CN113804258B - 一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质，系统包括：监测子系统获得列车信息、轨道信息、桥梁信息以及共同所处的环境信息；分析子系统根据桥梁信息和环境信息确定所述桥梁的状态；在桥梁的状态为第一异常状态的情况下，确定第一异常状态对列车和轨道的第一影响因子；根据轨道信息和环境信息确定轨道的状态；在轨道的状态为第二异常状态的情况下，确定第二异常状态对列车和桥梁的第二影响因子；根据列车信息和环境信息确定列车的状态；在列车的状态为第三异常状态的情况下，确定第三异常状态对轨道和桥梁的第三影响因子；基于第一影响因子、第二影响因子、第三影响因子确定车轨桥的第四影响因子；显示子系统显示车轨桥的监测状况。
Description
技术领域
本申请涉及智能监测技术领域，尤其涉及一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质。
背景技术
随着我国高速铁路迅猛发展，铁路桥梁的数量越来越多，特别是大跨度铁路桥梁的数量也在不断增加，大跨度铁路桥梁通常是铁路全线的控制性工程，其安全状况直接关系到整条线路的运营情况，如何保证整个全线运营安全也是当今和未来发展的重点，迫切需要对交通基础设施的重大工程结构的健康状态的安全性和发展进行实时掌控。
由于国内大跨度铁路桥梁展历史较短，成桥后整体特征、破坏机理以及发展变化规律的认识还有待进一步深化，特别是高速铁路大跨度桥梁，桥梁的刚度、变形以及轨道位移、变形等是否能够适应高速列车的安全运营，是亟待解决的关键问题。桥梁及轨道的变形及受力状态密切相关，单纯的列车监测、轨道监测或桥梁监测都无法揭示车轨桥相互作用的机理。针对该问题，而目前尚无有效解决方案。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例的提供一种车轨桥的智能监测系统，所述系统包括：监测子系统、分析子系统和显示子系统；所述分析子系统分别与所述监测子系统和所述显示子系统连接；其中，
所述监测子系统，用于获得列车信息、轨道信息、桥梁信息以及所述列车、所述轨道和所述桥梁共同所处的环境信息；
所述分析子系统，用于根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态；在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态；在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态；在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子；
所述显示子系统，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况。
在上述方案中，所述监测子系统包括设置在所述列车上的列车监测组件、设置在所述轨道上的轨道监测组件、设置在所述桥梁上的桥梁监测组件和所述车轨桥对应区域的环境监测组件；所述分析子系统分别与所述列车监测组件、所述轨道监测组件、所述桥梁监测组件和所述环境监测组件连接；其中，
所述列车监测组件，用于监测所述列车的运行数据，基于所述运行数据确定所述列车信息；
所述轨道监测组件，用于监测所述轨道的属性数据，基于所述属性数据确定所述轨道信息；
所述桥梁监测组件，用于监测所述桥梁的动静态特征数据，基于所述动静态特征数据确定所述桥梁信息；
所述环境监测组件，用于监测所述列车、所述轨道、所述桥梁共同所处的环境数据，基于所述环境数据确定所述环境信息。
在上述方案中，所述分析子系统包括列车分析单元、轨道分析单元、桥梁分析单元、车轨桥耦合分析单元；所述车轨桥耦合分析单元分别与所述列车分析单元、所述轨道分析单元、所述桥梁分析单元连接；
所述桥梁分析单元，用于根据所述桥梁信息和所述环境信息判断所述桥梁的状态，获得第一判断结果；在所述第一判断结果表明所述桥梁的状态为所述第一异常状态的情况下，基于所述桥梁信息和所述环境信息诊断所述桥梁为所述第一异常状态的原因；
所述轨道分析单元，用于根据所述轨道信息和所述环境信息判断所述轨道的状态，获得第二判断结果；在所述第二判断结果表明所述轨道的状态为所述第二异常状态的情况下，基于所述轨道信息和所述环境信息诊断所述轨道为所述第二异常状态的原因；
所述列车分析单元，用于根据所述列车信息和所述环境信息判断所述列车的状态，获得第三判断结果；在所述第三判断结果表明所述列车的状态为所述第三异常状态的情况下，基于所述列车信息和所述环境信息诊断所述轨道为所述第三异常状态的原因；
所述车轨桥耦合分析单元，用于在所述第一判断结果表明所述桥梁的状态为所述第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；在所述第二判断结果表明所述轨道的状态为所述第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；在所述第三判断结果表明所述列车的状态为所述第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子。
在上述方案中，所述显示子系统包括：第一显示单元、第二显示单元、第三显示单元和第四显示单元；所述第四显示单元分别与所述第一显示单元、所述第二显示单元、所述第三显示单元连接；
所述第一显示单元，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子在所述列车驾驶舱中显示所述车轨桥的监测状况；
所述第二显示单元，用于基于所述桥梁的状态显示所述桥梁的第一数据；基于所述轨道的状态显示所述轨道的第二数据；基于所述列车的状态显示所述列车的第三数据；
所述第三显示单元，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子显示所述桥梁与所述轨道的第一关联性数据；基于所述第一影响因子、所述第三影响因子显示所述桥梁与所述列车的第二关联性数据；基于所述第二影响因子、所述第三影响因子显示所述轨道与所述列车的第三关联性数据；
所述第四显示单元，用于基于所述第一关联性数据、所述第二关联性数据、所述第三关联性数据确定所述车轨桥的第四关联性数据，基于所述第四关联性数据显示所述车轨桥的监测状况。
在上述方案中，所述第四显示单元包括：预测模块；
所述预测模块，用于基于所述第四关联性数据预测所述车轨桥的状况趋势，显示所述状况趋势对应的数据。
在上述方案中，所述列车监测组件包括以下至少之一：雷达测速组件、视频监控组件、图像识别组件、非接触式监测组件。
在上述方案中，所述轨道监测组件包括以下至少之一：激光测距组件、位移组件、应力组件、应变组件。
在上述方案中，所述桥梁监测组件包括以下至少之一：倾角组件、加速度组件、静力水准组件、光电扰度组件、卫星组件。
在上述方案中，所述环境监测组件包括以下至少之一：风速风向组件、环境温湿度组件、传感器组件。
本发明实施例的提供一种车轨桥的智能监测方法，应用于上述所述车轨桥的智能监测系统中；所述方法包括：
获得列车信息、轨道信息、桥梁信息以及所述列车、所述轨道和所述桥梁共同所处的环境信息；
根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态；在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态；在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态；在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子；
基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述方法的任一步骤。
本发明实施例提供一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质，所述系统包括：所述系统包括：监测子系统、分析子系统和显示子系统；所述分析子系统分别与所述监测子系统和所述显示子系统连接；其中，所述监测子系统，用于获得列车信息、轨道信息、桥梁信息以及所述列车、所述轨道和所述桥梁共同所处的环境信息；所述分析子系统，用于根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态；在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态；在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态；在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子；所述显示子系统，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况，以实现将列车、轨道、桥梁之间相互作用的关系进行关联性监测，并将监测数据进行综合性分析评估，以提供单个或多个分析评估结果显示的选择。实现多专业学科的交叉性分析和相关性分析，实现车轨桥综合监测、车轨桥综合分析、车轨桥综合显示的实时关联，并在车轨桥一体化智能监测系统上统一汇总，以达到数据实时监测、快速评估分析及信息三维可视化显示的目的。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种车轨桥的智能监测系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的又一种车轨桥的智能监测系统的示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种车轨桥的智能监测系统的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种车轨桥的智能监测系统中车轨桥综合监测子系统的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种车轨桥的智能监测系统中车轨桥综合分析子系统的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种车轨桥的智能监测系统中车轨桥综合显示子系统的示意图；
图7为本发明实施例一种车轨桥的智能监测方法的实现流程示意图；
图8为本发明实施例中车轨桥的智能监测设备的一种硬件实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例提供一种车轨桥的智能监测系统，图1为本发明实施例提供的一种车轨桥的智能监测系统的示意图；图2为本发明实施例提供的又一种车轨桥的智能监测系统的示意图；图3为本发明实施例提供的又一种车轨桥的智能监测系统的示意图；图4为本发明实施例提供的一种车轨桥的智能监测系统中车轨桥综合监测子系统的示意图；图5为本发明实施例提供的一种车轨桥的智能监测系统中车轨桥综合分析子系统的示意图；图6为本发明实施例提供的一种车轨桥的智能监测系统中车轨桥综合显示子系统的示意图；下面结合图1、图2、图3、图4、图5和图6进行描述，所述系统10包括：监测子系统101、分析子系统102和显示子系统103；所述分析子系统102分别与所述监测子系统101和所述显示子系统103连接；其中，
所述监测子系统101，用于获得列车信息、轨道信息、桥梁信息以及所述列车、所述轨道和所述桥梁共同所处的环境信息；
所述分析子系统102，用于根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态；在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态；在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态；在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子；
所述显示子系统103，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况。
需要说明的是，本发明实施例中一种车轨桥的智能监测系统10可以为一种车轨桥一体化智能监测系统，可以形成集车轨桥综合监测、车轨桥综合分析、车轨桥综合显示等功能，所述车轨桥包括列车、轨道、桥梁。作为一种示例，所述轨道位于所述桥梁上，所述列车位于所述轨道上。
所述监测子系统101可以为车轨桥综合监测子系统；所述分析子系统102可以为车轨桥综合分析子系统；所述显示子系统103可以为车轨桥综合显示单元；所述分析子系统102分别与所述监测子系统101和所述显示子系统103连接可以为所述车轨桥综合分析子系统分别与所述车轨桥综合监测子系统和所述车轨桥综合显示单元连接；该连接可以是有线连接，即所述车轨桥综合分析子系统分别与所述车轨桥综合监测子系统和所述车轨桥综合显示单元连接之间通过能够传输数据的导线连接；该连接也可以是无线连接，无线连接可以采用近距离通信技术，例如蓝牙(Bluetooth)、紫蜂(Zigbee)等；也可采用远距离通信技术，例如WiFi连接。
所述列车信息可以包括列车车速、列车属性信息、列车通行时间以及评定列车运行平稳性等级等信息；所述轨道信息可以包括轨道中钢轨伸缩位移值、钢轨-轨枕相对位移值、钢轨应力以及轨枕应力等数据信息，可以反映轨道和桥梁的变形及应力的相互影响；所述桥梁信息可以包括桥梁中梁端转角角度、桥梁振动加速度振幅及频率、桥梁竖向位移变形等数据信息，该信息可以反映桥梁的动静态特征、实际工作状态和使用工作状况；所述环境信息可以包括环境风速、风向、环境温度、桥梁温度、轨道温度等数据信息，该信息可以结合列车信息、轨道信息、桥梁信息，反映温度变化对桥梁、轨道产生的伸缩和变形，掌握轨道的平顺等级，保证列车行驶的舒适性，防止列车安全事故的发生。
根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态可以为根据所述桥梁信息、所述环境信息和预设桥梁模型确定所述桥梁的状态；所述预设桥梁模型可以为基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理确定的桥梁模型，该预设桥梁模型可以理解为正常状态的桥梁模型；所述桥梁的状态包括正常状态和异常状态。作为一种示例，根据所述桥梁信息、所述环境信息和预设桥梁模型确定所述桥梁的状态可以为根据预设桥梁模型确定所述桥梁信息、所述环境信息的预警上下限，在所述桥梁信息、所述环境信息中的相关参数达到所述预警上下限的情况下，根据所述桥梁信息、所述环境信息判断桥梁结构状态是否正常，获得所述桥梁的状态表征为正常状态或异常状态的判断结果。例如，所述异常状态可以为环境信息中的环境温度和/或环境风速风向造成所述桥梁开裂。
在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子可以理解为在所述桥梁的状态表征为桥梁结构异常的情况下，确定所述异常可能对所述列车和所述轨道产生影响的第一影响因子；所述第一影响因子可以表征所述桥梁异常状态对所述列车和所述轨道的关联性影响程度；作为一种示例，一般，所述桥梁异常状态越多或越严重，所述列车和所述轨道的关联性影响程度越大，所述第一影响因子也就越大；反之，所述桥梁异常状态越少或越轻，所述列车和所述轨道的关联性影响程度越小，所述第一影响因子也就越小。
根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态可以为根据所述轨道信息、所述环境信息和预设轨道模型确定所述桥梁的状态；所述预设轨道模型可以为基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理确定的轨道模型，该预设轨道模型可以理解为正常状态的轨道模型；所述轨道的状态包括正常状态和异常状态。作为一种示例，根据所述轨道信息、所述环境信息和预设轨道模型确定所述轨道的状态可以为根据预设轨道模型确定所述轨道信息、所述环境信息的预警上下限，在所述轨道信息、所述环境信息中的相关参数达到所述预警上下限的情况下，根据所述轨道信息、所述环境信息判断轨道结构状态是否正常，获得所述轨道的状态表征为正常状态或异常状态的判断结果。例如，所述异常状态可以为环境信息中的环境温度和/或轨道自重造成所述轨道开裂。
在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子可以理解为在所述轨道的状态表征为轨道结构异常的情况下，确定所述异常可能对所述列车和所述桥梁产生影响的第二影响因子；所述第二影响因子可以表征所述轨道异常状态对所述列车和所述桥梁的关联性影响程度；作为一种示例，一般，所述轨道异常状态越多或越严重，所述列车和所述桥梁的关联性影响程度越大，所述第二影响因子也就越大；反之，所述轨道异常状态越少或越轻，所述列车和所述桥梁的关联性影响程度越小，所述第二影响因子也就越小。
根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态可以为根据所述列车信息、所述环境信息和预设列车模型确定所述列车的状态；所述预设列车模型可以为基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理确定的列车模型，该预设列车模型可以理解为正常状态的列车模型；所述列车的状态包括正常状态和异常状态。作为一种示例，根据所述列车信息、所述环境信息和预设列车模型确定所述列车的状态可以为根据预设列车模型确定所述列车信息、所述环境信息的预警上下限，在所述列车信息、所述环境信息中的相关参数达到所述预警上下限的情况下，根据所述列车信息、所述环境信息判断列车结构状态是否正常，获得所述列车的状态表征为正常状态或异常状态的判断结果。例如，所述异常状态可以为环境信息中的环境温度和/或环境风向风速造成所述列车状态异常。
在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子可以理解为在所述列车的状态表征为列车结构异常的情况下，确定所述异常可能对所述轨道和所述桥梁产生影响的第三影响因子；所述第三影响因子可以表征所述列车异常状态对所述轨道和所述桥梁的关联性影响程度；作为一种示例，一般，所述列车异常状态越多或越严重，所述轨道和所述桥梁的关联性影响程度越大，所述第三影响因子也就越大；反之，所述列车异常状态越少或越轻，所述轨道和所述桥梁的关联性影响程度越小，所述第三影响因子也就越小。
基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子可以为建立预设车轨桥耦合模型，将所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子与预设车轨桥耦合模型进行比对，综合分析其状态变化可能对车轨桥产生的影响，确定所述车轨桥的第四影响因子。所述第四影响因子可以表征所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子的关联性作用，可以反映列车、轨道、桥梁之间相互作用的关系。
基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况可以为基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示列车、轨道、桥梁之间相互作用的关系，即所述车轨桥的监测状况。
在本发明的一种可选实施例中，所述监测子系统101包括设置在所述列车上的列车监测组件1011、设置在所述轨道上的轨道监测组件1012、设置在所述桥梁上的桥梁监测组件1013和所述车轨桥对应区域的环境监测组件1014；所述分析子系统102分别与所述列车监测组件1011、所述轨道监测组件1012、所述桥梁监测组件1013和所述环境监测组件1014连接；其中，
所述列车监测组件1011，用于监测所述列车的运行数据，基于所述运行数据确定所述列车信息；
所述轨道监测组件1012，用于监测所述轨道的属性数据，基于所述属性数据确定所述轨道信息；
所述桥梁监测组件1013，用于监测所述桥梁的动静态特征数据，基于所述动静态特征数据确定所述桥梁信息；
所述环境监测组件1014，用于监测所述列车、所述轨道、所述桥梁共同所处的环境数据，基于所述环境数据确定所述环境信息。
需要说明的是，所述列车监测组件1011可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。作为一种示例，所述列车监测组件1011可以包括以下至少之一：雷达测速组件、视频监控组件、图像识别组件、非接触式监测组件。所述列车监测组件1011设置的具体位置可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。
所述轨道监测组件1012可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。作为一种示例，所述轨道监测组件1012可以包括以下至少之一：激光测距组件、位移组件、应力组件、应变组件。所述轨道监测组件1012设置的具体位置可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。
所述桥梁监测组件1013可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。作为一种示例，所述桥梁监测组件1013可以包括以下至少之一：倾角组件、加速度组件、静力水准组件、光电扰度组件、卫星组件。所述桥梁监测组件1013设置的具体位置可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。
所述环境监测组件1014可以根据实际情况进行确定，在此不做限定。作为一种示例，所述环境监测组件1014可以包括以下至少之一：风速风向组件、环境温湿度组件、传感器组件。所述环境监测组件1014设置的具体位置可以根据实际情况进行确定，在此不做限定，作为一种示例，所述环境监测组件1014可以设置在所述车轨桥对应区域无遮挡的位置；也可以设置在所述车轨桥所在的结构关键截面且桥梁及轨道所在的相同位置。
所述分析子系统102分别与所述列车监测组件1011、所述轨道监测组件1012、所述桥梁监测组件1013和所述环境监测组件1014连接；该连接可以是有线连接，即所述分析子系统102分别与所述列车监测组件1011、所述轨道监测组件1012、所述桥梁监测组件1013和所述环境监测组件1014之间通过能够传输数据的导线连接；该连接也可以是无线连接，无线连接可以采用近距离通信技术，例如蓝牙(Bluetooth)、紫蜂(Zigbee)等；也可采用远距离通信技术，例如WiFi连接。
所述列车监测组件1011，用于监测所述列车的运行数据，基于所述运行数据确定所述列车信息；其中，所述运行数据可以为所述列车在行驶过程中的相关数据，例如，列车车长、行驶距离、行驶时间等；所述列车信息可以为列车车速、列车属性信息、列车通行时间以及列车运行平稳性等级等数据信息。
所述轨道监测组件1012，用于监测所述轨道的属性数据，基于所述属性数据确定所述轨道信息；其中，所述属性数据可以为所述轨道的钢轨伸缩位移值、钢轨-轨枕相对位移值、钢轨应力以及轨枕应力；所述轨道信息可以为所述轨道变形的相关参数信息。
所述桥梁监测组件1013，用于监测所述桥梁的动静态特征数据，基于所述动静态特征数据确定所述桥梁信息；其中，所述动静态特征数据可以为桥梁的梁端转角角度、桥梁振动加速度振幅及频率、桥梁竖向位移变形等数据；所述桥梁信息可以为桥梁的相关参数信息；所述相关参数信息可以表征桥梁的动静态特征、实际工作状态和使用工作状况。
所述环境监测组件1014，用于监测所述列车、所述轨道、所述桥梁共同所处的环境数据，基于所述环境数据确定所述环境信息。其中，所述环境数据可以为环境风速、风向、环境温度、所述环境下的桥梁温度、所述环境下的轨道温度等数据；所述环境信息可以为所述列车、所述轨道、所述桥梁共同所处的环境的相关参数信息；所述相关参数信息可以表征环境变化对桥梁、轨道产生的伸缩和变形。
作为一种示例，所述监测子系统101可以为车轨桥综合监测子系统，车轨桥综合监测子系统：包括列车监测组件、轨道监测组件、桥梁监测组件及环境监测组件。列车监测组件1011包含测速雷达、视频监控、斯佩林系数，采用无线电波、机器学习、图像识别非接触式监测技术，获取列车车速、列车信息、列车通行时间等数据以及评定列车运行平稳性等级；轨道监测组件1012采用激光测距仪、高精度位移计、振弦应变计、钢筋应力计，获取钢轨伸缩位移值、钢轨-轨枕相对位移值、钢轨应力以及轨枕应力等数据，反映轨道和桥梁的变形及应力的相互影响；桥梁监测组件1013采用倾角仪、加速度计、静力水准仪、光电挠度仪、北斗GNSS，获取梁端转角角度、桥梁振动加速度振幅及频率、桥梁竖向位移变形等数据，掌握桥梁的动静态特征、实际工作状态和使用工作状况。环境监测组件1014采用风速风向仪、环境温湿度仪、结构温度传感器，在桥址区域无遮挡的为位置布置风速风向仪和环境温湿度仪，在结构关键截面且桥梁及轨道在相同位置布置结构温度传感器，获取环境风速、风向、环境温度、桥梁温度、轨道温度等数据，结合列车监测、轨道监测、桥梁监测，了解温度变化对桥梁、轨道产生的伸缩和变形，掌握轨道的平顺等级，保证列车行驶的舒适性，防止列车安全事故的发生。
在本发明的一种可选实施例中，所述分析子系统102包括列车分析单元1021、轨道分析单元1022、桥梁分析单元1023、车轨桥耦合分析单元1024；所述车轨桥耦合分析单元1024分别与所述列车分析单元1021、所述轨道分析单元1022、所述桥梁分析单元1023连接；
所述桥梁分析单元1023，用于根据所述桥梁信息和所述环境信息判断所述桥梁的状态，获得第一判断结果；在所述第一判断结果表明所述桥梁的状态为所述第一异常状态的情况下，基于所述桥梁信息和所述环境信息诊断所述桥梁为所述第一异常状态的原因；
所述轨道分析单元1022，用于根据所述轨道信息和所述环境信息判断所述轨道的状态，获得第二判断结果；在所述第二判断结果表明所述轨道的状态为所述第二异常状态的情况下，基于所述轨道信息和所述环境信息诊断所述轨道为所述第二异常状态的原因；
所述列车分析单元1021，用于根据所述列车信息和所述环境信息判断所述列车的状态，获得第三判断结果；在所述第三判断结果表明所述列车的状态为所述第三异常状态的情况下，基于所述列车信息和所述环境信息诊断所述轨道为所述第三异常状态的原因；
所述车轨桥耦合分析单元1024，用于在所述第一判断结果表明所述桥梁的状态为所述第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；在所述第二判断结果表明所述轨道的状态为所述第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；在所述第三判断结果表明所述列车的状态为所述第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子。
需要说明的是，所述分析子系统也可以称为车轨桥综合分析子系统；列车分析单元可以为列车状态分析评估单元；轨道分析单元可以为轨道状态分析评估单元；桥梁分析单元可以为桥梁状态分析评估单元；车轨桥耦合分析单元可以为车-轨-桥耦合分析评估单元。
所述车轨桥耦合分析单元分别与所述列车分析单元、所述轨道分析单元、所述桥梁分析单元连接；其中，所述该连接可以是有线连接，即所述车轨桥耦合分析单元分别与所述列车分析单元、所述轨道分析单元、所述桥梁分析单元之间通过能够传输数据的导线连接；该连接也可以是无线连接，无线连接可以采用近距离通信技术，例如蓝牙(Bluetooth)、紫蜂(Zigbee)等；也可采用远距离通信技术，例如WiFi连接。
根据所述桥梁信息和所述环境信息判断所述桥梁的状态，获得第一判断结果可以为根据所述桥梁信息和所述环境信息判断所述桥梁的状态，获得所述桥梁的状态为正常状态或异常状态的判断结果。在实际应用中，可以基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理，将获取的数据信息进行综合分析处理。先设置预警管理系统，根据确定的各监测参数的预警上下限，分三级预警，对实际监测数据进行判定，对各结构状态进行实时预警，预警阈值确定后，对桥梁状态进行分析评估，判断其结构状态是否正常，获得第一判断结果。
在所述第一判断结果表明所述桥梁的状态为所述第一异常状态的情况下，基于所述桥梁信息和所述环境信息诊断所述桥梁为所述第一异常状态的原因可以为在所述第一判断结果表明所述桥梁的状态为异常的情况下，基于所述桥梁信息和所述环境信息的实际监测情况查找所述桥梁为所述第一异常状态的原因。在实际应用中，所述桥梁分析单元可以监测分析列车状态正常，进行下一步操作，若监测出列车状态异常，则查看实际监测值，查找原因。
根据所述轨道信息和所述环境信息判断所述轨道的状态，获得第二判断结果可以为根据所述轨道信息和所述环境信息判断所述轨道的状态，获得所述轨道的状态为正常状态或异常状态的判断结果。在实际应用中，可以基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理，将获取的数据信息进行综合分析处理。先设置预警管理系统，根据确定的各监测参数的预警上下限，分三级预警，对实际监测数据进行判定，对各结构状态进行实时预警，预警阈值确定后，对轨道状态进行分析评估，判断其结构状态是否正常，获得第二判断结果。
在所述第二判断结果表明所述轨道的状态为所述第二异常状态的情况下，基于所述轨道信息和所述环境信息诊断所述轨道为所述第二异常状态的原因可以为在所述第二判断结果表明所述轨道的状态为异常的情况下，基于所述轨道信息和所述环境信息的实际监测情况查找所述轨道为所述第二异常状态的原因。在实际应用中，所述轨道分析单元：监测分析轨道状态正常，进行下一步操作，若监测出轨道状态异常，则查看实际监测值，查找原因。
根据所述列车信息和所述环境信息判断所述列车的状态，获得第三判断结果可以为根据所述列车信息和所述环境信息判断所述列车的状态，获得所述列车的状态为正常状态或异常状态的判断结果。在实际应用中，可以基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理，将获取的数据信息进行综合分析处理。先设置预警管理系统，根据确定的各监测参数的预警上下限，分三级预警，对实际监测数据进行判定，对各结构状态进行实时预警，预警阈值确定后，对列车状态进行分析评估，判断其运行状态是否正常，获得第三判断结果。
在所述第三判断结果表明所述列车的状态为所述第三异常状态的情况下，基于所述列车信息和所述环境信息诊断所述轨道为所述第三异常状态的原因可以为在所述第三判断结果表明所述桥梁的状态为异常的情况下，基于所述列车信息和所述环境信息的实际监测情况查找所述列车为所述第三异常状态的原因。在实际应用中，所述桥梁分析单元可以监测分析列车状态正常，进行下一步操作，若监测出列车状态异常，则查看实际监测值，查找原因。
为了方便理解，这里示例说明，所述车轨桥耦合分析单元也可以为车-轨-桥耦合分析评估单元，可以监测分析桥梁状态，若桥梁状态异常，分析监测数据，查找原因，并建立桥梁模型，与监测数据进行比对，分析其状态变化可能对车-轨产生的影响，并往下分析轨道状态；若往下分析发现轨道状态异常，分析实际监测数据，查找原因，并建立桥-轨耦合模型，与监测数据进行比对，分析其状态变化可能对车-桥产生的影响，并往下分析列车状态；如果分析发现列车状态异常，分析实际监数据，查找原因，并建立车轨桥耦合模型与监测数据进行比对，综合分析其状态变化可能对车-桥-轨产生的影响。
在本发明的一种可选实施例中，所述显示子系统103包括：第一显示单元1031、第二显示单元1032、第三显示单元1033和第四显示单元1034；所述第四显示单元1034分别与所述第一显示单元1031、所述第二显示单元1032、所述第三显示单元1033连接；
所述第一显示单元1031，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子在所述列车驾驶舱中显示所述车轨桥的监测状况；
所述第二显示单元1032，用于基于所述桥梁的状态显示所述桥梁的第一数据；基于所述轨道的状态显示所述轨道的第二数据；基于所述列车的状态显示所述列车的第三数据；
所述第三显示单元1033，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子显示所述桥梁与所述轨道的第一关联性数据；基于所述第一影响因子、所述第三影响因子显示所述桥梁与所述列车的第二关联性数据；基于所述第二影响因子、所述第三影响因子显示所述轨道与所述列车的第三关联性数据；
所述第四显示单元1034，用于基于所述第一关联性数据、所述第二关联性数据、所述第三关联性数据确定所述车轨桥的第四关联性数据，基于所述第四关联性数据显示所述车轨桥的监测状况。
需要说明的是，所述第一显示单元1031可以为管理驾驶舱显示单元；所述第二显示单元1032可以为车轨桥显示单元；所述第三显示单元1033可以为车桥、桥轨、车轨关联性显示单元；所述第四显示单元1034可以为车轨桥特征值综合显示单元。
所述第四显示单元1034分别与所述第一显示单元1031、所述第二显示单元1032、所述第三显示单元1033连接；该连接可以是有线连接；即所述第四显示单元1034分别与所述第一显示单元1031、所述第二显示单元1032、所述第三显示单元1033之间通过能够传输数据的导线连接；该连接也可以是无线连接，无线连接可以采用近距离通信技术，例如蓝牙(Bluetooth)、紫蜂(Zigbee)等；也可采用远距离通信技术，例如WiFi连接。
作为一种示例，车轨桥综合显示子系统可以包含管理驾驶舱单元、车轨桥显示单元、车桥、桥轨、车轨关联性显示单元、车轨桥特征值综合显示单元。管理驾驶舱单元可以包括三维可视化虚拟模型、BIM模型、GIS模型、任务管理模块、办公自动化模块。车轨桥显示单元可以包括列车的数据、报表、图像、结果呈现模块，桥梁的数据、报表、图像、结果呈现模块，轨道的的数据、报表、图像、结果呈现模块。车桥、桥轨、车轨关联性显示单元可以包括车桥、桥轨、车轨关联性数据报表模块、车桥、桥轨、车轨关联性数据图形模块、车桥、桥轨、车桥、桥轨、车轨关联性结果呈现模块。车轨桥综合显示单元可以包括车-桥-轨综合分析报表模块、车-桥-轨综合分析图形模块。
在本发明的一种可选实施例中，所所述第四显示单元1034包括：预测模块；
所述预测模块，用于基于所述第四关联性数据预测所述车轨桥的状况趋势，显示所述状况趋势对应的数据。
在本发明实施例中，基于所述第四关联性数据预测所述车轨桥的状况趋势，显示所述状况趋势对应的数据可以为基于所述第四关联性数据预测所述车轨桥的安全状况趋势，显示所述状况趋势对应的数据。
在本发明的一种可选实施例中，所述列车监测组件1011包括以下至少之一：雷达测速组件、视频监控组件、图像识别组件、非接触式监测组件。
在本发明实施例中，所述雷达测速组件可以为测速雷达；所述视频监控组件可以为视频监控器件；所述图像识别组件可以为图像识别非接触式监测器件。在实际应用中，所述列车监测组件可以简称列车监测，该列车监测可以包含测速雷达、视频监控、斯佩林系数，采用无线电波、机器学习、图像识别非接触式监测。
在本发明的一种可选实施例中，所述轨道监测组件1012包括以下至少之一：激光测距组件、位移组件、应力组件、应变组件。
本实施例中，所述激光测距组件可以为激光测距仪；所述位移组件可以为高精度位移计；所述应力组件可以为钢筋应力计；所述位移组件可以为振弦应变计。在实际应用中，所述轨道监测组件可以包括激光测距仪、高精度位移计、振弦应变计、钢筋应力计。
在本发明的一种可选实施例中，所述桥梁监测组件1013包括以下至少之一：倾角组件、加速度组件、静力水准组件、光电扰度组件、卫星组件。
需要说明的是，所述倾角组件可以为倾角仪；所述加速度组件可以为加速度计；所述静力水准组件可以为静力水准仪；所述光电扰度组件可以为光电挠度仪；所述卫星组件可以为北斗GNSS；在实际应用中，所述桥梁监测组件可以包括倾角仪、加速度计、静力水准仪、光电挠度仪、北斗GNSS。
在本发明的一种可选实施例中，所述环境监测组件1014包括以下至少之一：风速风向组件、环境温湿度组件、传感器组件。
需要说明的是，所述风速风向组件可以为风速风向仪；所述环境温湿度组件可以为环境温湿度仪；所述传感器组件可以为结构温度传感器；在实际应用中，所述环境监测组件可以包括风速风向仪、环境温湿度仪、结构温度传感器。
本发明实施例提供的车轨桥的智能监测系统从关联性、综合性、准确性、多样性、完整性、自感应、自适应、自识别能力、自决策等方面做了很大创新，适用于铁路桥梁结构健康监测系统构建，具有架构层清晰、安全、经济、快速、便捷、适应性强等突出优点，具有广泛的应用前景。
本发明根据铁路桥梁结构健康监测特点，由智能监测技术、大数据处理分析技术、三维可视化及多模态显示技术等多个领域的专业技术知识组成，利用车轨桥综合监测、车轨桥综合分析处理、车轨桥综合显示等技术为基本架构，形成对车轨桥进行24小时不间断监测及快速分析评估的智能化监测系统，适用于铁路桥梁结构健康监测领域。
为了实现上述目的，本发明采用的技术路线为：构建一种车轨桥一体化智能监测系统，形成集车轨桥综合监测、车轨桥综合分析、车轨桥综合显示等功能为一体的一种车轨桥一体化智能监测系统，各子系统组成如下：
(1)车轨桥综合监测子系统：包括列车监测、轨道监测、桥梁监测及环境监测。列车监测包含测速雷达、视频监控、斯佩林系数，采用无线电波、机器学习、图像识别非接触式监测技术，获取列车车速、列车信息、列车通行时间等数据以及评定列车运行平稳性等级；轨道监测采用激光测距仪、高精度位移计、振弦应变计、钢筋应力计，获取钢轨伸缩位移值、钢轨-轨枕相对位移值、钢轨应力以及轨枕应力等数据，反映轨道和桥梁的变形及应力的相互影响；桥梁监测采用倾角仪、加速度计、静力水准仪、光电挠度仪、北斗GNSS，获取梁端转角角度、桥梁振动加速度振幅及频率、桥梁竖向位移变形等数据，掌握桥梁的动静态特征、实际工作状态和使用工作状况。环境监测采用风速风向仪、环境温湿度仪、结构温度传感器，在桥址区域无遮挡的为位置布置风速风向仪和环境温湿度仪，在结构关键截面且桥梁及轨道在相同位置布置结构温度传感器，获取环境风速、风向、环境温度、桥梁温度、轨道温度等数据，结合列车监测、轨道监测、桥梁监测，了解温度变化对桥梁、轨道产生的伸缩和变形，掌握轨道的平顺等级，保证列车行驶的舒适性，防止列车安全事故的发生。
(2)车轨桥综合分析子系统：包含列车状态分析评估单元、轨道状态分析评估单元、桥梁状态分析评估单元、车-轨-桥耦合分析评估单元。基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理，将获取的数据信息进行综合分析处理。先设置预警管理系统，根据确定的各监测参数的预警上下限，分三级预警，对实际监测数据进行判定，对各结构状态进行实时预警，预警阈值确定后，分别对列车状态、轨道状态、桥梁状态进行分析评估，判断其结构状态是否正常，再由车-轨-桥耦合分析评估单元对多结构状态进行综合分析评估。
①列车状态分析评估单元：监测分析列车状态正常，进行下一步操作，若监测出列车状态异常，则查看实际监测值，查找原因。
②轨道状态分析评估单元：监测分析轨道状态正常，进行下一步操作，若监测出轨道状态异常，则查看实际监测值，查找原因。
③桥梁状态分析评估单元：监测分析桥梁状态正常，进行下一步操作，若监测出桥梁状态异常，则分析实际监测值，查找原因，并与桥梁模型比对。
④车-轨-桥耦合分析评估单元：监测分析桥梁状态，若桥梁状态异常，分析监测数据，查找原因，并建立桥梁模型，与监测数据进行比对，分析其状态变化可能对车-轨产生的影响，并往下分析轨道状态；若往下分析发现轨道状态异常，分析实际监测数据，查找原因，并建立桥-轨耦合模型，与监测数据进行比对，分析其状态变化可能对车-桥产生的影响，并往下分析列车状态；如果分析发现列车状态异常，分析实际监数据，查找原因，并建立车轨桥耦合模型与监测数据进行比对，综合分析其状态变化可能对车-桥-轨产生的影响。
(3)车轨桥综合显示子系统：包含管理驾驶舱单元、车轨桥显示单元、车桥、桥轨、车轨关联性显示单元、车轨桥特征值综合显示单元。管理驾驶舱单元：包括三维可视化虚拟模型、BIM模型、GIS模型、任务管理模块、办公自动化模块。车轨桥显示单元：包括列车的数据、报表、图像、结果呈现模块，桥梁的数据、报表、图像、结果呈现模块，轨道的的数据、报表、图像、结果呈现模块。车桥、桥轨、车轨关联性显示单元：包括车桥、桥轨、车轨关联性数据报表模块、车桥、桥轨、车轨关联性数据图形模块、车桥、桥轨、车桥、桥轨、车轨关联性结果呈现模块。车轨桥综合显示单元：包括车-桥-轨综合分析报表模块、车-桥-轨综合分析图形模块、车-桥-轨综合分析趋势预测模块。
为了更好的理解车轨桥一体化智能监测系统，这里本发明示例出另一种实际应用场景。
第一步：车轨桥综合监测子系统：包括列车监测、轨道监测、桥梁监测及环境监测；
第二步、车轨桥综合分析子系统：包含列车状态分析评估单元、轨道状态分析评估单元、桥梁状态分析评估单元、车-轨-桥耦合分析评估单元；
第三步、车轨桥综合显示子系统：包含管理驾驶舱单元、车轨桥显示单元、车桥、桥轨、车轨关联性显示单元、车轨桥特征值综合显示单元。
第四步、列车监测组件：包含测速雷达、视频监控、斯佩林系数，采用无线电波、机器学习、图像识别非接触式监测技术，获取列车车速、列车信息、列车通行时间等数据以及评定列车运行平稳性等级；
第五步、轨道监测组件：包含激光测距、高精度位移监测、应力应变监测，获取钢轨伸缩位移值、钢轨-轨枕相对位移值、钢轨应力以及轨枕应力等数据，反映轨道和桥梁的变形及应力的相互影响；
第六步、桥梁监测组件：采用倾角仪、加速度计、静力水准仪、光电挠度仪、北斗GNSS，获取梁端转角角度、桥梁振动加速度振幅及频率、桥梁竖向位移变形等数据，掌握桥梁的动静态特征、实际工作状态和使用工作状况。
第七步、环境监测组件：环境监测采用风速风向仪、环境温湿度仪、结构温度传感器，在桥址区域无遮挡的为位置布置风速风向仪和环境温湿度仪，在结构关键截面且桥梁及轨道在相同位置布置结构温度传感器，获取环境风速、风向、环境温度、桥梁温度、轨道温度等数据，结合列车监测、轨道监测、桥梁监测，了解温度变化对桥梁、轨道产生的伸缩和变形，掌握轨道的平顺等级，保证列车行驶的舒适性，防止列车安全事故的发生。
第八步、列车状态分析评估单元：监测分析列车状态正常，进行下一步操作，若监测出列车状态异常，则查看实际监测值，查找原因。
第九步、轨道状态分析评估单元：监测分析轨道状态正常，进行下一步操作，若监测出轨道状态异常，则查看实际监测值，查找原因。
第十步、桥梁状态分析评估单元：监测分析桥梁状态正常，进行下一步操作，若监测出桥梁状态异常，则分析实际监测值，查找原因，并与桥梁模型比对。。
第十一步、车轨桥耦合分析评估子系统：监测分析桥梁状态，若桥梁状态异常，分析监测数据，查找原因，并建立桥梁模型，与监测数据进行比对，分析其状态变化可能对车-轨产生的影响，并往下分析轨道状态；若往下分析发现轨道状态异常，分析实际监测数据，查找原因，并建立桥-轨耦合模型，与监测数据进行比对，分析其状态变化可能对车-桥产生的影响，并往下分析列车状态；如果分析发现列车状态异常，分析实际监数据，查找原因，并建立车-轨-桥耦合模型与监测数据进行比对，综合分析其状态变化可能对车-桥-轨产生的影响。
第十二步、管理驾驶舱单元：包括三维可视化虚拟模型、BIM模型、GIS模型、任务管理模块、办公自动化模块。
第十三步、车轨桥显示单元：包括列车的数据、报表、图像、结果呈现模块，桥梁的数据、报表、图像、结果呈现模块，轨道的的数据、报表、图像、结果呈现模块。
第十四步、车桥、桥轨、车轨关联性显示单元：包括车桥、桥轨、车轨关联性数据报表模块、车桥、桥轨、车轨关联性数据图形模块、车桥、桥轨、车桥、桥轨、车轨关联性结果呈现模块。
第十五步、车轨桥综合显示单元：包括车-桥-轨综合分析报表模块、车-桥-轨综合分析图形模块、车-桥-轨综合分析趋势预测模块。
本发明针对传统、单一的桥梁监测方式所局限于各结构状态的孤立响应，基于智能监测技术、大数据处理分析技术、三维可视化及多模态显示技术，将列车、轨道、桥梁智能监测系统结合起来，从全面性、关联性、准确性、高效性、自感应、自识别、自分析、自决策等方面做了很大创新，该智慧监测系统具有很大的通用性和可移植性。具有如下几方面有益效果：第一：提供了一种新的车轨桥一体化智能监测系统；第二：告别传统、单一的监测方式，实现将车、轨、桥与环境等多方面结合起来，进行关联性监测；第三：数据分析充分全面，评估结果真实准确，提高维养管理工作的科学性，减轻维养管理部门的工作压力，实时掌握现场结构状态情况，保护人民财产安全。第四：简单、直观、便捷的显示系统，方便维养管理部门操作和查看，多种关联显示模块，方便维养管理部门及时发现问题，抓住重点，大大提高工作效率。
基于上述的车轨桥的智能监测系统10，本发明还提供一种车轨桥的智能监测方法，应用于上述所述的车轨桥的智能监测系统10中，图7为本发明实施例一种车轨桥的智能监测方法的实现流程示意图，如图7所示，所述方法包括：
步骤S201，获得列车信息、轨道信息、桥梁信息以及所述列车、所述轨道和所述桥梁共同所处的环境信息。
步骤S202，根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态；在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态；在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态；在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子。
步骤S203，基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况。
需要说明的是，本发明实施例中一种车轨桥的智能监测系统可以为一种车轨桥一体化智能监测系统，可以形成集车轨桥综合监测、车轨桥综合分析、车轨桥综合显示等功能，所述车轨桥包括列车、轨道、桥梁。作为一种示例，所述轨道位于所述桥梁上，所述列车位于所述轨道上。
所述列车信息可以包括列车车速、列车属性信息、列车通行时间以及评定列车运行平稳性等级等信息；所述轨道信息可以包括轨道中钢轨伸缩位移值、钢轨-轨枕相对位移值、钢轨应力以及轨枕应力等数据信息，可以反映轨道和桥梁的变形及应力的相互影响；所述桥梁信息可以包括桥梁中梁端转角角度、桥梁振动加速度振幅及频率、桥梁竖向位移变形等数据信息，该信息可以反映桥梁的动静态特征、实际工作状态和使用工作状况；所述环境信息可以包括环境风速、风向、环境温度、桥梁温度、轨道温度等数据信息，该信息可以结合列车信息、轨道信息、桥梁信息，反映温度变化对桥梁、轨道产生的伸缩和变形，掌握轨道的平顺等级，保证列车行驶的舒适性，防止列车安全事故的发生。
根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态可以为根据所述桥梁信息、所述环境信息和预设桥梁模型确定所述桥梁的状态；所述预设桥梁模型可以为基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理确定的桥梁模型，该预设桥梁模型可以理解为正常状态的桥梁模型；所述桥梁的状态包括正常状态和异常状态。作为一种示例，根据所述桥梁信息、所述环境信息和预设桥梁模型确定所述桥梁的状态可以为根据预设桥梁模型确定所述桥梁信息、所述环境信息的预警上下限，在所述桥梁信息、所述环境信息中的相关参数达到所述预警上下限的情况下，根据所述桥梁信息、所述环境信息判断桥梁结构状态是否正常，获得所述桥梁的状态表征为正常状态或异常状态的判断结果。例如，所述异常状态可以为环境信息中的环境温度和/或环境风速风向造成所述桥梁开裂。
在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子可以理解为在所述桥梁的状态表征为桥梁结构异常的情况下，确定所述异常可能对所述列车和所述轨道产生影响的第一影响因子；所述第一影响因子可以表征所述桥梁异常状态对所述列车和所述轨道的关联性影响程度；作为一种示例，一般，所述桥梁异常状态越多或越严重，所述列车和所述轨道的关联性影响程度越大，所述第一影响因子也就越大；反之，所述桥梁异常状态越少或越轻，所述列车和所述轨道的关联性影响程度越小，所述第一影响因子也就越小。
根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态可以为根据所述轨道信息、所述环境信息和预设轨道模型确定所述桥梁的状态；所述预设轨道模型可以为基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理确定的轨道模型，该预设轨道模型可以理解为正常状态的轨道模型；所述轨道的状态包括正常状态和异常状态。作为一种示例，根据所述轨道信息、所述环境信息和预设轨道模型确定所述轨道的状态可以为根据预设轨道模型确定所述轨道信息、所述环境信息的预警上下限，在所述轨道信息、所述环境信息中的相关参数达到所述预警上下限的情况下，根据所述轨道信息、所述环境信息判断轨道结构状态是否正常，获得所述轨道的状态表征为正常状态或异常状态的判断结果。例如，所述异常状态可以为环境信息中的环境温度和/或轨道自重造成所述轨道开裂。
在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子可以理解为在所述轨道的状态表征为轨道结构异常的情况下，确定所述异常可能对所述列车和所述桥梁产生影响的第二影响因子；所述第二影响因子可以表征所述轨道异常状态对所述列车和所述桥梁的关联性影响程度；作为一种示例，一般，所述轨道异常状态越多或越严重，所述列车和所述桥梁的关联性影响程度越大，所述第二影响因子也就越大；反之，所述轨道异常状态越少或越轻，所述列车和所述桥梁的关联性影响程度越小，所述第二影响因子也就越小。
根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态可以为根据所述列车信息、所述环境信息和预设列车模型确定所述列车的状态；所述预设列车模型可以为基于规范要求、结构建模计算分析和大数据分析原理确定的列车模型，该预设列车模型可以理解为正常状态的列车模型；所述列车的状态包括正常状态和异常状态。作为一种示例，根据所述列车信息、所述环境信息和预设列车模型确定所述列车的状态可以为根据预设列车模型确定所述列车信息、所述环境信息的预警上下限，在所述列车信息、所述环境信息中的相关参数达到所述预警上下限的情况下，根据所述列车信息、所述环境信息判断列车结构状态是否正常，获得所述列车的状态表征为正常状态或异常状态的判断结果。例如，所述异常状态可以为环境信息中的环境温度和/或环境风向风速造成所述列车状态异常。
在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子可以理解为在所述列车的状态表征为列车结构异常的情况下，确定所述异常可能对所述轨道和所述桥梁产生影响的第三影响因子；所述第三影响因子可以表征所述列车异常状态对所述轨道和所述桥梁的关联性影响程度；作为一种示例，一般，所述列车异常状态越多或越严重，所述轨道和所述桥梁的关联性影响程度越大，所述第三影响因子也就越大；反之，所述列车异常状态越少或越轻，所述轨道和所述桥梁的关联性影响程度越小，所述第三影响因子也就越小。
基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子可以为建立预设车轨桥耦合模型，将所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子与预设车轨桥耦合模型进行比对，综合分析其状态变化可能对车轨桥产生的影响，确定所述车轨桥的第四影响因子。所述第四影响因子可以表征所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子的关联性作用，可以反映列车、轨道、桥梁之间相互作用的关系。
基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况可以为基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示列车、轨道、桥梁之间相互作用的关系，即所述车轨桥的监测状况。
本发明实施例提供一种车轨桥的智能监测方法，其中，通过根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态；在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态；在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态；在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况。实现将车、轨、桥与环境等多方面结合起来，进行关联性监测。
对应地，本发明实施例提供一种车轨桥的智能监测设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例提供的车轨桥的智能监测方法中的步骤。
对应地，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的车轨桥的智能监测方法中的步骤。
这里需要指出的是：以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本发明存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述而理解。
需要说明的是，图8为本发明实施例中车轨桥的智能监测设备的一种硬件实体结构示意图，如图8所示，该车轨桥的智能监测设备300的硬件实体包括：处理器301和存储器303，可选地，所述车轨桥的智能监测系统300还可以包括通信接口302。
可以理解，存储器303可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本发明实施例描述的存储器403旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器301中，或者由处理器301实现。处理器301可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器301中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器301可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器301可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器303，处理器301读取存储器303中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
在示例性实施例中，车轨桥的智能监测设备可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable LogicDevice)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)、通用处理器、控制器、微控制器(MCU，Micro Controller Unit)、微处理器(Microprocessor)、或其他电子元件实现，用于执行前述方法。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个观测量，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其他形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例的目的。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明实施例上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术实施例本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台车轨桥的智能监测系统(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明是实例中记载的一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质只以本发明所述实施例为例，但不仅限于此，只要涉及到该一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质均在本发明的保护范围。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本发明的实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种车轨桥的智能监测系统，其特征在于，所述系统包括：监测子系统、分析子系统和显示子系统；所述分析子系统分别与所述监测子系统和所述显示子系统连接；其中，
所述监测子系统，用于获得列车信息、轨道信息、桥梁信息以及所述列车、所述轨道和所述桥梁共同所处的环境信息；
所述分析子系统，用于根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态；在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态；在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态；在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；将所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子与预设车轨桥耦合模型进行比对，确定所述车轨桥的第四影响因子；其中，所述第四影响因子用于表征所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子的关联性作用；所述显示子系统，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测子系统包括设置在所述列车上的列车监测组件、设置在所述轨道上的轨道监测组件、设置在所述桥梁上的桥梁监测组件和所述车轨桥对应区域的环境监测组件；所述分析子系统分别与所述列车监测组件、所述轨道监测组件、所述桥梁监测组件和所述环境监测组件连接；其中，
所述列车监测组件，用于监测所述列车的运行数据，基于所述运行数据确定所述列车信息；
所述轨道监测组件，用于监测所述轨道的属性数据，基于所述属性数据确定所述轨道信息；
所述桥梁监测组件，用于监测所述桥梁的动静态特征数据，基于所述动静态特征数据确定所述桥梁信息；
所述环境监测组件，用于监测所述列车、所述轨道、所述桥梁共同所处的环境数据，基于所述环境数据确定所述环境信息。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析子系统包括列车分析单元、轨道分析单元、桥梁分析单元、车轨桥耦合分析单元；所述车轨桥耦合分析单元分别与所述列车分析单元、所述轨道分析单元、所述桥梁分析单元连接；
所述桥梁分析单元，用于根据所述桥梁信息和所述环境信息判断所述桥梁的状态，获得第一判断结果；在所述第一判断结果表明所述桥梁的状态为所述第一异常状态的情况下，基于所述桥梁信息和所述环境信息诊断所述桥梁为所述第一异常状态的原因；
所述轨道分析单元，用于根据所述轨道信息和所述环境信息判断所述轨道的状态，获得第二判断结果；在所述第二判断结果表明所述轨道的状态为所述第二异常状态的情况下，基于所述轨道信息和所述环境信息诊断所述轨道为所述第二异常状态的原因；
所述列车分析单元，用于根据所述列车信息和所述环境信息判断所述列车的状态，获得第三判断结果；在所述第三判断结果表明所述列车的状态为所述第三异常状态的情况下，基于所述列车信息和所述环境信息诊断所述轨道为所述第三异常状态的原因；
所述车轨桥耦合分析单元，用于在所述第一判断结果表明所述桥梁的状态为所述第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；在所述第二判断结果表明所述轨道的状态为所述第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；在所述第三判断结果表明所述列车的状态为所述第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子确定所述车轨桥的第四影响因子。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述显示子系统包括：第一显示单元、第二显示单元、第三显示单元和第四显示单元；所述第四显示单元分别与所述第一显示单元、所述第二显示单元、所述第三显示单元连接；
所述第一显示单元，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子在所述列车驾驶舱中显示所述车轨桥的监测状况；
所述第二显示单元，用于基于所述桥梁的状态显示所述桥梁的第一数据；基于所述轨道的状态显示所述轨道的第二数据；基于所述列车的状态显示所述列车的第三数据；
所述第三显示单元，用于基于所述第一影响因子、所述第二影响因子显示所述桥梁与所述轨道的第一关联性数据；基于所述第一影响因子、所述第三影响因子显示所述桥梁与所述列车的第二关联性数据；基于所述第二影响因子、所述第三影响因子显示所述轨道与所述列车的第三关联性数据；
所述第四显示单元，用于基于所述第一关联性数据、所述第二关联性数据、所述第三关联性数据确定所述车轨桥的第四关联性数据，基于所述第四关联性数据显示所述车轨桥的监测状况。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第四显示单元包括：预测模块；
所述预测模块，用于基于所述第四关联性数据预测所述车轨桥的状况趋势，显示所述状况趋势对应的数据。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述列车监测组件包括以下至少之一：雷达测速组件、视频监控组件、图像识别组件、非接触式监测组件。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述轨道监测组件包括以下至少之一：激光测距组件、位移组件、应力组件、应变组件。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述桥梁监测组件包括以下至少之一：倾角组件、加速度组件、静力水准组件、光电扰度组件、卫星组件。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述环境监测组件包括以下至少之一：风速风向组件、环境温湿度组件、传感器组件。
10.一种车轨桥的智能监测方法，其特征在于，应用于利要求1至9任一项所述车轨桥的智能监测系统中；所述方法包括：
获得列车信息、轨道信息、桥梁信息以及所述列车、所述轨道和所述桥梁共同所处的环境信息；
根据所述桥梁信息和所述环境信息确定所述桥梁的状态；在所述桥梁的状态表征为第一异常状态的情况下，确定所述第一异常状态对所述列车和所述轨道的第一影响因子；根据所述轨道信息和所述环境信息确定所述轨道的状态；在所述轨道的状态表征为第二异常状态的情况下，确定所述第二异常状态对所述列车和所述桥梁的第二影响因子；根据所述列车信息和所述环境信息确定所述列车的状态；在所述列车的状态表征为第三异常状态的情况下，确定所述第三异常状态对所述轨道和所述桥梁的第三影响因子；将所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子与预设车轨桥耦合模型进行比对，确定所述车轨桥的第四影响因子；其中，所述第四影响因子用于表征所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子的关联性作用；
基于所述第一影响因子、所述第二影响因子、所述第三影响因子、所述第四影响因子显示所述车轨桥的监测状况。
11.一种车轨桥的智能监测设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求10所述方法中的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求10所述方法的步骤。
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| GR01 | Patent grant | ||
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