一种轨道几何不平顺的检测评估系统技术方案

一种轨道几何不平顺的检测评估系统，它涉及一种检测评估系统。本发明专利技术为解决在轨道交通领域中，轨检车需要人力推行检测，存在检测效率低，检测结果受人工影响而不准确的问题；综合检测车存在造价昂贵且检测时往往要求线路封闭，影响正常交通运营的问题，同时轨检车或综合检测车自身的检测梁松动所导致的检测结果变化往往不易被发觉，从而造成检测结果失真的问题。本发明专利技术包括在轨道上独立行使的机车，安置在机车内的激振系统，控制系统，信号采集系统，导航系统，信号处理系统以及能量供应系统。本发明专利技术无需手工测量即可获得静态不平顺，节约了大量的人力和物力，同时有效提升了检测效率和检测精度。本发明专利技术用于检测轨道几何不平顺。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道几何不平顺的检测评估系统
本专利技术具体涉及一种轨道几何不平顺的检测评估系统，属于轨道交通基础检测设备与检测

技术介绍
轨道交通作为一种交通方式，是国家和地区的经济和社会发展命脉。目前，我国已成为世界上高速铁路运营里程最长、运行速度最快、建设规模最大的国际。近几年，随着我国政府的大力推广，高速铁路已成为中国制造的名片。与此同时，全球对高速铁路以及城际轨道交通的需求也越来越多，“一带一路”的战略构想也正通过国际间的轨道交通徐徐展开。轨道交通市场的不断扩大，加速推进了轨道交通相关领域的技术发展，然而，随着列车车速的提升、载运量的增加以及运输密度的大幅度提高，使得轮轨系统间的动力影响问题变得更为复杂。因此，列车运行的安全性问题越发值得关注。列车线路发生的永久性几何变形导致轨道存在几何偏差，也称为轨道几何不平顺。轨道几何不平顺是车轨系统振动的主要原因，是影响列车运行安全性和稳定性的关键因素，也是轨道结构部件损伤和失效的重要原因。因此，轨道几何不平顺检查一直是轨道检测的必检项目。目前，国内外应用较多的轨道不平顺检测设备，主要是以轨检车和综合检测车为主，轨检车需要人力推行检测，检测效率低，检测结果容易受步行速度、推行平稳程度的影响；综合检测车造价昂贵，且检测时往往要求线路封闭，影响正常交通运营；此外，二者都是基于激光、图像处理等手段的检测原理，然而，铁轨的强反射光、轨道上的泥沙、积雪、垃圾等都将会不同程度地影响图像处理的精度，同时轨检车或综合检测车自身的检测梁松动所导致的检测结果变化往往不易被发觉，从而造成检测结果失真。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轨道几何不平顺的检测评估系统，以解决在轨道交通领域中，轨检车需要人力推行检测，存在检测效率低，检测结果受人工影响而不准确的问题；综合检测车存在造价昂贵且检测时往往要求线路封闭，影响正常交通运营的问题，同时轨检车或综合检测车自身的检测梁松动所导致的检测结果变化往往不易被发觉，从而造成检测结果失真的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种轨道几何不平顺的检测评估系统，它包括在待检测轨道上独立行驶的机车，安置在机车内的激振系统，控制系统，信号采集系统，导航系统和信号处理系统；所述激振系统，用于对行驶中的机车施加连续激振作用，并通过机车将该激振作用传递给待检测的轨道上；所述控制系统，用于控制整个检测评估系统的协调工作，通过控制机车的行驶速度、激振系统的激振频率和激振幅值，使得激振时机车的轮轨与待检测轨道始终保持接触状态；所述信号采集系统，用于采集激振系统作用下机车的动态响应信号以及激振系统与机车之间的传力信号，并将采集到的信号发送给信号处理系统；所述导航系统，用于记录机车的行驶轨迹和行驶速度信息，并将所记录的信息发送给信号处理系统；所述信号处理系统，接收信号采集系统以及导航系统所发送的系统响应信号，根据接收的响应信号获得实测的检测评估系统动态振动响应，比较移动机车轨道耦合数值模型的动态响应同已测得的动态振动响应之间的差别，利用非线性识别算法计算得到轨道静态不平顺的估计值，对列车轨道数值模型进行数值仿真计算，可获得轨道的动态变形，根据静态几何不平顺和轨道动态变形，即可确定轨道的动态几何不平顺。本专利技术具有以下有益效果：一、现有轨检车和综合检测车需要在进行一定数量的手工测量后得到轨道静态不平顺，并在此基础上进行轨道动态变形和轨道动态不平顺的评估工作，本专利技术提供的检测评估系统无需手工测量即可获得静态不平顺，因此，节约了至少40％的人力和物力。二、与现有技术中车辆参数与实际运行车辆存在偏差的缺陷相比，本专利技术是在建立了列车轨道耦合模型的基础上，获得轨道的动态变形，因此，轨道动态变形的评估结果更符合实际情况，可行性更高。三、本专利技术在电力驱动自行检测时，可实现机车无级变速，避免检测评估系统自身振动对轨道动态振动的影响，大幅度提高了检测精度。四、本专利技术可通过牵引车进行牵引检测，也可自行检测，检测效率提高了30％。本专利技术与综合检测车相比，造价低廉，适于普及，对人烟稀少的偏远地区也可使用。附图说明图1为本专利技术的主视结构示意图；图2为本专利技术的俯视结构示意图；图3为本专利技术的工作原理示意图；图4为本专利技术中轨道几何不平顺检测评估系统的分析流程图；图5为本专利技术中轨道几何不平顺检测评估系统的信号处理系统构成图；图6为本专利技术中轨道几何不平顺检测评估系统的简化模型图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式包括在待检测轨道上独立行驶的机车1，安置在机车1内的激振系统2，控制系统3，信号采集系统4，导航系统5和信号处理系统6；所述激振系统2，用于对行驶中的机车1施加连续激振作用，并通过机车1将该激振作用传递给待检测的轨道上；所述控制系统3，用于控制整个检测评估系统的协调工作，通过控制机车1的行驶速度、激振系统2的激振频率和激振幅值，使得激振时机车1的轮轨与待检测轨道始终保持接触状态；所述信号采集系统4，用于采集激振系统2作用下机车1的动态响应信号以及激振系统2与机车1之间的传力信号，并将采集到的信号发送给信号处理系统6；所述导航系统5，用于记录机车1的行驶轨迹和行驶速度信息，并将所记录的信息发送给信号处理系统6；所述信号处理系统6，接收信号采集系统4以及导航系统5所发送的系统响应信号，根据接收的响应信号获得实测的检测评估系统动态振动响应，比较移动机车轨道耦合数值模型的动态响应同已测得的动态振动响应之间的差别，利用非线性识别算法计算得到轨道静态不平顺的估计值，对列车轨道数值模型进行数值仿真计算，可获得轨道的动态变形，根据静态几何不平顺和轨道动态变形，即可确定轨道的动态几何不平顺。本专利技术还包括能量供应系统7，为机车1及整个检测评估系统提供动力源，保证激振系统2，控制系统3，信号采集系统4，导航系统5和信号处理系统6的正常工作。本专利技术中将待检测轨道进行有限元划分，便于轨道的动态几何不平顺的计算。本专利技术中信号采集系统4包括力传感器和加速度传感器，力传感器连接在激振系统2上进行检测，加速度传感器设置在机车1的每个轮的转轴上进行检测。具体实施方式二：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式中所述机车1在待检测轨道上以既定速度自行行驶或机车1通过牵引车牵引行驶，机车1的轮轨间距可根据待检测轨道的类型进行调整。其他结构及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中所述激振系统2设置于机车1的底盘上，并位于底盘的中轴线上，激振系统2的激振端与机车1的底盘相连接。其他结构及连接关系与具体实施方式二相同。具体实施方式四：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式中所述控制系统3通过调整激振系统2的激振频率，使激振频率与轨道局部振动的频率相一致，产生局部模态的共振；通过调整激振系统2的激振幅值，控制激振作用的强弱，保证激振作用产生的变形满足轨道的正常使用要求，对轨道不产生额外损伤。其他结构及连接关系与具体实施方式三相同。具体实施方式五：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式中所述信号采集系统4包括信号获取装置和信号转换装置；所述信号获取装置包括机车用响应信号获取装置和激振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道几何不平顺的检测评估系统，其特征在于：它包括在待检测轨道上独立行使的机车(1)，安置在机车(1)内的激振系统(2)，控制系统(3)，信号采集系统(4)，导航系统(5)和信号处理系统(6)；所述激振系统(2)，用于对行驶中的机车(1)施加连续激振作用，并通过机车(1)将该激振作用传递给待检测的轨道上；所述控制系统(3)，用于控制整个检测系统的协调工作，通过控制机车(1)的行驶速度、激振系统(2)的激振频率和激振幅值，使得激振时机车(1)的轮轨与待检测轨道始终保持接触状态；所述信号采集系统(4)，用于采集激振系统(2)作用下机车(1)的动态响应信号以及激振系统(2)与机车(1)之间的传力信号，并将采集到的信号发送给信号处理系统(6)；所述导航系统(5)，用于记录机车(1)的行驶轨迹和行使速度信息，并将所记录的信息发送给信号处理系统(6)；所述信号处理系统(6)，接收信号采集系统(4)以及导航系统(5)所发送的系统响应信号，根据接收的响应信号获得实测的检测系统动态振动响应，比较移动机车轨道耦合数值模型的动态响应同已测得的动态振动响应之间的差别，利用非线性识别算法计算得到轨道静态不平顺的估计值，对列车轨道数值模型进行数值仿真计算，可获得轨道的动态变形，根据静态几何不平顺和轨道动态变形，即可确定轨道的动态几何不平顺。...

【技术特征摘要】
1.一种轨道几何不平顺的检测评估系统，其特征在于：它包括在待检测轨道上独立行驶的机车(1)，安置在机车(1)内的激振系统(2)，控制系统(3)，信号采集系统(4)，导航系统(5)和信号处理系统(6)；所述激振系统(2)，用于对行驶中的机车(1)施加连续激振作用，并通过机车(1)将该激振作用传递给待检测的轨道上；所述控制系统(3)，用于控制整个检测评估系统的协调工作，通过控制机车(1)的行驶速度、激振系统(2)的激振频率和激振幅值，使得激振时机车(1)的轮轨与待检测轨道始终保持接触状态；所述信号采集系统(4)，用于采集激振系统(2)作用下机车(1)的动态响应信号以及激振系统(2)与机车(1)之间的传力信号，并将采集到的信号发送给信号处理系统(6)；所述导航系统(5)，用于记录机车(1)的行驶轨迹和行使速度信息，并将所记录的信息发送给信号处理系统(6)；所述信号处理系统(6)，接收信号采集系统(4)以及导航系统(5)所发送的系统响应信号，根据接收的响应信号获得实测的检测系统动态振动响应，比较移动机车轨道耦合数值模型的动态响应同已测得的动态振动响应之间的差别，利用非线性识别算法计算得到轨道的静态几何不平顺的估计值，对列车轨道数值模型进行数值仿真计算，可获得轨道的动态变形，根据静态几何不平顺和轨道动态变形，即可确定轨道的动态几何不平顺。2.根据权利要求1所述的一种轨道几何不平顺的检测评估系统，其特征在于，所述机车(1)在待检测轨道上以既定速度自行行驶或机车(1)通过牵引车牵引行驶，机车(1)的轮轨间距可根据待检测轨道的类型进行调整。3.根据权利要求2所述的一种轨道...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁勇，郭丽娜，吴斌，张延哲，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23