轨道扣件系统工作状态实时监测装置和系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种轨道扣件系统工作状态实时监测装置和系统。该装置包括传感器模块和信号接收模块，传感器模块包括加速度传感器、应变片和位移传感器中的至少一个；信号接收模块包括相应地加速度传感器适配器、应变片适配器和位移传感器适配器中的至少一个；数据采集器；数据存储器；以及数据无线收发器，其中加速度传感器适配器为加速度传感器供电并采集来自其的加速度数据；应变片适配器为应变片供电并采集来自其的应变数据；位移传感器适配器为位移传感器供电并采集来自其的位移数据；数据采集器收集来自各适配器的数据，并存储在数据存储器中，实时地通过数据无线收发器发送，以供分析确定该扣件系统的工作状态。

Real time monitoring device and system for track fastener system working state

The utility model discloses a real-time monitoring device and system for the working state of a rail fastening system. The device comprises a sensor module and a signal receiving module, the sensor module comprises an acceleration sensor, strain gauge and displacement sensor in at least one; the signal receiving module includes the acceleration sensor adapter, strain gauge and displacement sensor adapter adapter in at least one; data acquisition; data storage; and wireless data transceiver, wherein the acceleration sensor adapter for acceleration sensor and power supply from the acceleration data acquisition; strain gauge and strain gauge adapter for power supply from the strain data acquisition adapter; displacement sensor is a displacement sensor and power supply from the displacement data acquisition; data acquisition data collected from the adapter, and stored in the data memory, real-time data by wireless the transceiver transmits, for analysis to determine the buckling The working state of the piece system.

【技术实现步骤摘要】
轨道扣件系统工作状态实时监测装置和系统
本技术涉及轨道交通
，特别涉及一种轨道扣件系统工作状态实时监测装置和系统。
技术介绍
我国高铁、城市地铁、城际铁路等轨道交通行业发展迅猛，在国民经济建设中发挥了重大作用。截止2016年9月全国高铁总里程达到2万公里，占世界60％以上。高铁列车在极大地方便了人们日常出行的同时，也对轨道交通设施本身提供了更高的要求。轨道扣件系统是无缝轨道中一个关键部件。随着列车运行速度的不断上升，扣件弹条的力学环境变得更加恶劣：振动加速度量级增大，高频段能量显著增加。这些变化增大了弹条机械疲劳损伤与失效的风险。目前在各个运行的轨道线路中因振动量级过大导致的弹条断裂失效时有发生。弹条忽然断裂会严重影响线路运行安全，增加线路维护保养成本。当前还没有一个很好的办法来监测弹条的工作状态，原因有：a.扣件系统动力学特性复杂；b.监控用传感器技术难度大，对环境适应性要求较高；c.单一类型的测量不能准确的评价工作状态，必须多类型传感器协同工作；d.全线实时监测，数据量极大，对大数据分析处理解决方案要求高；智能监测解决方案，涉及专业领域较多，对跨专业合作要求高。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供了一种智能型轨道扣件系统振动监测装置和系统。该装置和系统可以有效的监测弹条的工作状态，准确预报潜在失效弹条的位置，在弹条发生失效之前作出预警，避免出现突然破坏，保障轨道安全运营，降低轨道维护成本。本技术第一方面公开了一种轨道扣件系统工作状态实时监测装置，包括传感器模块，包括用于测量扣件弹条加速度的加速度传感器、用于测量扣件弹条应变的应变片和用于测量扣件弹条位移的位移传感器中的至少一个；信号接收模块，包括相应地，加速度传感器适配器、应变片适配器和位移传感器适配器中的至少一个；数据采集器；数据存储器；以及数据无线收发器，其中加速度传感器适配器为加速度传感器供电并采集来自其的加速度数据；应变片适配器为应变片供电并采集来自其的应变数据；位移传感器适配器为位移传感器供电并采集来自其的位移数据；数据采集器收集来自各适配器的数据，并存储在数据存储器中，实时地通过数据无线收发器发送，以供分析确定该扣件系统的工作状态。在一个实施例中，当所述传感器模块包括加速度传感器时，所述监测装置还包括传感器安装基座，测量所使用的传感器通过传感器安装基座直接安装在扣件弹条上。在一个实施例中，除了加速度数据、应变数据以及位移数据至少之一外，所述信号接收模块还记录进行测量的传感器的信号所在弹条的编号。在一个实施例中，所述信号接收模块还记录测量日期及时间。在一个实施例中，加速度传感器被安装为使得至少确保能够测量扣件弹条竖直方向上加速度信号；应变片固定在弹条应力集中区域上；位移传感器安装在弹条最大竖直方向位移的位置。在一个实施例中，所述数据采集器具有工作和休眠两种工作模式，当列车即将通过时，以加速度传感器测量的扣件弹条振动加速度信号的一时域幅值为触发量，数据采集器进入工作模式开始记录数据，非工作情况下处于休眠模式。在一个实施例中，所述加速度传感器适配器与所述数据采集器集成为一个加速度信号采集功能面板，负责加速度数据的采集；和/或所述应变片适配器与所述数据采集器集成为一个应变信号采集功能面板，负责应变数据的采集；和/或所述位移传感器适配器与所述数据采集器集成为一个位移信号采集功能面板，负责位移数据的采集。本技术第二方面公开了一种轨道扣件系统工作状态实时监测系统，包括根据本技术第一方面所述的轨道扣件系统工作状态实时监测装置；数据基站；数据分析处理器；以及终端模块，其中数据无线收发器将收集的数据发送给数据基站，数据基站通过专用网络将数据发送给数据分析处理器进行分析，根据扣件系统特征变化，判断扣件弹条工作状态，当出现扣件弹条工作状态异常时，向终端模块发送预警信号。本技术的有益效果如下：通过本技术的装置和系统，能达到如下技术效果至少之一：可以直接、准确、快速的发现扣件系统失效，直接指出失效位置；可及时发现扣件系统潜在的缺陷，提供失效预警，最终可对扣件的使用健康状态进行智能预测；自动化程度高，可极大地降低轨道维护成本，提高全线轨道运营安全性。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为根据本技术一个实施例的轨道扣件系统工作状态实时监测装置及包括其的系统的示意图；图2为根据本技术一个实施例的信号接收模块示意图；图3为根据本技术一个实施例的实时监测系统的逻辑层示意图；以及图4示出根据本技术一个实施例的轨道扣件系统工作状态监测方法。具体实施方式为了更清楚地说明本技术，下面结合优选实施例和附图对本技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。参考图1，示处本技术一个实施例的轨道扣件系统工作状态实时监测装置1，包括传感器模块10和信号接收模块20。传感器模块10包括用于测量扣件弹条加速度的加速度传感器100、用于测量扣件弹条应变的应变片105(其也是一种传感器)以及用于测量扣件弹条位移的位移传感器110、以及传感器安装基座(或工装)115，传感器通过传感器安装基座115直接安装在扣件弹条2上。信号收发模块20包括加速度传感器适配器200、应变片适配器205、位移传感器适配器210、数据采集器215、数据存储器220和数据无线收发器225。其中加速度传感器适配器200为加速度传感器100供电并采集来自其的加速度数据；应变片适配器205为应变片105供电并采集来自其的应变数据；位移传感器适配器210为位移传感器110供电并采集来自其的位移数据。数据采集器215收集来自各适配器的数据，并存储在数据存储器220中，实时地通过数据无线收发器225发送，以供分析确定该扣件系统的工作状态。通过本技术的装置，可及时发现扣件系统潜在的缺陷，提供失效预警，最终可对扣件的使用健康状态进行智能预测。在一个具体示例中，信号收发模块20记录的信息包括：传感器测量的加速度、应变和位移，传感器信号所在弹条的编号(弹条位置)，测量日期及时间等。加速度传感器100安装的位置和方式足够好的话，能够测量(X,Y,Z)三个方向的弹条加速度，然而，在本技术的一个具体示例中，加速度传感器100被安装为使得至少确保能够测量扣件弹条竖直方向上加速度信号即可。在一个具体示例中，加速度传感器100及加速度传感器安装基座115的总质量不超过0.03kg。在一个具体示例中，应变片105以粘贴的方式固定在弹条应力集中区域上，本领域技术人员根据现场实际情况和经验能够知道弹条应力集中区域的位置。在一个具体示例中，位移传感器110通常安装在可测量弹条最大竖直方向位移的位置，本领域技术人员根据现场实际情况和经验能够知道弹条最大竖直方向位移的位置。进一步地，加速度传感器100、应变片105的有效频率范围优选地为10-3000Hz，容差为±10％。位移传感器115的有效频率范围优选地为10-1000Hz，容差为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道扣件系统工作状态实时监测装置，其特征在于，包括传感器模块，包括用于测量扣件弹条加速度的加速度传感器、用于测量扣件弹条应变的应变片和用于测量扣件弹条位移的位移传感器中的至少一个；信号接收模块，包括相应地，加速度传感器适配器、应变片适配器和位移传感器适配器中的至少一个；数据采集器；数据存储器；以及数据无线收发器，其中加速度传感器适配器为加速度传感器供电并采集来自其的加速度数据；应变片适配器为应变片供电并采集来自其的应变数据；位移传感器适配器为位移传感器供电并采集来自其的位移数据；数据采集器收集来自各适配器的数据，并存储在数据存储器中，实时地通过数据无线收发器发送，以供分析确定该扣件系统的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种轨道扣件系统工作状态实时监测装置，其特征在于，包括传感器模块，包括用于测量扣件弹条加速度的加速度传感器、用于测量扣件弹条应变的应变片和用于测量扣件弹条位移的位移传感器中的至少一个；信号接收模块，包括相应地，加速度传感器适配器、应变片适配器和位移传感器适配器中的至少一个；数据采集器；数据存储器；以及数据无线收发器，其中加速度传感器适配器为加速度传感器供电并采集来自其的加速度数据；应变片适配器为应变片供电并采集来自其的应变数据；位移传感器适配器为位移传感器供电并采集来自其的位移数据；数据采集器收集来自各适配器的数据，并存储在数据存储器中，实时地通过数据无线收发器发送，以供分析确定该扣件系统的工作状态。2.根据权利要求1所述的轨道扣件系统工作状态实时监测装置，其特征在于，当所述传感器模块包括加速度传感器时，所述监测装置还包括传感器安装基座，测量所使用的传感器通过传感器安装基座直接安装在扣件弹条上。3.根据权利要求1所述的轨道扣件系统工作状态实时监测装置，其特征在于，除了加速度数据、应变数据以及位移数据至少之一外，所述信号接收模块还记录进行测量的传感器的信号所在弹条的编号。4.根据权利要求3所述的轨道扣件系统工作状态实时监测装置，其特征在于，所述信号接收模块还记录测量日期及时间。5.根据权利要求1所述的轨道扣件系统工作状...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴景深，
申请(专利权)人：铭鲸创新科技有限公司，
类型：新型
国别省市：中国香港,81