CN117011212A - 一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，本发明通过构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数和目标部件信息，从而能够精准有效地监测弹条紧固件的部件参数数据，为后期分析弹条紧固件的连接状态提供可靠的参考数据，同时根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件相关参数，分析待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数，并进行对应的处理，从而实现对弹条紧固件连接状态进行多维度分析，进而提高弹条紧固件的连接状态分析结果的准确度和可靠度，增加铁路轨道的运营安全性，为铁路轨道列车的正常运行提供安全保障。

Description

一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统

技术领域

本发明涉及轨道紧固件监测分析领域，涉及到一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统。

背景技术

随着交通运输行业的发展，铁路轨道交通的发展越来越迅速，在铁路轨道中，会应用到许多不同的铁路轨道紧固件，以辅助完成轨道之间的安装、固定与连接，其中弹条紧固件是十分常见的一种紧固件。为了确保铁路轨道交通运行的安全性，需要对铁路轨道弹条紧固件的连接状态进行沿路监测。

现有技术中，轨道工务段对弹条紧固件连接状态的排查基本采用人工监测的方式，通过人工只能粗略监测弹条紧固件是否出现部件松动或部件脱落，但是这种监测方式存在工作强度大、劳动成本高、监测数据误差大的缺陷，从而无法精准有效地监测弹条紧固件的部件参数数据，导致弹条紧固件的连接状态分析结果的准确度和可靠度不高，进而无法为铁路轨道列车的正常运行提供安全保障。

现有技术中，轨道工务段对弹条紧固件连接状态的监测过于片面性，只根据弹条紧固件的外在连接参数进行单一化监测分析，没有对弹条紧固件的潜在连接参数进行深入分析，从而无法实现对弹条紧固件连接状态进行多维度分析，进而不能及时发现部分弹条紧固件的潜在缺陷，增加后期轨道弹条紧固件松动或脱落事件的发生率，进一步降低铁路轨道的运营安全性。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，包括：

弹条紧固件三维模型构建模块，用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件进行三维扫描，构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型；

轨道紧固件数据存储库，用于存储各型号轨道弹条紧固件的标准三维模型、标准弹条部件信息、标准螺栓部件信息和标准垫片部件信息，并存储铁路轨道检验合格标准中弹条紧固件对应的标准螺栓扭矩和标准垫片压力；

弹条紧固件三维模型对比模块，用于根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数；

目标部件信息提取模块，用于提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件信息，其中目标部件信息包括弹条部件信息、螺栓部件信息和垫片部件信息；

目标部件信息解析模块，用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件信息进行解析，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数；

目标部件相关参数检测模块，用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件相关参数进行检测，其中目标部件相关参数包括弹条裂纹尺寸、螺栓扭矩和垫片压力；

连接状态安全指数分析模块，用于分析待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数，对比筛选待监测铁路轨道中连接状态不符合要求的各弹条紧固件编号，并发送至轨道工务段管理中心。

在一种可能的设计中，所述弹条紧固件三维模型构建模块对应的具体构建方式为：

获取待监测铁路轨道对应钢轨两侧安装的各弹条紧固件位置，并将待监测铁路轨道中各弹条紧固件按照预设位置排列顺序依次编号为1,2,...,i,...,n；

通过轨道工务段巡检车上安装的激光雷达扫描仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件进行三维扫描，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维点云数据，同时对待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维点云数据进行分离和识别，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的三维空间数据，并根据待监测铁路轨道中各弹条紧固性对应的三维空间数据，构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型。

在一种可能的设计中，所述弹条紧固件三维模型对比模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数对比获得方式为：

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准三维模型，对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准三维模型，并根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，分解得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓与其对应组成部件的标准轮廓进行匹配，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓重叠度，将其标记为k_ij，i＝1,2,...,n，i表示为第i个弹条紧固件的编号，j＝1,2,...,m，j表示为第j个组成部件的编号，通过弹条紧固件完整度指数分析公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数φ_i，其中α表示为预设的弹条紧固件完整度修正系数，μ_j表示为预设的轨道弹条紧固件对应第j个组成部件的完整度影响权重因子，

在一种可能的设计中，所述目标部件信息提取模块用于根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息、螺栓部件信息和垫片部件信息，其中弹条部件信息包括弹条形状、弹条与绝缘挡板的接触面积、弹条与垫板的间隙尺寸，螺栓部件信息包括螺栓高度和螺栓外露牙数，垫片部件信息包括垫片与螺母的间距、垫片轮廓面积和垫片厚度。

在一种可能的设计中，所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状轮廓，进而获得待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状轮廓体积，将其标记为w_ia₁，同时提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条与绝缘挡板的接触面积和弹条与垫板的间隙尺寸，并依次标记为w_ia₂和w_ia₃；

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准弹条部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准弹条部件信息；

通过弹条部件连接信息符合比例指数分析公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的弹条部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₁，其中e表示为自然常数，δ₁、δ₂、δ₃分别表示为预设的弹条形状轮廓体积变化影响因子、弹条接触面积变化影响因子和弹条间隙尺寸变化影响因子，W_i′a′₁、W_i′a′₂、W_i′a′₃分别表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件对应的标准弹条形状轮廓体积、弹条与绝缘挡板的标准接触面积和弹条与垫板的标准间隙尺寸。

在一种可能的设计中，所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓高度和螺栓外露牙数，同时提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准螺栓部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准螺栓部件信息，并分析得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的螺栓部件连接信息符合比例指数，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件的螺栓部件连接信息符合比例指数标记为ξⁱ ₂。

在一种可能的设计中，所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片轮廓面积、垫片厚度和垫片与螺母的间距，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片轮廓面积、垫片厚度和垫片与螺母的间距分别标记为q_ic₁、q_ic₂、q_ic₃；

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准垫片部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准垫片部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准垫片轮廓面积、标准垫片厚度和垫片与螺母的标准间距，并分别标记为Q′_ic′₁、Q′_ic′₂、Q′_ic′₃；

分析得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的垫片部件连接信息符合比例指数，将其标记为ξⁱ ₃。

在一种可能的设计中，所述目标部件信息解析模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数获得方式为：

将待监测铁路轨道中各弹条紧固件的弹条部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₁、螺栓部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₂和垫片部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₃代入公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数ψ_i，其中ε₁、ε₂、ε₃分别表示为预设的弹条部件、螺栓部件、垫片部件对应的连接信息符合影响权重。

在一种可能的设计中，所述目标部件相关参数检测模块对应的具体检测方式包括：

通过轨道工务段巡检车上安装的x射线探伤仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件进行检测，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条裂纹尺寸，将其标记为x_i；

通过轨道工务段巡检车上安装的扭矩测试仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件进行检测，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓扭矩，将其标记为y_i；

通过压力传感器检测待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片压力，其中压力传感器分别安装在各弹条紧固件对应垫片部件中，并将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片压力标记为f_i。

在一种可能的设计中，所述连接状态安全指数分析模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数分析公式为其中/>表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件的综合连接状态安全指数，β₁、β₂分别表示为预设的弹条紧固件对应完整度影响因子、连接信息符合影响因子，σ₁、σ₂、σ₃分别表示为预设的弹条裂纹尺寸、螺栓扭矩和垫片压力对弹条紧固件连接状态的影响系数，x′_允表示为预设的弹条紧固件对应的允许弹条裂纹尺寸，y_标和f_标分别表示为轨道紧固件数据存储库中存储的铁路轨道检验合格标准中弹条紧固件对应的标准螺栓扭矩和标准垫片压力。

相对于现有技术，本发明所述的具有以下有益效果：

本发明提供的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，通过对待监测铁路轨道中各弹条紧固件进行三维扫描，构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数，从而实现对轨道弹条紧固件的完整度进行数字化分析，直观地体现出轨道弹条紧固件的部件完整程度，进一步避免人工监测工作强度大、劳动成本高、监测数据误差大的问题。

本发明通过提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件信息，解析得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数，从而能够精准有效地监测弹条紧固件的部件参数数据，为后期分析弹条紧固件的连接状态提供可靠的参考数据，同时根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件相关参数，分析待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数，并进行对应的处理，从而实现对弹条紧固件连接状态进行多维度分析，避免现有方式过于片面性和单一性的问题，进而提高弹条紧固件的连接状态分析结果的准确度和可靠度，为铁路轨道列车的正常运行提供安全保障。

本发明通过对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条裂纹尺寸、螺栓扭矩和垫片压力进行检测，从而实现对弹条紧固件的潜在连接参数进行深入分析，确保能够及时发现弹条紧固件的潜在缺陷，进一步减少后期轨道弹条紧固件松动或脱落事件的发生率，进而提高铁路轨道的运营安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。

图1为本发明的系统模块连接图。

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作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。

请参阅图1所示，本发明提供一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，包括弹条紧固件三维模型构建模块、轨道紧固件数据存储库、弹条紧固件三维模型对比模块、目标部件信息提取模块、目标部件信息解析模块、目标部件相关参数检测模块和连接状态安全指数分析模块。

所述弹条紧固件三维模型构建模块分别与弹条紧固件三维模型对比模块和目标部件信息提取模块连接，所述弹条紧固件三维模型对比模块分别与轨道紧固件数据存储库和连接状态安全指数分析模块连接，所述目标部件信息解析模块分别与目标部件信息提取模块、轨道紧固件数据存储库和连接状态安全指数分析模块连接，所述连接状态安全指数分析模块分别与轨道紧固件数据存储库和目标部件相关参数检测模块连接。

所述弹条紧固件三维模型构建模块用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件进行三维扫描，构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型。

在本申请较佳的技术方案中，所述弹条紧固件三维模型构建模块对应的具体构建方式为：

获取待监测铁路轨道对应钢轨两侧安装的各弹条紧固件位置，并将待监测铁路轨道中各弹条紧固件按照预设位置排列顺序依次编号为1,2,...,i,...,n；

通过轨道工务段巡检车上安装的激光雷达扫描仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件进行三维扫描，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维点云数据，同时对待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维点云数据进行分离和识别，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的三维空间数据，并根据待监测铁路轨道中各弹条紧固性对应的三维空间数据，构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型。

所述轨道紧固件数据存储库用于存储各型号轨道弹条紧固件的标准三维模型、标准弹条部件信息、标准螺栓部件信息和标准垫片部件信息，并存储铁路轨道检验合格标准中弹条紧固件对应的标准螺栓扭矩和标准垫片压力。

所述弹条紧固件三维模型对比模块用于根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数。

在本申请较佳的技术方案中，所述弹条紧固件三维模型对比模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数对比获得方式为：

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准三维模型，对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准三维模型，并根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，分解得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓与其对应组成部件的标准轮廓进行匹配，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓重叠度，将其标记为k_ij，i＝1,2,...,n，i表示为第i个弹条紧固件的编号，j＝1,2,...,m，j表示为第j个组成部件的编号，通过弹条紧固件完整度指数分析公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数φ_i，其中α表示为预设的弹条紧固件完整度修正系数，μ_j表示为预设的轨道弹条紧固件对应第j个组成部件的完整度影响权重因子，

本发明一优选实施例，上述中对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准三维模型，具体包括：

将待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型与各型号轨道弹条紧固件的标准三维模型进行对比，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件与各型号轨道弹条紧固件的三维模型相似度，筛选待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应三维模型相似度最高的型号轨道弹条紧固件，记为待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的符合型号轨道弹条紧固件，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应符合型号轨道弹条紧固件的标准三维模型，并将其记为待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准三维模型。

在本实施例中，本发明通过对待监测铁路轨道中各弹条紧固件进行三维扫描，构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数，从而实现对轨道弹条紧固件的完整度进行数字化分析，直观地体现出轨道弹条紧固件的部件完整程度，进一步避免人工监测工作强度大、劳动成本高、监测数据误差大的问题。

所述目标部件信息提取模块用于提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件信息，其中目标部件信息包括弹条部件信息、螺栓部件信息和垫片部件信息。

在本申请较佳的技术方案中，所述目标部件信息提取模块用于根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息、螺栓部件信息和垫片部件信息，其中弹条部件信息包括弹条形状、弹条与绝缘挡板的接触面积、弹条与垫板的间隙尺寸，螺栓部件信息包括螺栓高度和螺栓外露牙数，垫片部件信息包括垫片与螺母的间距、垫片轮廓面积和垫片厚度。

所述目标部件信息解析模块用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件信息进行解析，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数。

在本申请较佳的技术方案中，所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状轮廓，进而获得待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状轮廓体积，将其标记为w_ia₁，同时提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条与绝缘挡板的接触面积和弹条与垫板的间隙尺寸，并依次标记为w_ia₂和w_ia₃；

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准弹条部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准弹条部件信息；

通过弹条部件连接信息符合比例指数分析公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的弹条部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₁，其中e表示为自然常数，δ₁、δ₂、δ₃分别表示为预设的弹条形状轮廓体积变化影响因子、弹条接触面积变化影响因子和弹条间隙尺寸变化影响因子，W_i′a′₁、W_i′a′₂、W_i′a′₃分别表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件对应的标准弹条形状轮廓体积、弹条与绝缘挡板的标准接触面积和弹条与垫板的标准间隙尺寸。

在本申请较佳的技术方案中，所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓高度和螺栓外露牙数，同时提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准螺栓部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准螺栓部件信息，并分析得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的螺栓部件连接信息符合比例指数，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件的螺栓部件连接信息符合比例指数标记为ξⁱ ₂。

本发明一优选实施例，上述待监测铁路轨道中各弹条紧固件的螺栓部件连接信息符合比例指数分析公式为其中ξⁱ ₂表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件的螺栓部件连接信息符合比例指数，e表示为自然常数，γ₁和γ₂分别表示为预设的螺栓高度变化影响因子和螺栓外露牙数变化影响因子，p_ib₁和p_ib₂分别表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件对应的螺栓高度和螺栓外露牙数，P′_ib′₁和P′_ib′₂分别表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件对应的标准螺栓高度和标准螺栓外露牙数，Δp_允b₁表示为预设的螺栓高度允许误差值。

在本申请较佳的技术方案中，所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片轮廓面积、垫片厚度和垫片与螺母的间距，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片轮廓面积、垫片厚度和垫片与螺母的间距分别标记为q_ic₁、q_ic₂、q_ic₃；

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准垫片部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准垫片部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准垫片轮廓面积、标准垫片厚度和垫片与螺母的标准间距，并分别标记为Q′_ic′₁、Q′_ic′₂、Q′_ic′₃；

分析得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的垫片部件连接信息符合比例指数，将其标记为ξⁱ ₃。

进一步地，所述待监测铁路轨道中各弹条紧固件的垫片部件连接信息符合比例指数分析公式为其中ξⁱ ₃表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件的垫片部件连接信息符合比例指数，λ₁、λ₂、λ₃分别表示为预设的垫片轮廓面积变化影响因子，垫片厚度变化影响因子和垫片间距变化影响因子，Δq_允c₁表示为预设的垫片轮廓面积允许误差值，Δq_允c₃表示为预设的垫片与螺母的间距允许误差值。

在本申请较佳的技术方案中，所述目标部件信息解析模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数获得方式为：

将待监测铁路轨道中各弹条紧固件的弹条部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₁、螺栓部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₂和垫片部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₃代入公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数ψ_i，其中ε₁、ε₂、ε₃分别表示为预设的弹条部件、螺栓部件、垫片部件对应的连接信息符合影响权重。

所述目标部件相关参数检测模块用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件相关参数进行检测，其中目标部件相关参数包括弹条裂纹尺寸、螺栓扭矩和垫片压力。

在本申请较佳的技术方案中，所述目标部件相关参数检测模块对应的具体检测方式包括：

通过轨道工务段巡检车上安装的x射线探伤仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件进行检测，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条裂纹尺寸，将其标记为x_i；

通过轨道工务段巡检车上安装的扭矩测试仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件进行检测，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓扭矩，将其标记为y_i；

通过压力传感器检测待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片压力，其中压力传感器分别安装在各弹条紧固件对应垫片部件中，并将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片压力标记为f_i。

进一步地，所述待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条裂纹尺寸的检测方式为：

通过x射线探伤仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件进行检测，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件灰度图像，并对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件灰度图像进行识别处理，筛选待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应弹条部件灰度图像内各条裂纹尺寸，累加得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应弹条部件灰度图像内总裂纹尺寸，并其记为待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条裂纹尺寸。

在本实施例中，本发明通过对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条裂纹尺寸、螺栓扭矩和垫片压力进行检测，从而实现对弹条紧固件的潜在连接参数进行深入分析，确保能够及时发现弹条紧固件的潜在缺陷，进一步减少后期轨道弹条紧固件松动或脱落事件的发生率，进而提高铁路轨道的运营安全性。

所述连接状态安全指数分析模块用于分析待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数，对比筛选待监测铁路轨道中连接状态不符合要求的各弹条紧固件编号，并发送至轨道工务段管理中心。

在本申请较佳的技术方案中，所述连接状态安全指数分析模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数分析公式为其中/>表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件的综合连接状态安全指数，β₁、β₂分别表示为预设的弹条紧固件对应完整度影响因子、连接信息符合影响因子，σ₁、σ₂、σ₃分别表示为预设的弹条裂纹尺寸、螺栓扭矩和垫片压力对弹条紧固件连接状态的影响系数，x′_允表示为预设的弹条紧固件对应的允许弹条裂纹尺寸，y_标和f_标分别表示为轨道紧固件数据存储库中存储的铁路轨道检验合格标准中弹条紧固件对应的标准螺栓扭矩和标准垫片压力。

本发明一优选实施例，上述中将待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数与预设的弹条紧固件连接状态安全指数阈值进行对比，若某弹条紧固件的综合连接状态安全指数小于预设的弹条紧固件连接状态安全指数阈值，表明该弹条紧固件对应的连接状态不符合要求，统计待监测铁路轨道中连接状态不符合要求的各弹条紧固件编号，并发送至轨道工务段管理中心。

在本实施例中，本发明通过提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件信息，解析得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数，从而能够精准有效地监测弹条紧固件的部件参数数据，为后期分析弹条紧固件的连接状态提供可靠的参考数据，同时根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件相关参数，分析待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数，并进行对应的处理，从而实现对弹条紧固件连接状态进行多维度分析，避免现有方式过于片面性和单一性的问题，进而提高弹条紧固件的连接状态分析结果的准确度和可靠度，为铁路轨道列车的正常运行提供安全保障。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于，包括：

弹条紧固件三维模型构建模块，用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件进行三维扫描，构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型；

轨道紧固件数据存储库，用于存储各型号轨道弹条紧固件的标准三维模型、标准弹条部件信息、标准螺栓部件信息和标准垫片部件信息，并存储铁路轨道检验合格标准中弹条紧固件对应的标准螺栓扭矩和标准垫片压力；

弹条紧固件三维模型对比模块，用于根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数；

目标部件信息提取模块，用于提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件信息，其中目标部件信息包括弹条部件信息、螺栓部件信息和垫片部件信息；

目标部件信息解析模块，用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件信息进行解析，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数；

目标部件相关参数检测模块，用于对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的目标部件相关参数进行检测，其中目标部件相关参数包括弹条裂纹尺寸、螺栓扭矩和垫片压力；

连接状态安全指数分析模块，用于分析待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数，对比筛选待监测铁路轨道中连接状态不符合要求的各弹条紧固件编号，并发送至轨道工务段管理中心。

2.根据权利要求1所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述弹条紧固件三维模型构建模块对应的具体构建方式为：

获取待监测铁路轨道对应钢轨两侧安装的各弹条紧固件位置，并将待监测铁路轨道中各弹条紧固件按照预设位置排列顺序依次编号为1,2,...,i,...,n；

通过轨道工务段巡检车上安装的激光雷达扫描仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件进行三维扫描，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维点云数据，同时对待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维点云数据进行分离和识别，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的三维空间数据，并根据待监测铁路轨道中各弹条紧固性对应的三维空间数据，构建待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型。

3.根据权利要求1所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述弹条紧固件三维模型对比模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数对比获得方式为：

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准三维模型，对比得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准三维模型，并根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，分解得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓与其对应组成部件的标准轮廓进行匹配，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应各组成部件的轮廓重叠度，将其标记为k_ij，i＝1,2,...,n，i表示为第i个弹条紧固件的编号，j＝1,2,...,m，j表示为第j个组成部件的编号，通过弹条紧固件完整度指数分析公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的完整度指数φ_i，其中α表示为预设的弹条紧固件完整度修正系数，μ_j表示为预设的轨道弹条紧固件对应第j个组成部件的完整度影响权重因子，

4.根据权利要求1所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述目标部件信息提取模块用于根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件的三维模型，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息、螺栓部件信息和垫片部件信息，其中弹条部件信息包括弹条形状、弹条与绝缘挡板的接触面积、弹条与垫板的间隙尺寸，螺栓部件信息包括螺栓高度和螺栓外露牙数，垫片部件信息包括垫片与螺母的间距、垫片轮廓面积和垫片厚度。

5.根据权利要求4所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状轮廓，进而获得待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条形状轮廓体积，将其标记为w_ia₁，同时提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条与绝缘挡板的接触面积和弹条与垫板的间隙尺寸，并依次标记为w_ia₂和w_ia₃；

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准弹条部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准弹条部件信息；

通过弹条部件连接信息符合比例指数分析公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的弹条部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₁，其中e表示为自然常数，δ₁、δ₂、δ₃分别表示为预设的弹条形状轮廓体积变化影响因子、弹条接触面积变化影响因子和弹条间隙尺寸变化影响因子，W_i′a′₁、W_i′a′₂、W_i′a′₃分别表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件对应的标准弹条形状轮廓体积、弹条与绝缘挡板的标准接触面积和弹条与垫板的标准间隙尺寸。

6.根据权利要求5所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓高度和螺栓外露牙数，同时提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准螺栓部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准螺栓部件信息，并分析得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的螺栓部件连接信息符合比例指数，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件的螺栓部件连接信息符合比例指数标记为ξⁱ ₂。

7.根据权利要求6所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述目标部件信息解析模块中对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片部件信息进行解析，具体包括：

根据待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片轮廓面积、垫片厚度和垫片与螺母的间距，将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片轮廓面积、垫片厚度和垫片与螺母的间距分别标记为q_ic₁、q_ic₂、q_ic₃；

提取轨道紧固件数据存储库中存储的各型号轨道弹条紧固件的标准垫片部件信息，筛选得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准垫片部件信息，提取待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的标准垫片轮廓面积、标准垫片厚度和垫片与螺母的标准间距，并分别标记为Q′_ic′₁、Q′_ic′₂、Q′_ic′₃；

分析得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的垫片部件连接信息符合比例指数，将其标记为ξⁱ ₃。

8.根据权利要求7所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述目标部件信息解析模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数获得方式为：

将待监测铁路轨道中各弹条紧固件的弹条部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₁、螺栓部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₂和垫片部件连接信息符合比例指数ξⁱ ₃代入公式得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件的连接信息符合指数ψ_i，其中ε₁、ε₂、ε₃分别表示为预设的弹条部件、螺栓部件、垫片部件对应的连接信息符合影响权重。

9.根据权利要求1所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述目标部件相关参数检测模块对应的具体检测方式包括：

通过轨道工务段巡检车上安装的x射线探伤仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条部件进行检测，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的弹条裂纹尺寸，将其标记为x_i；

通过轨道工务段巡检车上安装的扭矩测试仪对待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓部件进行检测，得到待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的螺栓扭矩，将其标记为y_i；

通过压力传感器检测待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片压力，其中压力传感器分别安装在各弹条紧固件对应垫片部件中，并将待监测铁路轨道中各弹条紧固件对应的垫片压力标记为f_i。

10.根据权利要求9所述的一种轨道工务段紧固件连接状态监测分析系统，其特征在于：所述连接状态安全指数分析模块中待监测铁路轨道中各弹条紧固件的综合连接状态安全指数分析公式为其中/>表示为待监测铁路轨道中第i个弹条紧固件的综合连接状态安全指数，β₁、β₂分别表示为预设的弹条紧固件对应完整度影响因子、连接信息符合影响因子，σ₁、σ₂、σ₃分别表示为预设的弹条裂纹尺寸、螺栓扭矩和垫片压力对弹条紧固件连接状态的影响系数，x′_允表示为预设的弹条紧固件对应的允许弹条裂纹尺寸，y_标和f_标分别表示为轨道紧固件数据存储库中存储的铁路轨道检验合格标准中弹条紧固件对应的标准螺栓扭矩和标准垫片压力。/>