的安全可靠性对整个交通线路的正常运营极为重要。对道岔的运行状态进行实时监控，并加强道岔的维护保障能力是确保交通线路安全运营的关键技术。
现有技术中国专利CN107600109A中公开了一种跨座式单轨道岔状态监测系统，可监测道岔的行程、电机和梁体等构件的工作状态，实现了对单轨道岔部分构件的实时监测，但该系统无法对道岔机组运行时的动作状态监测、以及关键元器件的运行状态进行监测，也不具有道岔控制运行中电气故障的诊断及道岔周边环境的监测功能。同时，该技术采用的专家系统对设备检查过程中出现的模糊问题或知识库未记录的问题不具备处理能力。现有技术中要求采集的振动或噪声数据精度极高否则信号失真会导致故障诊断错误，需要足够的内存存储数据，则其选用的数据库构建成本极高。
现有技术中国专利CN107600109A中公开的跨座式单轨道岔综合监测系统技术主要采集电压、电流、振动参数和温湿度数据，来获取道岔驱动装置、台车和轨道的运行状态。实际监测过程中，道岔的驱动装置及台车结构复杂，因此数据采集点的位置及时间极为关键，但是该系统未给出采集点的位置、时间以及获得到驱动装置、台车和轨道运行状态的分析算法。同时，该技术使用数字信号分析平台进行分析和识别后给出道岔的运行状态和监测预警，但并未给出所述数字信号分析平台使用的分析算法。
另外，由于道岔机械结构的复杂性、部分结构件技术指标参数的实时监测装置价格昂贵，实现成本高，所以跨座式单轨道岔部分结构的日常检查和维护仍然是通过人为定期检查。这样的检查方式对道岔故障的检查和抢修都具有滞后性，一旦道岔在检查前出现故障，通知道岔维护人员进行抢修时仍然无法确定故障的部位与类型，以及抢修方案与准备器材，只能进入道岔场区后检查故障，甚至会因为抢修器材不齐全而延误抢修。另外人为检查获得的数据没有进行统一存储及分析，来优化道岔后期的检查及维护系统。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，面对不同安装地点和环境的站场道岔群，通过人工智能模块的自学习能力建立适应各个站点道岔群的个性化智能监测及维护系统，克服了专家系统遇到模糊问题或知识库未记录的问题则无能为力的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，包括中央控制层、数据处理层和站场道岔群；
所述中央控制层包括维保监测显示终端和各个站点的控制显示终端；
所述数据处理层包括数据采集交换模块、云数据库、人工智能模块和移动通讯设备；
所述站场道岔群是指某个站点的所有道岔；
所述中央控制层、数据处理层和站场道岔群根据相互之间的距离和不同数据的传输方式，采用无线网络或者有线网络实现通讯。
所述维保监测显示终端为显示道岔报警信号的人机界面，当人机界面发出道岔紧急故障信号时，维保人员根据人机界面上的报警提示及时赶到现场进行抢修，并使用移动通讯设备将维修结果反馈至云数据库；当人机界面上显示道岔机械构件的健康状态指数达到报警阀值时，维保人员则根据报警提示对相应的机械构件进行夜间巡检或维修，并使用移动通讯设备反馈维修结果。
进一步地，所述维保监测显示终端人机界面为上位机软件开发的过程监视系统，即实现人机交互操作的图形用户界面，主要包括主界面、道岔机械构件故障诊断界面和机械构件的技术指标参数界面(包括每组道岔机械结构的位移检查数据、结构检查数据和运行检查数据)。
所述控制显示终端为安装在各个站点运营控制值班室的人机界面,用于显示该站点所有道岔的综合数据，运营控制人员通过人机界面实时监控道岔的运行状态、现场环境、及道岔机械结构的故障迹象，在确保道岔安全的情况下，控制各个站点道岔的转撤；当人机界面显示人工智能模块诊断出机械故障时，运营控制人员确认道岔不能正常工作且影响交通运营后，立即发出道岔急停信号，并向维保监测显示终端发送紧急故障信号。
进一步地，所述人机界面主要包括主界面、道岔运行与控制监控界面、道岔现场环境监控界面与道岔机械构件故障诊断界面等。
优选地，以上所述人机界面均可使用Visual Basis、Visual C++或SIMATIC WinCC(Windows Control Center)软件开发图形用户界面，构建过程监视系统，实现人机交互操作；
所述数据采集交换模块包括数据采集模块和数据交换模块，所述数据采集模块将道岔现场采集的数据传输至数据交换模块，所述数据交换模块将道岔现场采集的数据及人工智能模块评估的数据信号传输至所述控制显示终端和所述云数据库。
优先地，所述数据采集模块可使用PLC采集模块、单片机或工控机；所述数据交换模块为千兆交换机，其根据网路设置需求选择可堆叠交换机或机框式交换机。
进一步的，所述人工智能模块包括机械故障诊断模块和环境干扰监测模块，机械故障诊断模块使用预先训练好的AI模型评估道岔机械构件的健康状态指数并诊断机械故障；
优选地，所述机械故障诊断模块中的AI模型可使用人工神经网络中的alopex神经网络算法或BP神经网络算法；
进一步地，机械故障诊断模块的输入数据为道岔机械结构的运行检查数据；环境干扰监测模块使用预先训练好的AI模型筛选并标记异常图片,运营控制人员通过人机界面对AI模型识别筛选后的图片进行集中判别处理,确定道岔通车环境安全后，向道岔发送转撤命令；
优选地，所述环境干扰监测模块中的AI模型使用Faster R-CNN网络算法识别通车区间异常物体的干扰迹象；
进一步地，所述环境干扰监测模块的输入数据使用视频监控装置采集，所述视频监控装置安装在道岔主结构体中心位置的正上方，其与道岔主结构体的垂直距离大于单轨车辆通行时的高度。
进一步地，所述人工智能模块通过运营控制人员与维保人员对报警信息的集中判别和反馈工作,可以自动更新其特征信息数据权重，优化AI模型。
所述移动通讯设备为维保人员检查与维护过程中，反馈检查或维护结果至所述云数据库的通讯装置。
所述道岔数据包括道岔运行与控制数据、现场环境数据和道岔机械结构数据。
所述道岔运行与控制数据根据道岔的四种控制模式分类，包括中央控制、单机控制、人工控制和应急控制。主要包括道岔在这四种控制模式下完成解锁、转撤及锁定动作的过程中对应电器元件的工作状态和响应时间，以及行程开关的动作状态，若动作超时或状态异常则向所述控制显示终端发出报警信号；
进一步的，所述现场环境数据包括控制柜1环境数据、控制柜2环境数据和道岔周边环境数据；所述控制柜1和控制柜2的环境数据主要包括控制柜内的温度和湿度信号；所述道岔周边环境数据包括道岔场区内不同位置的湿度、温度、光照、周边植被状况和通车区间异常物体干扰迹象。
优选地，所述温度和湿度数据使用温度传感器和湿度传感器采集，所述光照数据采用光照传感器采集，周边植被状况和通车区间异常物体干扰迹象使用所述视频监控装置采集。
进一步的，所述道岔机械结构数据包括支撑结构、定位装置、驱动装置、主结构体和附属装置等(具体需根据道岔类型添加其他结构，如导向装置、传动装置或挠曲装置等)机械构件的技术指标参数；所述技术指标参数包括该机械构件的位移检查数据、结构检查数据和运行检查数据。
优选地，所述定位装置的结构检查数据包括螺栓松动、涂层腐蚀、表面开裂或断裂；运行检查数据包括转撤时和通车时的振动和噪声数据、锁定和解锁时的振动数据和噪声数据，以及电机运行参数(电流、电压、温度、转速和振幅)；
优选地，所述主结构体的位移检查数据包括找正、水平、仰角、标高差距、超高数据；结构检查数据包括螺栓松动、涂层腐蚀、表面开裂或断裂、接缝间隙数据；运行检查数据包括道岔转撤时和通车时的振动和噪声数据。其他机械构件的技术指标参数与所述主结构体和定位装置类似，这里不再赘述。
优选地，所述位移检查数据由单轨轨道检查车完成数据采集，并上传至所述云数据库存储，作为所述人工智能模块后期拓展功能的样本数据；
优选地，由于道岔机械结构多样且形状复杂，所述结构检查数据由维护人员定期巡检后使用移动通讯设备将检查结果上传至所述云数据库，以供控制显示终端和维保监测显示终端实时查看与监控；
优选地，考虑到轨道车辆运行速度、线路段运输量、地形、地质条件对道岔机械构件所产生的负荷不同，利用所述道岔周边环境数据(包括湿度、温度和光照数据)和所述结构检查数据作为所述人工智能模块中BP神经网络的学习样本，获取气候环境与道岔构件涂层腐蚀、开裂或损坏之间的映射关系，将该网络作为所述人工智能模块后期拓展的机械构件寿命预测模块，从而优化道岔巡检报警系统，并提出合理的检查周期与维护方案。
综上，本跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统具有以下有益效果：
1.面对不同安装地点和环境的站场道岔群，通过其人工智能模块的自学习能力建立适应单组道岔的监测及维护系统，具有较强的适应能力。
2.根据道岔机械结构多样且形状复杂的特性，结合信号传感器实时监测和人工检查两种方式降低信号采集系统的构建成本，并将人工检测的数据储存至云数据库，用于数据分析与人工智能模块功能的拓展。
3.采用云数据库存储数据，不仅费用远低于自建数据库所需的成本，而且云数据库具有可移植性，可以将数据库从一个地方移到另一个地方使用，以便数据作其他功能分析和功能开发等。
4.实现对整个运营线路各个站点道岔群的系统化管理功能。
附图说明
图1为跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统的结构示意图。
图2为道岔现场环境数据的结构示意图。
图3为道岔定位装置数据的结构示意图。
图4为道岔主结构体数据的结构示意图。
图5为人工智能模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
实施例1
请参阅图1，本跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，所述的跨坐式单轨道岔监测及其维护系统分为三个控制层面，包括中央控制层、数据处理层和站场道岔群。所述中央控制层包括维保监测显示终端和各个站点的控制显示终端；所述数据处理层包括数据采集交换模块、云数据库、人工智能模块和移动通讯设备；所述站场道岔群是指某个站点的所有道岔。根据各控制层面之间的距离与不同数据的传输方式，采用无线网络或者有线网络实现通讯。
所述维保监测显示终端为显示道岔报警信号的人机界面，当人机界面发出道岔紧急故障信号时，维保人员根据人机界面上的报警提示及时赶到现场进行抢修，并使用移动通讯设备将维修结果反馈至云数据库；当人机界面上显示道岔机械构件的健康状态指数达到报警阀值时，维保人员则根据报警提示对相应的机械构件进行夜间巡检或维修，并使用移动通讯设备反馈维修结果。
进一步地，所述维保监测显示终端人机界面为上位机软件开发的过程监视系统，即实现人机交互操作的图形用户界面，主要包括主界面、道岔机械构件故障诊断界面和机械构件的技术指标参数界面(包括每组道岔机械结构的位移检查数据、结构检查数据和运行检查数据)。
所述控制显示终端为安装在各个站点运营控制值班室的人机界面,用于显示该站点所有道岔的综合数据，运营控制人员通过人机界面实时监控道岔的运行状态、现场环境、及道岔机械结构的故障迹象，在确保道岔安全的情况下，控制各个站点道岔的转撤；当人机界面显示人工智能模块诊断出机械故障时，运营控制人员确认道岔不能正常工作且影响交通运营后，立即发出道岔急停信号，并向维保监测显示终端发送紧急故障信号。
进一步地，所述人机界面主要包括主界面、道岔运行与控制监控界面、道岔现场环境监控界面与道岔机械构件故障诊断界面等。
优选地，以上所述人机界面均可使用Visual Basis、Visual C++或SIMATIC WinCC(Windows Control Center)软件开发图形用户界面，构建过程监视系统，实现人机交互操作。
所述数据采集交换模块包括数据采集模块和数据交换模块，所述数据采集模块将道岔现场采集的数据传输至数据交换模块，所述数据交换模块将道岔现场采集的数据及人工智能模块评估的数据信号传输至所述控制显示终端和所述云数据库。
优先地，所述数据采集模块可使用PLC采集模块、单片机或工控机；所述数据交换模块为千兆交换机，其根据网路设置需求选择可堆叠交换机或机框式交换机。
进一步的，所述人工智能模块包括机械故障诊断模块和环境干扰监测模块，机械故障诊断模块使用预先训练好的AI模型评估道岔机械构件的健康状态指数并诊断机械故障；
优选地，所述机械故障诊断模块中的AI模型可使用人工神经网络中的alopex神经网络算法或BP神经网络算法；
进一步地，机械故障诊断模块的输入数据为道岔机械结构的运行检查数据；
环境干扰监测模块使用预先训练好的AI模型筛选并标记异常图片,运营控制人员通过人机界面对AI模型识别筛选后的图片进行集中判别处理,确定道岔通车环境安全后，向道岔发送转撤命令；
优选地，所述环境干扰监测模块中的AI模型使用Faster R-CNN网络算法识别通车区间异常物体的干扰迹象；
进一步地，所述环境干扰监测模块的输入数据使用视频监控装置采集，所述视频监控装置安装在道岔主结构体中心位置的正上方，其与道岔主结构体的垂直距离大于单轨车辆通行时的高度。
进一步地，所述人工智能模块通过运营控制人员与维保人员对报警信息的集中判别和反馈工作,可以自动更新其特征信息数据权重，优化AI模型。
所述移动通讯设备为维保人员检查与维护过程中，反馈检查或维护结果至所述云数据库的通讯装置。
所述道岔数据包括道岔运行与控制数据、现场环境数据和道岔机械结构数据。
所述道岔运行与控制数据根据道岔的四种控制模式分类，包括中央控制、单机控制、人工控制和应急控制。主要包括道岔在这四种控制模式下完成解锁、转撤及锁定动作的过程中对应电器元件的工作状态和响应时间，以及行程开关的动作状态，若动作超时或状态异常则向所述控制显示终端发出报警信号；
进一步的，所述现场环境数据包括控制柜1环境数据、控制柜2环境数据和道岔周边环境数据；所述控制柜1和控制柜2的环境数据主要包括控制柜内的温度和湿度信号；所述道岔周边环境数据包括道岔场区内不同位置的湿度、温度、光照、周边植被状况和通车区间异常物体干扰迹象。
优选地，所述温度和湿度数据使用温度传感器和湿度传感器采集，所述光照数据采用光照传感器采集，周边植被状况和通车区间异常物体干扰迹象使用所述视频监控装置采集。
进一步的，所述道岔机械结构数据包括支撑结构、定位装置、驱动装置、主结构体和附属装置等(具体需根据道岔类型添加其他结构，如导向装置、传动装置或挠曲装置等)机械构件的技术指标参数；所述技术指标参数包括该机械构件的位移检查数据、结构检查数据和运行检查数据。
优选地，所述定位装置的结构检查数据包括螺栓松动、涂层腐蚀、表面开裂或断裂；运行检查数据包括转撤时和通车时的振动和噪声数据、锁定和解锁时的振动数据和噪声数据，以及电机运行参数(电流、电压、温度、转速和振幅)；
优选地，所述主结构体的位移检查数据包括找正、水平、仰角、标高差距、超高数据；结构检查数据包括螺栓松动、涂层腐蚀、表面开裂或断裂、接缝间隙数据；运行检查数据包括道岔转撤时和通车时的振动和噪声数据。其他机械构件的技术指标参数与所述主结构体和定位装置类似，这里不再赘述。
优选地，所述位移检查数据由单轨轨道检查车完成数据采集，并上传至所述云数据库存储，作为所述人工智能模块后期拓展功能的样本数据；
优选地，由于道岔机械结构多样且形状复杂，所述结构检查数据由维护人员定期巡检后使用移动通讯设备将检查结果上传至所述云数据库，以供控制显示终端和维保监测显示终端实时查看与监控；
优选地，考虑到轨道车辆运行速度、线路段运输量、地形、地质条件对道岔机械构件所产生的负荷不同，利用所述道岔周边环境数据(包括湿度、温度和光照数据)和所述结构检查数据作为所述人工智能模块中BP神经网络的学习样本，获取气候环境与道岔构件涂层腐蚀、开裂或损坏之间的映射关系，将该网络作为所述人工智能模块后期拓展的机械构件寿命预测模块，从而优化道岔巡检报警系统，并提出合理的检查周期与维护方案。
实施例2
参阅图1，本发明较佳实施方式提供跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，所述的跨坐式单轨道岔监测及其维护系统分为三个控制层面，包括中央控制层、数据处理层和站场道岔群。所述中央控制层包括维保监测显示终端和各个站点的控制显示终端；所述数据处理层包括数据采集交换模块、云数据库、人工智能模块和移动通讯设备；所述站场道岔群是指某个站点的所有道岔。根据各控制层面之间的距离与不同数据的传输方式，采用无线网络或者有线网络实现通讯。
参阅图2-5，在轨道交通的运营线路上分布着若干个车站点(A车站、B车站…Z车站)，每个站点根据交通需求安装着若干组道岔，每组道岔上都安装着各种信号传感器，实时监测道岔的运行与控制状态、现场环境数据(如图2)和机械结构数据。在中央控制层，所述维保监测显示终端是安装在道岔维保监测中心的人机界面，维保人员可以查看整条线路上每组道岔的故障报警信号和移动通讯设备反馈到云数据库的检查维保数据，并根据人机界面上的报警提示及时赶到现场进行抢修或者展开道岔巡检的工作；所述控制显示终端是安装在每个站点(例如A车站)的人机界面，运营控制人员通过人机界面实时监控道岔的现场环境气候、运行状态及道岔机械结构的故障迹象，在确保道岔安全的情况下，控制各个站点道岔的运行。在数据处理层，各个站点都装有单独的数据采集交换模块，将该站点每组道岔的监控数据上传至云数据库，所述人工智能模块根据云数据库中的数据诊断道岔机械结构的故障和周边环境的干扰迹象，并将结果反馈给数据采集交换模块，由数据采集交换模块上传至控制显示终端。下面是1#道岔运行监控和维护过程的详细介绍。
在1#道岔运行前，运营控制人员通过A车站控制显示终端的人机界面查看道岔的位置状态和通车区间异常物体的干扰迹象，其中，道岔的位置状态和通车区间异常物体的干扰迹象使用所述环境干扰监测模块中预先训练好的Faster R-CNN网络评估，若确认通车区间存在异常物体的干扰迹象，且需要人为干预，则向维保监测显示终端给出道岔区间异常物体干扰迹象的报警提示，维保人员根据报警提示配备维修工具对1#道岔进行抢修。若运营控制人员确认道岔位置状态正确且通车区间无干扰迹象，则下达道岔转撤命令。
1#道岔开始转撤运行，道岔控制柜中的PLC控制器采集关键电器元件的工作状态和响应时间，以及行程开关的动作状态，然后通过数据采集交换模块将数据上传至A车站控制显示终端，供运营控制人员监控道岔的解锁、转撤和锁定过程，当某一步骤中的电器元件响应时间超时，人机界面向运营控制人员发出报警信号，若无法消除报警，则向维保监测显示终端发送报警，维保人员根据报警提示配备维修工具对道岔进行抢修。
此外，1#道岔转撤过程中，采集道岔机械结构的运行数据(包括支撑结构、定位装置、驱动装置、主结构体和附属装置转撤时的振动和噪声数据；定位装置的电机运行参数，以及锁定解锁时的振动和噪声数据；驱动装置的电机运行参数)上传至数据采集交换模块，数据采集交换模块再将道岔数据传输至云数据库，人工智能模块中的机械故障诊断模块使用预先训练好的BP神经网络诊断道岔转撤时的健康状态指数和故障上传至A车站控制显示终端，当诊断出机械故障或者健康状态指数达到报警阀值触发道岔维保报警后，参考权利要求2安排维保人员进入道岔场区进行检查维修。
1#道岔安全完成转撤后，在单轨轨道车辆从道岔梁体上驶过时，所述数据采集交换模块将道岔机械结构(包括支撑结构、定位装置、驱动装置、主结构体和附属装置)通车时的振动和噪声数据，传输至云数据库，人工智能模块中的机械故障诊断模块再次评估通车时道岔机械结构的健康状态及故障。若诊断出机械故障，则参考权利要求2安排维保人员进入道岔场区进行检查维修。
至此，完成道岔运行前至单轨轨道车辆通行后的道岔监测工作，在道岔维保期间，通过维保人员定期巡检采集所述道岔机械结构数据的位移检查数据和结构检查数据(如图4所示，所述主结构体的位移检查数据包括找正、水平、仰角、标高差距、超高数据；结构检查数据包括螺栓松动、涂层腐蚀、表面开裂或断裂、接缝间隙数据；)。其中，所述位移检查数据由单轨轨道检查车完成数据采集，并上传至所述云数据库存储，作为所述人工智能模块后期拓展功能的样本数据；由于道岔机械结构多样且形状复杂，所述结构检查数据由维护人员定期巡检后使用移动通讯设备将检查结果上传至所述云数据库，以供运营控制显示终端和维保监测显示终端实时查看与监控。
最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等统计数的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (10)
1.一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，包括中央控制层、数据处理层和站场道岔群；
所述中央控制层包括维保监测显示终端和各个站点的控制显示终端；
所述数据处理层包括数据采集交换模块、云数据库、人工智能模块和移动通讯设备；
所述站场道岔群是指某个站点的所有道岔；
所述中央控制层、数据处理层和站场道岔群根据相互之间的距离和不同数据的传输方式，采用无线网络或者有线网络实现通讯。
2.根据权利要求1所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述维保监测显示终端为显示道岔报警信号的人机界面，当人机界面发出道岔紧急故障信号时，维保人员根据人机界面上的报警提示及时赶到现场进行抢修，并使用移动通讯设备将维修结果反馈至云数据库；当人机界面上显示道岔机械构件的健康状态指数达到报警阀值时，维保人员则根据报警提示对相应的机械构件进行夜间巡检或维修，并使用移动通讯设备反馈维修结果。
3.根据权利要求1所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述控制显示终端为安装在各个站点运营控制值班室的人机界面,用于显示该站点所有道岔的综合数据，运营控制人员通过人机界面实时监控道岔的运行状态、现场环境、及道岔机械结构的故障迹象，在确保道岔安全的情况下，控制各个站点道岔的转撤；当人机界面显示人工智能模块诊断出机械故障时，运营控制人员确认道岔不能正常工作且影响交通运营后，立即发出道岔急停信号，并向维保监测显示终端发送紧急故障信号。
4.根据权利要求1所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述数据采集交换模块包括数据采集模块和数据交换模块，所述数据采集模块将道岔现场采集的数据传输至数据交换模块，所述数据交换模块将道岔现场采集的数据及人工智能模块评估的数据信号传输至所述控制显示终端和所述云数据库。
5.根据权利要求1所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述人工智能模块包括机械故障诊断模块和环境干扰监测模块，机械故障诊断模块使用预先训练好的AI模型评估道岔机械构件的健康状态指数并诊断机械故障；环境干扰监测模块使用预先训练好的AI模型筛选并标记异常图片,运营控制人员通过人机界面对AI模型识别筛选后的图片进行集中判别处理,确定道岔通车环境安全后，向道岔发送转撤命令。
6.根据权利要求1或2所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述移动通讯设备为维保人员检查与维护过程中，反馈检查或维护结果至所述云数据库的通讯装置。
7.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述道岔数据包括道岔运行与控制数据、现场环境数据和道岔机械结构数据。
8.根据权利要求7所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述道岔运行与控制数据根据道岔的四种控制模式分类，包括中央控制、单机控制、人工控制和应急控制。
9.根据权利要求7所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述现场环境数据包括控制柜1环境数据、控制柜2环境数据和道岔周边环境数据；其中，
所述控制柜1和控制柜2的环境数据主要包括控制柜内的温度和湿度信号；所述道岔周边环境数据包括道岔场区内不同位置的湿度、温度、光照、周边植被状况和通车区间异常物体干扰迹象。
10.根据权利要求7所述的一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统，其特征在于，所述道岔机械结构数据包括支撑结构、定位装置、驱动装置、主结构体和附属装置的技术指标参数；所述技术指标参数包括该机械构件的位移检查数据、结构检查数据和运行检查数据。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111106910.4A CN113650648B (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111106910.4A CN113650648B (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113650648A true CN113650648A (zh) | 2021-11-16 |
| CN113650648B CN113650648B (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=78483969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111106910.4A Active CN113650648B (zh) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | 一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113650648B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114475716A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-05-13 | 中国国家铁路集团有限公司 | 一种道岔工作状态检测方法、装置、设备和存储介质 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH350985A (de) * | 1955-12-12 | 1960-12-31 | Siemens Ag | Steuerungs- und Meldeeinrichtung für Ausseneinrichtungen in Eisenbahnsignalanlagen |
| AT509241A1 (de) * | 2010-01-14 | 2011-07-15 | Vae Eisenbahnsysteme Gmbh | Verfahren zum überprüfen der schalter bzw. der kabel einer überwachungseinrichtung des antriebs von schienenweichen sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens |
| CN107600109A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-19 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔状态监测系统 |
| CN108038556A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-15 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔健康保障系统 |
| CN207374427U (zh) * | 2017-10-31 | 2018-05-18 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔光纤监测系统 |
| CN207374425U (zh) * | 2017-09-30 | 2018-05-18 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔的行程监测系统 |
| CN207389217U (zh) * | 2017-09-30 | 2018-05-22 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种高精度跨座式单轨道岔监测系统 |
| CN109249960A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-22 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔综合监测系统 |
| CN110723166A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-01-24 | 交控科技股份有限公司 | 一种道岔监测方法及系统 |
| DE102019200031A1 (de) * | 2019-01-03 | 2020-07-09 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr |
| CN111923966A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-13 | 北京交通大学 | 面向不同智能化等级的城市轨道交通列车运行控制系统 |
| CN113125070A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-16 | 太原市京丰铁路电务器材制造有限公司 | 道岔转换设备维护终端设备及系统 |
-
2021
- 2021-09-22 CN CN202111106910.4A patent/CN113650648B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH350985A (de) * | 1955-12-12 | 1960-12-31 | Siemens Ag | Steuerungs- und Meldeeinrichtung für Ausseneinrichtungen in Eisenbahnsignalanlagen |
| AT509241A1 (de) * | 2010-01-14 | 2011-07-15 | Vae Eisenbahnsysteme Gmbh | Verfahren zum überprüfen der schalter bzw. der kabel einer überwachungseinrichtung des antriebs von schienenweichen sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens |
| CN107600109A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-19 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔状态监测系统 |
| CN207374425U (zh) * | 2017-09-30 | 2018-05-18 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔的行程监测系统 |
| CN207389217U (zh) * | 2017-09-30 | 2018-05-22 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种高精度跨座式单轨道岔监测系统 |
| CN207374427U (zh) * | 2017-10-31 | 2018-05-18 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔光纤监测系统 |
| CN108038556A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-15 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔健康保障系统 |
| CN109249960A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-22 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种跨座式单轨道岔综合监测系统 |
| DE102019200031A1 (de) * | 2019-01-03 | 2020-07-09 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Fehlerursache bei Weichenstörungen im schienengebundenen Verkehr |
| CN110723166A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-01-24 | 交控科技股份有限公司 | 一种道岔监测方法及系统 |
| CN111923966A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-13 | 北京交通大学 | 面向不同智能化等级的城市轨道交通列车运行控制系统 |
| CN113125070A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-16 | 太原市京丰铁路电务器材制造有限公司 | 道岔转换设备维护终端设备及系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 施聪: "城市轨道交通通信信号专业的智能运维系统", 《城市轨道交通研究》 * |
| 施聪: "城市轨道交通通信信号专业的智能运维系统", 《城市轨道交通研究》, no. 08, 10 August 2020 (2020-08-10) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114475716A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-05-13 | 中国国家铁路集团有限公司 | 一种道岔工作状态检测方法、装置、设备和存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113650648B (zh) | 2024-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111562096B (zh) | 一种自动扶梯的健康状态实时在线监控系统 | |
| CN110647082A (zh) | 一种机房智能巡检系统及其工作方法 | |
| CN204280939U (zh) | 一种电梯运行监测预警系统 | |
| CN103010885B (zh) | 工程升降机远程定位监控系统 | |
| CN210380934U (zh) | 一种城市轨道交通车辆电气牵引系统的健康管理系统 | |
| CN111290324B (zh) | 5t探测站安全监控诊断系统及其健康报警方法 | |
| CN210072406U (zh) | 一种适应于道岔转换设备智能诊断的采集装置 | |
| CN108227617A (zh) | 一种轮胎吊远程检测与评估系统 | |
| CN110696880A (zh) | 一种铁路信号设备的状态监测系统和方法 | |
| CN113650648A (zh) | 一种跨座式单轨道岔的运行监控及维护系统 | |
| CN113526288A (zh) | 一种基于物联网大数据的电梯运行参数监管系统 | |
| CN115826563A (zh) | 一种基于plc机柜的远程故障监测系统及方法 | |
| CN112865318A (zh) | 压板状态监视及管理系统与方法 | |
| CN110132617B (zh) | 一种轨道车辆在线监测系统 | |
| CN113779734A (zh) | 一种基于人工智能的跨坐式单轨道岔监测及其维护系统 | |
| CN112184078B (zh) | 一种用于封闭式水处理设施的自动巡检系统 | |
| CN115158407A (zh) | 一种非集中区调车进路控制系统和方法 | |
| CN111103863A (zh) | 轨道交通车辆智能检修机器人、检修系统和方法 | |
| CN210835179U (zh) | 应急电源车及其状态监测系统 | |
| KR100644226B1 (ko) | 씨비티씨 무선통신 네트워크를 이용한 열차 자동 검수시스템 및 그 제어방법 | |
| CN113346614A (zh) | 一种电网智能变电站二次设备状态评估系统 | |
| CN215615717U (zh) | 一种钢轨闪光焊接装备状态监测及健康管理装置 | |
| CN211741892U (zh) | 一种用于自动扶梯的多维度状态在线监测系统 | |
| CN211107461U (zh) | Sas非集中区智能控车及进路辅助显示系统 | |
| CN109299794A (zh) | 一种基于设备监控的智能报修系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |