CN1369595A - 轨道状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道状态检测装置,涉及轨道动态检测技术领域。红外线光源和线阵CCD接收装置设在机车转向架轮轴轴箱内侧,加速度传感器固定在机车的轮轴轴箱上,采集机车的加速度信息,轨道检测单元板设在机车安全综合检测装置内的TAX2平台,线阵CCD接收装置和加速度传感器通过导线与轨道检测单元板连接,经过A/D转换后送到轨道检测单元板;轨道检测单元板采集TAX2平台的公里标、时间、速度等相关信息,它能有效地检测到轨道的不平顺状态,并将超限的原始轨道数据记录在机车内的轨道检测单元板中,再通过地面数据处理软件对原始数据进行分析、统计和处理,从而得到轨道不平顺的具体位置及轨道不平顺状态的类型、级别等参数。主要用于轨道状态检测。

Description

轨道状态检测装置

技术领域

本发明涉及轨道动态检测技术领域。

背景技术

在机车车辆的不稳定重复荷载作用下，轨道会出现垂向、横向的动态弹性形变和残余积累变形，统称轨道不平顺。轨道不平顺不仅影响列车的平稳运行，而且当这种变形累积到一定限度时，将大大削弱线路的强度和结构稳定性，增大轮轨相互作用力，降低车辆及轨道部件的使用寿命，如果轨道的不平顺状态严重不良，还将威胁到行车的安全。目前，我国轨道几何尺寸的测量主要采用人工测量和轨检车测量相结合的方法。对于水平不平顺、三角坑和轨距的测量，采用的是人工用万能道尺每隔一定距离设测点定期检测的方法，得到轨距、水平及其变化率的数据。对于高低不平顺的检测，则采用先目测，再用10米弦线和板尺进行测量。这些人工检测方法的工作量大、测量效率低，且工作环境恶劣，且人工检测对经验和责任心的要求很高。采用轨检车可以对轨道几何尺寸进行动态检测，自动化程度较高，检测的项目也比较全，但轨检车的检测周期较长，而一些严重的轨道不平顺若不及时发现并排除，将会危害行车安全，因此轨检车不能满足频繁检测的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道状态检测装置。它能有效地检测到轨道的不平顺状态(如三角坑、水平不平顺、高低不平顺)，并将超限的原始轨道数据记录在机车内的轨道检测单元板中，机车到站后，将记录的数据转储到地面微机，再通过地面数据处理软件对原始数据进行分析、统计和处理，从而得到轨道不平顺发生的具体位置及轨道不平顺状态的类型、级别等参数。工务人员根据这些参数报表可以及时发现和准确找到轨道不平顺状态发生的位置，并及时修整轨道、路基，防止列车运行事故的发生。该装置为工务更好地检测轨道、管理轨道提供了一种动态的检测手段。

本发明的目的可由以下技术方案实现：轨道状态检测装置包括红外线光源、线阵CCD接收装置，红外线光源和线阵CCD接收装置成对设置，红外光源和线阵CCD分别固定在机车同一转向架的前后两组轮对的轴箱上，红外线光源设在机车转向架轮轴轴箱内侧，线阵CCD接收装置设在该转向架的另一轮轴轴箱内侧，两者间的距离为200毫米。红外线光源发射的红外线光束6照射在线阵CCD接收装置上，因为轴箱和车轮为刚性连接，所以，当前后两组轮对间产生高低方向的位移时，红外线光束成像到线阵CCD接收装置的不同像元上。随着机车的运行，轨道的起伏将造成前后两组轮对的高低不平，反映到线阵CCD接收装置上就是感光像元几何位置的变化，由此可测出轨道的高低不平顺。机车转向架两侧的轮轴轴箱上各设有一套红外线光源和线阵CCD接收装置，在左、右轨轮对上分别设有一套红外光源和线阵CCD接收装置，左右两边的线阵CCD接收装置分别接受相应红外线线光源发来的信号，采集左轨和右轨的轨道变化数据，线阵CCD接收装置接收到红外线光源的信息后转换成视频信号，视频信号经过低噪声宽带放大器放大处理后，进行二值化处理，再计算出轨道原始数据。在线阵CCD接收装置连续工作下，所有的检测数据经数据处理后，通过串行通讯电路将结果传送给轨道检测单元板。通过比较两股钢轨的高低起伏，得到轨道的水平不平顺和三角坑故障。垂直及水平加速度传感器采集机车的加速度信息，经过A/D转换后送到轨道检测单元板；轨道检测单元板设在机车本身的安全综合检测装置内的TAX2平台上，以采集卡的形式插入TAX2平台，通过CPU1的两个RS485口高速采集和处理CCD数字信号，同时通过CPU2的一个RS485口采集TAX2平台的公里标、时间、速度等相关信息，水平和垂直加速度检测数据经A/D转换后送到CPU2，所有的检测数据和信息按一定的格式保存在缓存内。同时接收来自线阵CCD接收装置和加速度传感器的数据，所有的检测数据和信息按一定的格式保存在缓存内；轨道检测单元板缓存中的原始数据通过转储器传送到地面微机；地面处理系统安装于地面微机中，对转储下来的数据进行分析和处理，得到轨道故障点的相关数据报表(如故障点类型、数值、公里标、机车速度等)和故障点的轨道状态曲线。加速度传感器固定在机车的任意一个轮轴轴箱上，加速度传感器共有两个，一个垂直设置，一个水平设置。线阵CCD接收装置和加速度传感器通过导线与轨道检测单元板连接，转储器将原始检测数据从轨检单元板上转储到转储器上，之后，再将转储器与地面计算机上连接，将原始数据从转储器转储到地面计算机上。转储器将TAX2平台的原始数据转储到地面微机中后，由地面处理系统对之进行分析和处理，得到轨道故障点的相关数据报表(如故障点类型、数值、公里标、机车速度等)和故障点的轨道状态曲线。同时，该系统可对不同机车、不同车次的检测结果进行统计和比选，统计出故障点的重复率，进而评价出整个轨道的质量状况，进一步提高检测系统的准确性和稳定性。

本发明与现有技术相比优点在于：该装置的检测设备线阵CCD接收装置安装在机车轮轴上，是一种直接测量轮轴运行轨迹曲线的方式，可以定量给出轨道病害的数值、类型、级别和公里标等信息，准确性和精度更高；直接安装在运行的机车上，可以每天不间断地进行检测，时刻对轨道的动态变化进行监测；采用先进的光电检测技术结合红外滤波方式，可靠性高，抗干扰能力强；该装置的检测方式不受机车运行速度的影响，运行速度在0-300公里/小时内均能准确检测；检测结果更直观，通过检测数据可计算出轨道的水平不平顺、高低不平顺、三角坑、垂直和水平方向加速度等参数，并以报表形式输出；通过采集的原始数据描绘出轨道曲线，可以更直观地分析轨道的变化趋势；线阵CCD接收装置与加速度传感器结合使用，可提高检测的准确性和重复率。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1是本发明原理结构示意图

图2是本发明转储器原理框图

图3是本发明安装位置俯视图

图4是本发明安装位置主视图

图5是本发明轨道检测单元板的工作原理框图

图6是本发明程序流程图

图7是本发明轨检单元主板电路图

图8是本发明转储器电路图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。轨道状态检测装置包括红外线光源7、线阵CCD接收装置4，红外线光源7和线阵CCD接收装置4成对设置，红外线光源7和线阵CCD接收装置4分别固定在机车同一转向架12的前后两组轮对的轴箱上，红外线光源7设在机车转向架轮轴2的轴箱内侧，线阵CCD接收装置4设在该转向架12的另一轮轴轴箱内侧，两者间的距离为200毫米。红外线光源7发射的红外线光束6照射在线阵CCD接收装置4上，因为轴箱和车轮1为刚性连接，所以，当前后两组轮对间产生高低方向的位移时，红外线光束6成像到线阵CCD接收装置4的不同像元上。随着机车的运行，轨道的起伏将造成前后两组轮对的高低不平，反映到线阵CCD接收装置4上就是感光像元几何位置的变化，由此可测出轨道的高低不平顺。在左、右轨轮对上各设有一套红外线光源7和线阵CCD接收装置4，左右两边的线阵CCD接收装置4分别接受相应红外线线光源7发来的信号，采集左轨和右轨的轨道变化数据，线阵CCD接收装置4接收到红外线光源7的信息后转换成视频信号，视频信号经过低噪声宽带放大器放大处理后，进行二值化处理，再计算出轨道原始数据。在线阵CCD接收装置4连续工作下，所有的检测数据经数据处理后，通过串行通讯电路将结果传送给轨道检测单元板5。通过比较两股钢轨的高低起伏，得到轨道的水平不平顺和三角坑故障。垂直及水平加速度传感器3采集机车的加速度信息，经过A/D转换10后送到轨道检测单元板5。

轨道检测单元板5设在机车本身的安全综合检测装置内的TAX2平台15上，以采集卡的形式插入TAX2平台15，通过CPU1的两个RS485口高速采集和处理CCD数字信号，同时通过CPU2的一个RS485口16采集TAX2平台15的公里标、时间、速度等相关信息，水平和垂直加速度检测数据经A/D转换10后送到CPU2，所有的检测数据和信息按一定的格式保存在缓存内。同时接收来自线阵CCD接收装置4和加速度传感器3的数据，轨道检测单元板5缓存中的原始数据通过转储器8传送到地面微机；地面处理系统安装于地面微机中，对转储下来的数据进行分析和处理，得到轨道故障点的相关数据报表(如故障点类型、数值、公里标、机车速度等)和故障点的轨道状态曲线。加速度传感器3固定在机车的任意一个轮轴轴箱上，加速度传感器3共有两个，一个垂直设置，一个水平设置。线阵CCD接收装置4和加速度传感器3通过导线与轨道检测单元板5连接。

由于“轨检装置”检测的原始数据量较大，因而专门开发出了一套转储设备用于检测数据的转储。转储器的CPU通过电路与轨检单元板5的电源和通讯口相连，从轨检单元板上把数据转存到容量为6M的存储器11中，之后，再将转储器连接到地面微机9上，将原始数据从转储器8通过计算机的通讯口转储到地面微机上。喇叭13提示转储是否正常，转储指示灯14提示电源是否接通。

转储器8将TAX2平台15的原始数据转储到地面微机9后，由地面处理系统对之进行分析和处理，得到轨道故障点的相关数据报表(如故障点类型、数值、公里标、机车速度等)和故障点的轨道状态曲线。同时，该系统可对不同机车、不同车次的检测结果进行统计和比选，统计出故障点的重复率，进而评价出整个轨道的质量状况，进一步提高检测系统的准确性和稳定性。

处理软件的执行步骤如下：

(1)初始化。即对参数进行设置，其中包括高低不平顺、水平不平顺、三角坑等故障的阈值、控制参数、检测区间、缺省目录等。

(2)预处理。将原始的十六进制文件处理成可读的数据库，得到与故障点相关的两轨数据、时间、速度、公里表、车次、机车号等。

(3)数据处理。调用故障判断子程序，获得故障点信息，并生成报表。

(4)保存、打印报表，同时还可以通过存在数据库中的原始数据查看故障点曲线。

Claims (4)

1.一种轨道状态检测装置，包括红外线光源(7)、线阵CCD接收装置(4)、加速度传感器(3)、轨道检测单元板(5)和转储器(8)，红外线光源(7)和线阵CCD接收装置(4)成对设置，其特征在于红外线光源(7)设在机车转向架(12)轮轴轴箱内侧，线阵CCD接收装置(4)设在该转向架(12)的另一轮轴轴箱内侧，加速度传感器(3)固定在机车的任意一个轮轴轴箱上，轨道检测单元板(5)设在机车安全综合检测装置内的TAX2平台(15)上，线阵CCD接收装置(4)和加速度传感器(3)通过导线与轨道检测单元板(5)连接；垂直及水平加速度传感器(3)设在机车上任意一个轮轴轴箱上，采集机车的加速度信息，经过A/D转换(10)后送到轨道检测单元板(5)；轨道检测单元板(5)以采集卡的形式插入TAX2平台(15)，采集TAX2平台(15)的公里标、时间、速度等相关信息，同时接收来自CCD和加速度传感器(3)的数据，所有的检测数据和信息按一定的格式保存在缓存内；轨道检测单元板(5)缓存中的原始数据通过转储器(8)传送到地面微机(9)中；地面处理系统安装于地面微机(9)中，对转储下来的数据进行分析和处理。

2.根据权利要求1所述的轨道状态检测装置，其特征在于机车转向架(12)两侧的轮轴轴箱上各设有一套红外线光源(7)和线阵CCD接收装置(4)。

3.根据权利要求1所述的轨道状态检测装置，其特征在于所述加速度传感器(3)共有两个，一个垂直设置，一个水平设置，安装于机车的任意一个轮轴轴箱上。

4.根据权利要求1所述的轨道状态检测装置，其特征在于所述红外线光源(7)和线阵CCD接收装置(4)之间距离为200毫米。

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