CN216483474U - 轨道交通振动噪声监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轨道交通振动噪声监控系统，包括：声压传感器：设置在轨道边侧，垂向高度位于轨顶的上方；加速度传感器：设置在轨道边侧；光纤振动传感器：设置在轨道边侧；第一监测主机：与光纤振动传感器通信，用于获取其采集的传感数据；第二监测主机：与声压传感器、加速度传感器通信，用于获取二者采集的传感数据；监控平台：与第一监测主机和第二监测主机通信，获取监测数据并进行数据分析。噪声监测系统利用光纤传感器的连续性，在整条轨道交通线布置连续光纤传感器及采集系统实时监测整条线路振动状态，跟踪车辆运行位置信息。通过振动加速度数据、声压数据可实时分析振动数据，分析故障信息。

Description

轨道交通振动噪声监控系统

技术领域

本实用新型涉及智能监测技术领域，具体涉及一种轨道交通振动噪声监控系统。

背景技术

随着轨道交通的不断发展以及人们对居住环境要求的不断提高，人们对轨道交通引起的振动噪声关注度越来越高，现有轨道交通引起的振动噪声测试手段通常以短期、零碎断面测试为主，分析时也仅仅提取出部分数据，无法代表整体线路的较长时段的振动噪声辐射状态。

公开号CN 101954916 A的专利公开了一种轨道在线监测方法及轨道在线监测系统，通过在轨道布置位移传感器、加速度传感器、激光距离探测器，分析当前数据与历史数据的变化差，当超过所设定的对应值时，将产生报警信号进行报警。然而点式的监测无法形成整个线路的完整信息，当出现异常时，无法确定该测点振动值增加的原因是由于道床参数发生变化、车辆状态发生变化、钢轨状态发生变化、车辆载重发生变化等因素，更难以确定这种异常只发生于当前测点，还是代表了整个线路的状态，进而难以有针对性的进行线路、道床或车辆的运营维护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决以上技术问题之一，提供一种轨道交通振动噪声监控系统。

为了实现上述目的，本实用新型一些实施例中，提供如下技术方案：

一种轨道交通振动噪声监控系统，包括：

声压传感器：设置在轨道边侧，垂向高度位于轨顶的上方；

加速度传感器：设置在轨道边侧；

光纤振动传感器：设置在轨道边侧；

第一监测主机：与光纤振动传感器通信，用于获取其采集的传感数据；

第二监测主机：与声压传感器、加速度传感器通信，用于获取二者采集的传感数据；

监控平台：与第一监测主机和第二监测主机通信，获取监测数据并进行数据分析。

本实用新型一些实施例中：

对于地下线路：

所述声压传感器、加速度传感器和光纤振动传感器均安装在隧道壁上；

对于地面线路：

所述加速度传感器、光纤振动传感器直接安装在轨旁路基上，所述声压传感器经安装架安装在轨旁路基上，所述安装架的高度被配置为，使声压传感器垂向高度位于轨顶的上方；

对于高架线路：

所述声压传感器、加速度传感器设置在桥面上，所述光纤振动传感器均布置于纵向桥壁。

本实用新型一些实施例中：对于地下线路：

所述加速度传感器和光纤振动传感器垂向高度位于轨顶的上方，且位于声压传感器的下方。

本实用新型一些实施例中：所述加速度传感器间隔布置，所述声压传感器间隔布置，所述光纤振动传感器连续布置。

本实用新型一些实施例中，所述加速度传感器和所述声压传感器成对设置。

本实用新型一些实施例中：加速度传感器和所述声压传感器布置在相邻轨道结构的连接断面处。

本实用新型一些实施例中：所述声压传感器的测控点朝向车辆，且垂直车辆的行驶方向设置。

本实用新型一些实施例中：其特征在于，所述加速度传感器和光纤振动传感器位于同一水平高度。

本实用新型一些实施例中：进一步包括路由装置，所述第一监测主机、所述第二监测主机均经过路由装置与监控平台通信。

本实用新型一些实施例中：进一步包括可视化终端，与监控平台通信，获取监控平台的分析数据并可视化显示。

较现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果在于：

1、噪声监测系统利用光纤传感器的连续性，在整条轨道交通线布置连续光纤传感器及采集系统实时监测整条线路振动状态，跟踪车辆运行位置信息。通过振动加速度数据、声压数据可实时分析振动数据，分析故障信息。

2、适用于地面运行线路、地下运行线路、高架运行线路，满足各种轨道车辆运行的监测需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一监测主机监测结构示意图；

图2为本实用新型第二监测主机监测结构示意图；

图3为地下线路传感器安装结构示意图；

图4为地面线路传感器安装结构示意图；

图5为高架线路传感器安装结构示意图；

图6为第一监测主机数据传输逻辑图；

图7为第二监测主机数据传输逻辑图；

以上各图中：

1-光纤振动传感器

2-第一监测主机，201-光电信号调理器，202-监测控制模块，203-边缘计算模块；

3-加速度传感器；

4-声压传感器；

5-第二监测主机，501-放大器，502-AD转换模块，503-监测控制模块， 504-边缘计算模块；

6-路由装置；

7-监控平台；

8-可视化终端；

9-轨道；

10-路基；

11-隧道壁；

12-桥壁。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，术语“连接”等，即可以指部件之间的直接连接，直接通信，也可以指部件间的间接连接，间接通信。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不用于暗指相对重要性。

本实用新型提供一种轨道交通振动噪声监控系统，用于轨道车辆、运行轨道的振动数据监控。

监控系统包括：

声压传感器4：设置在轨道9边侧，垂向高度位于轨顶的上方，用于采集声压数据；为了实现较好的采集效果，声压传感器4距离轨顶的较优距离为 1.5m；

加速度传感器3：设置在轨道9边侧，用于采集振动加速度数据；

光纤振动传感器1：设置在轨道9边侧，用于采集振动数据，跟踪车辆运行；

第一监测主机2：与光纤振动传感器1通信，用于获取其采集的传感数据；

第二监测主机3：与声压传感器4、加速度传感器3通信，用于获取二者采集的传感数据；

监控平台：与第一监测主机2和第二监测主机3通信，获取监测数据并进行数据分析。监控平台负责数据分析处理，用于根据声压数据、振动数据分析轨道或列车的运行状态，以方便维护。

本实用新型一些实施例中，进一步提供针对各种类型运行线路的传感器安装结构，参考图3至图5。

图3所示的为地下线路中，各传感器的安装情况：

声压传感器4、加速度传感器3和光纤振动传感器1均安装在隧道壁11 上；隧道壁11呈弧形，各传感器均安装在弧形面上。

更进一步的，在本实用新型一些实施例中：在地下线路中，加速度传感器 3和光纤振动传感器1垂向高度也位于轨顶的上方，且位于声压传感器4的下方。采用这种结构的原因在于，弧形隧道壁11结构会影响传感器信号的接受。具体的，加速度传感器3和光纤振动传感器1可布置在距离钢轨顶面1.25m± 0.25m的高度上，声压传感器4可布置在距离轨顶1.5m的高度上。

图4所示的为地面线路中，各传感器的安装情况：

加速度传感器3、光纤振动传感器1直接安装在轨旁路基10上，声压传感器4经安装架安装在轨旁路基10上，安装架的高度被配置为，使声压传感器4垂向高度位于轨顶的上方。

更进一步的，加速度传感器3、光纤振动传感器1位于水平方向上距离轨道中心线1.5m位置的路基10上。声压传感器4垂直方向上距离轨顶1.5m的位置。

图5所示的为高架线路中，各传感器的安装情况。高架线路包括高架桥路面和位于高架桥路面两侧的桥壁12。声压传感器4安装在纵向桥壁12上，沿高度方向可布置在距离轨顶1.5m的高度上；加速度传感器3和光纤振动传感器1均布置于高架桥路面上，距离轨道中心线1.5±0.25m的位置。

本实用新型一些实施例中，对于地下线路、地面线路和高架线路来说，加速度传感器3间隔布置，声压传感器4间隔布置，光纤振动传感器1连续布置。一台第一监控主机2连接一条光纤振动传感器1，可根据需要设置多台第一监控主机2。

加速度传感器3和声压传感器4布置在相邻轨道结构的连接断面处。这种结构的设计是根据振动数据产生的位置特点和数据采集需求，可以连续监测车辆运行位置。进而监测系统可实时根据全线振动情况跟踪车辆位置，在非车辆出现位置产生异常振动时，可能存在异物入侵，系统发出预警。

本实用新型一些实施例中：对于地下线路、地面线路和高架线路来说，声压传感器4的测控点呈水平设置，朝向车辆，且垂直车辆的行驶方向设置。

本实用新型一些实施例中：对于地下线路、地面线路和高架线路来说，加速度传感器3和光纤振动传感器1位于同一水平高度。

参考图1和图2，为系统数据传输构建示意图。

本实用新型一些实施例中：进一步包括路由装置6，第一监测主机2、第二监测主机5均经过路由装置6与监控平台7通信，监控平台7采用云平台，路由装置6采用5G通信(兼容4G)装置。进一步包括可视化终端8，与监控平台7通信，获取监控平台7的分析数据并可视化显示。

本系统中，光纤振动传感器1属于数字信号传感器，其采用第一监测主机 2即光纤传感器监测主机来进行数据监测。连续分布的光纤传感器1数据可分段汇总后传递至光纤监测主机，并经路由装置6传递至监控平台7。

本实用新型一些实施例中：加速度传感器3和声压传感器4属于模拟信号传感装置。二者成对设置，每对之间间隔设置。加速度传感器3和声压传感器 4连接至第二监测主机5，即模拟信号传感器监测主机。该监测主机数据经路由装置6传递至监控平台7。一台第二监测主机5连接若干加速度传感器3与声压传感器4，可根据需要配置多台第二监测主机5。

进一步参考图6和图7。

第一监测主机4具体包括：光电信号调理器201、监测控制模块202和边缘计算模块203；连续光纤振动传感器1数据接入光信号调理器201,对接受信号进行调理，得到加速度信号，经边缘计算得分析结果。

第二监测主机6包括：放大器501、A/D转换模块502、监测控制模块503 和边缘计算模块504；放大器501将微弱信号进行放大，使其充分利用A/D转换器的满量程分辨率，提高信号信噪比。A/D转换器502将模拟信号转换成与其相对应的数字信号。

监测控制模块对信号进行采集保存，采集模式可以是连续模式、触发模式等，轨道交通列车通过实践较短，通常通过单个监测点的时间为几秒至十几秒，如果采用连续模式，将造成数据量过大，因此采用触发模式，仅采集列车通过时间段数据，节省存储空间。同时，监测控制模块有参数可配制功能，由云端控制下发指令进行采集频率、量程、触发参数、时长等参数设定。

边缘计算模块将采集到的信号进行截取、噪声振动频谱及Z振级与A声级等预处理。

监控平台7可以分析线路振动噪声连续变化情况，一条轨道线路及不同的线路振动与噪声数据可以交叉分析，绘制振动噪声地图，可以对比同一线路不同时段的振动噪声影响，或者不同线路同一时段及不同时段的振动噪声影响，同时跟踪振源与声源的变化趋势，通过可视化终端8显示。

采用本实用新型提供的监测系统，可使城市轨道交通管理部门，实时的掌握某条线路或多条线路的振动噪声辐射状态，跟踪其发展变化趋势，掌握其变化因素，判定其影响程度，在未引起社会影响之前进行有针对性的维护及调整，将突发事件处理转变为状态维护处理，减少运维的投入以及难度，实现实时的绿色交通，有着重要的意义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，包括：

声压传感器：设置在轨道边侧；

加速度传感器：设置在轨道边侧；

光纤振动传感器：布置在轨道边侧，所述光纤振动传感器连续布置；

第一监测主机：与光纤振动传感器通信，用于获取其采集的传感数据；

第二监测主机：与声压传感器、加速度传感器通信，用于获取二者采集的传感数据；

监控平台：与第一监测主机和第二监测主机通信，获取监测数据并进行数据分析。

2.如权利要求1所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于：

对于地下线路：

所述声压传感器、加速度传感器和光纤振动传感器均安装在隧道壁上；

对于地面线路：

所述加速度传感器、光纤振动传感器直接安装在轨旁路基上，所述声压传感器经安装架安装在轨旁路基上，所述安装架的高度被配置为，使声压传感器垂向高度位于轨顶的上方；

对于高架线路：

所述声压传感器、加速度传感器设置在桥面上，所述光纤振动传感器均布置于纵向桥壁。

3.如权利要求1所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述声压传感器垂向高度位于轨顶的上方。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述加速度传感器间隔布置，所述声压传感器间隔布置。

5.如权利要求4所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述加速度传感器和所述声压传感器成对设置。

6.如权利要求4所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述加速度传感器和所述声压传感器布置在相邻轨道结构的连接断面处。

7.如权利要求1至3中任意一项所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，所述声压传感器的测控点朝向车辆，且垂直车辆的行驶方向设置。

8.如权利要求1所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，进一步包括路由装置，所述第一监测主机、所述第二监测主机均经过路由装置与监控平台通信。

9.如权利要求1所述的轨道交通振动噪声监控系统，其特征在于，进一步包括可视化终端，与监控平台通信，获取监控平台的分析数据并可视化显示。

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