CN114592470A - 一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统及方法,该系统包括激光器、环境检测装置,所述激光器、环境检测装置与控制终端连接,所述环境检测装置用于将检测信号传递给控制终端,所述控制终端用于根据环境检测装置的检测信号判断铁路道岔的冰雪覆盖情况,并输出控制信号给激光器,控制激光器对周围道岔进行激光表面热处理。本发明一套融雪设备可以满足周围多组道岔的融雪需求,轨旁设备数量小、工程造价低、耗电量低而且便于后期日常运营维护。
Description
技术领域
本发明属于铁路建设技术领域,具体涉及一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统及方法。
背景技术
目前业内铁路道岔融雪一般采用电加热方式,融雪系统设备由车站控制终端、轨旁电气控制柜、轨温传感器、隔离变压器和电加热元件及卡具等组成。车站控制终端控制轨旁电气控制柜,通过加热元件发热、钢轨热传导,达到融雪目的。如图1所示,通过这种电加热方式进行道岔融雪,轨旁设备数量多、工程造价高、耗电量高,而且不易后期日常运营维护。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷,提供了一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统及方法,本发明一套融雪设备可以满足周围多组道岔的融雪需求,轨旁设备数量小、工程造价低、耗电量低而且便于后期日常运营维护。
本发明的技术方案是这样实现的:本发明公开了一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,包括激光器、环境检测装置,所述激光器、环境检测装置与控制终端连接,所述环境检测装置用于将检测信号传递给控制终端,所述控制终端用于根据环境检测装置的检测信号判断铁路道岔的冰雪覆盖情况,并输出控制信号给激光器,控制激光器对周围道岔进行激光表面热处理。
进一步地,所述环境检测装置包括摄像头,所述摄像头用于拍摄周围道岔上面的冰雪覆盖情况,并将拍摄的图片发送给控制终端,所述控制终端通过图像识别判断摄像头拍摄的道岔图片是否有冰雪覆盖,若检测到道岔有冰雪覆盖,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射。
进一步地,控制终端通过图片识别准确定位激光扫描道岔的范围,并控制激光器对准该道岔某一面积内进行扫描照射,使道岔温度升高,积雪融化。
进一步地,所述环境检测装置包括测温传感器,所述测温传感器用于测量周围道岔轨面温度,并将检测到的温度信号传递给控制终端,所述控制终端用于将测温传感器检测到的温度信号与设定的阈值进行比较,若低于设定的阈值,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射;所述测温传感器采用红外测温传感器。
进一步地,所述激光器、环境检测装置通过信号电缆与控制终端连接。
进一步地,所有的环境检测装置和激光器均通过信号电缆接到室内,经过防雷设备接入控制终端,所有的激光器均通过电力电缆接到电力电源。
进一步地,所述环境检测装置固定在可旋转的支架上,所述激光器固定在可旋转的支架上;支架安装在道岔附近的立杆上端;支架与用于驱动其旋转的驱动装置连接;用于驱动支架旋转的驱动装置通过信号电缆与控制终端连接。
本发明公开了一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪方法,包括如下步骤:
通过摄像头实时拍摄周围道岔的图像信息,并将图片传递给控制终端;
控制终端通过图像识别算法判断摄像头拍摄的道岔图片是否有冰雪覆盖,若检测到道岔有冰雪覆盖,则控制激光器开始工作;
控制终端通过图片识别准确定位激光扫描道岔的范围,控制激光器对准该道岔某一面积内进行扫描照射,使道岔温度升高,积雪融化;
若控制终端检测到道岔上面的冰雪消融时,控制激光器停止工作。
进一步地,通过测温传感器实时检测周围道岔轨面温度,并将周围道岔轨面温度数值传递给控制终端,控制终端将测温传感器检测到的温度信号与设定的阈值进行比较,若测温传感器检测到的温度低于设定的某一阈值时,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射;若测温传感器检测到的温度高于某一阈值时,则说明融雪已完成,控制激光器停止工作;所述测温传感器采用红外测温传感器;设置测温传感器可旋转。
进一步地,一套至少包含了摄像头、激光器的融雪设备对应周围至少一组道岔,满足周围至少一组道岔的融雪需求;设置摄像头和激光器均可旋转。
本发明至少具有如下有益效果:本发明的关键技术是在室外道岔附近安装摄像头、红外测温传感器和激光器,本发明摄像头用来拍摄周围道岔上面的覆雪情况;红外测温传感器用来测量周围道岔轨面温度;激光器用来对周围道岔进行激光表面热处理,激光表面热处理是利用激光束高能量产生的热效应对金属材料表面进行热处理的一项新技术。摄像头和红外测温传感器分别感知周围道岔的雪覆盖情况和温度,然后经过智能控制,精准地控制激光器对目标道岔局部表面的进行扫描照射,使道岔温度升高,从而达到融雪效果。该方法一套融雪设备可以满足周围多组道岔的融雪需求,轨旁设备数量小、工程造价低、耗电量低而且便于后期日常运营维护。
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一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为传统的铁路道岔融雪系统的示意图;
图2为本发明实施例提供的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统的示意图;
图3为本发明实施例提供的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪方法的流程图。
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它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图2,本发明实施例提供一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,包括激光器、环境检测装置,所述激光器、环境检测装置与控制终端连接,所述环境检测装置用于将检测信号传递给控制终端,所述控制终端用于根据环境检测装置的检测信号判断铁路道岔的冰雪覆盖情况,并输出控制信号给激光器,控制激光器对周围道岔进行激光表面热处理。
进一步地,所述环境检测装置包括摄像头,所述摄像头用于拍摄周围道岔上面的冰雪覆盖情况,并将拍摄的图片发送给控制终端,所述控制终端通过图像识别判断摄像头拍摄的道岔图片是否有冰雪覆盖,若检测到道岔有冰雪覆盖,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射。
进一步地,控制终端通过图片识别准确定位激光扫描道岔的范围,并控制激光器对准该道岔某一面积内进行扫描照射,使道岔温度升高,积雪融化。
进一步地,所述环境检测装置包括测温传感器,所述测温传感器用于测量周围道岔轨面温度,并将检测到的温度信号传递给控制终端,所述控制终端用于将测温传感器检测到的温度信号与设定的阈值进行比较,若低于设定的阈值,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射;所述测温传感器采用红外测温传感器。
进一步地,所述激光器、环境检测装置通过信号电缆与控制终端连接。
进一步地,所有的环境检测装置和激光器均通过信号电缆接到室内,经过防雷设备接入控制终端,所有的激光器均通过电力电缆接到电力电源。
进一步地,所述环境检测装置固定在可旋转的支架上,所述激光器固定在可旋转的支架上;支架安装在道岔附近的立杆上端;支架与用于驱动其旋转的驱动装置连接;用于驱动支架旋转的驱动装置通过信号电缆与控制终端连接。控制终端可以控制支架旋转,从而根据需要控制摄像头、测温传感器和激光器旋转,使摄像头、测温传感器和激光器对准相应的道岔。
环境检测装置与激光器可以安装在同一支架上,也可以安装在不同的支架上,但均可全方位旋转。
本实施例在室外各道岔附近树立立杆,立杆上面装有摄像头、红外测温传感器和激光器,摄像头、红外测温传感器和激光器均可全方位旋转。控制终端采用室内车站控制终端,室内车站控制终端新增道岔融雪智能控制模板用来对道岔融雪设备进行智能控制。根据需要可以多道道岔共用一套摄像头、红外测温传感器和激光器,当然,也可以一道道岔用一套摄像头、红外测温传感器和激光器。
本实施例所有的摄像头、测温传感器和激光器均通过信号电缆拉回信号楼内,经过防雷设备接入车站控制终端,所有的激光器均需通过电力电缆接到电力电源。
当摄像头感知道岔上面有雪覆盖或红外测温传感器感知轨道温度过低时,车站控制终端的道岔融雪智能控制模板通过智能算法控制激光器对该道岔局部表面的进行扫描照射,使道岔温度升高,从而达到融雪效果。
实施例二
参见图3,本发明实施例公开了一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪方法,包括如下步骤:
通过摄像头实时拍摄周围道岔的图像信息,并将图片传递给控制终端;
控制终端通过图像识别算法判断摄像头拍摄的道岔图片是否有冰雪覆盖,若检测到道岔有冰雪覆盖,则控制激光器开始工作;
控制终端通过图片识别准确定位激光扫描道岔的范围,控制激光器对准该道岔某一面积内进行扫描照射,使道岔温度升高,积雪融化;
若控制终端检测到道岔上面的冰雪消融时,控制激光器停止工作。
进一步地,通过测温传感器实时检测周围道岔轨面温度,并将周围道岔轨面温度数值传递给控制终端,控制终端将测温传感器检测到的温度信号与设定的阈值进行比较,若测温传感器检测到的温度低于设定的某一阈值时,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射;若测温传感器检测到的温度高于某一阈值时,则说明融雪已完成,控制激光器停止工作;所述测温传感器采用红外测温传感器;设置测温传感器可旋转。
进一步地,一套至少包含了摄像头、激光器的融雪设备对应周围至少一组道岔,满足周围至少一组道岔的融雪需求;设置摄像头和激光器均可旋转。
进一步地,通过实验数据,确定在室外道岔附近立杆的位置和数量,立杆上面装有摄像头、红外测温传感器和激光器,摄像头、红外测温传感器和激光器均可全方位旋转。所有的摄像头、红外测温传感器和激光器均通过信号电缆拉回信号楼内,经过防雷设备接入车站控制终端新增的道岔融雪智能控制模板。所有的激光器均需通过电力电缆接到电力电源。
如摄像头i实时采集道岔j的图像信息,并将图片传递给道车站控制终端;红外测温传感器i实时将周围道岔j轨面温度数值传递给车站控制终端。i,j均为整数。车站控制终端新增的道岔融雪智能控制模板通过图像识别算法判断摄像头拍摄的道岔图片是否有雪覆盖,若检测到道岔有雪覆盖或者道岔温度低于某一阈值,激光器开始工作。道岔融雪智能控制模板通过图片识别准确定位激光扫描道岔的范围,从而控制激光器对准该道岔某一面积内进行扫描照射,使道岔温度升高,积雪融化。
若道岔融雪智能控制模板检测到道岔上面的雪消融或者道岔温度高于某一阈值时,说明融雪已完成,激光器停止工作。
本发明采用的激光表面热处理方法与既有的电加热方法,具有明显的优点。本发明一套融雪设备精准对周围多组道岔进行快速升温融雪,轨旁设备数量小、工程造价低、耗电量低而且便于后期日常运营维护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,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)
1.一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,其特征在于:包括激光器、环境检测装置,所述激光器、环境检测装置与控制终端连接,所述环境检测装置用于将检测信号传递给控制终端,所述控制终端用于根据环境检测装置的检测信号判断铁路道岔的冰雪覆盖情况,并输出控制信号给激光器,控制激光器对周围道岔进行激光表面热处理。
2.如权利要求1所述的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,其特征在于:所述环境检测装置包括摄像头,所述摄像头用于拍摄周围道岔上面的冰雪覆盖情况,并将拍摄的图片发送给控制终端,所述控制终端通过图像识别判断摄像头拍摄的道岔图片是否有冰雪覆盖,若检测到道岔有冰雪覆盖,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射。
3.如权利要求2所述的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,其特征在于:控制终端通过图片识别准确定位激光扫描道岔的范围,并控制激光器对准该道岔某一面积内进行扫描照射,使道岔温度升高,积雪融化。
4.如权利要求1至3任一所述的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,其特征在于:所述环境检测装置包括测温传感器,所述测温传感器用于测量周围道岔轨面温度,并将检测到的温度信号传递给控制终端,所述控制终端用于将测温传感器检测到的温度信号与设定的阈值进行比较,若低于设定的阈值,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射;所述测温传感器采用红外测温传感器。
5.如权利要求1所述的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,其特征在于:所述激光器、环境检测装置通过信号电缆与控制终端连接。
6.如权利要求1或5所述的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,其特征在于:所有的环境检测装置和激光器均通过信号电缆接到室内,经过防雷设备接入控制终端,所有的激光器均通过电力电缆接到电力电源。
7.如权利要求1所述的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪系统,其特征在于:所述环境检测装置固定在可旋转的支架上,所述激光器固定在可旋转的支架上;支架安装在道岔附近的立杆上端;支架与用于驱动其旋转的驱动装置连接;用于驱动支架旋转的驱动装置通过信号电缆与控制终端连接。
8.一种基于激光表面热处理的铁路道岔融雪方法,其特征在于,包括如下步骤:
通过摄像头实时拍摄周围道岔的图像信息,并将图片传递给控制终端;
控制终端通过图像识别算法判断摄像头拍摄的道岔图片是否有冰雪覆盖,若检测到道岔有冰雪覆盖,则控制激光器开始工作;
控制终端通过图片识别准确定位激光扫描道岔的范围,控制激光器对准该道岔某一面积内进行扫描照射,使道岔温度升高,积雪融化;
若控制终端检测到道岔上面的冰雪消融时,控制激光器停止工作。
9.如权利要求8所述的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪方法,其特征在于:通过测温传感器实时检测周围道岔轨面温度,并将周围道岔轨面温度数值传递给控制终端,控制终端将测温传感器检测到的温度信号与设定的阈值进行比较,若测温传感器检测到的温度低于设定的某一阈值时,则控制激光器开始工作,对该道岔表面进行扫描照射;若测温传感器检测到的温度高于某一阈值时,则说明融雪已完成,控制激光器停止工作;所述测温传感器采用红外测温传感器;设置测温传感器可旋转。
10.如权利要求8所述的基于激光表面热处理的铁路道岔融雪方法,其特征在于:一套至少包含了摄像头、激光器的融雪设备对应周围至少一组道岔,满足周围至少一组道岔的融雪需求;设置摄像头和激光器均可旋转。
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