基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统，包括轨道上拱高度差检测单元、WiFi网关单元和服务器单元；其中，轨道上拱高度差检测单元通过无线通信方式与WiFi网关单元连接，WiFi网关单元通过WiFi无线通信方式与服务器单元连接。本实用新型专利技术通过轨道上拱高度差检测单元采集铁路轨道实时数据，并通过WiFi网关单元将采集到的数据发送给服务器单元，从而实现对高速铁路长大隧道轨道上拱情况的实时监控。本实用新型专利技术可以实现全天候实时检测，检测周期短；各模块成本低，能耗低，绿色环保；本系统可以安装在偏远山区隧道内，可极大地扩展检测范围，及时发现险情，具有较好的应用前景。

On line detection system for the arch of High Speed Railway Long Tunnel Based on Railway Communication bearing network

The utility model discloses a high-speed railway communication network based on tunnel rail arch online detection system, including track arch height difference detection unit, WiFi gateway unit and server unit; wherein the track arch height difference detection unit is connected with the WiFi gateway through the wireless communication unit, WiFi gateway unit connection with the server through WiFi wireless communication unit. The utility model collects the real-time data of railway track through the track height difference detection unit, and sends the collected data to the server unit through the WiFi gateway unit, so as to realize the real-time monitoring of the track of the high-speed rail tunnel. The utility model can realize all-weather real-time detection and short detection period. Each module has low cost, low energy consumption and environmental protection. The system can be installed in remote mountain tunnels, which can greatly expand the detection range and detect danger in time, and has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统
本技术涉及无砟轨道上拱检测
，特别是涉及一种基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统。
技术介绍
高速铁路，简称高铁，根据中国国家铁路局的规定，是指设计开行时速250公里以上(含预留)、初期运营时速200公里以上的客运列车专线铁路。我国的高速铁路一般采用无砟轨道，无砟轨道是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构，与有砟轨道相比，无砟轨道避免了飞溅道砟，具有平顺性好、稳定性好、使用寿命长、耐久性好、维修工作少等优势。随着高速铁路的建设发展，无砟轨道铺设里程不断增加。但是伴随着运量的增长和运营年限的延长，隧道内整体道床和轨道的病害相继产生并发展，其中轨道上拱给行车的舒适性和安全性带来了巨大的隐患。目前主要通过人工操作轨检车进行隧道内轨道上拱检测，不仅检测周期长，成本高，占用轨道资源并产生噪声；而且因为是人工检测，所以对于偏远地区轨道检测的操作难度极大。同时由于对于轨道上拱情况不是实时监控，数据提供不及时，使检查数据在指导维修方面滞后，从而使隧道轨道结构不能及时得到修复。
技术实现思路
本技术为了克服轨道上拱情况不能实时监控以及通过人工方式对偏远地区轨道检测较为困难等问题，提供了一种基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统，该检测系统通过激光传感器采集隧道内轨道高度差信息，并通过WiFi网关将采集到的高度差信息反馈给服务器单元，从而判断轨道上拱情况，及时发现长大隧道轨道上拱带来的风险。一种基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统，包括轨道上拱高度差检测单元、WiFi网关单元和服务器单元；所述轨道上拱高度差检测单元包括第一嵌入式处理器模块、激光发射模块、激光接收模块和第一无线通信模块，其中，所述第一嵌入式处理器模块通过通用输入/输出端口连接所述激光发射模块、激光接收模块和第一无线通信模块；所述WiFi网关单元包括第二嵌入式处理器模块、第二无线通信模块和WiFi模块，其中，所述第二嵌入式处理器模块通过通用输入/输出端口连接所述第二无线通信模块和WiFi模块；所述轨道上拱高度差检测单元通过所述第一无线通信模块与所述WiFi网关单元中的所述第二无线通信模块相连接，所述WiFi网关单元通过所述WiFi模块与所述服务器单元相连接；所述检测系统包括至少两个轨道上拱高度差检测单元；所述轨道上拱高度差检测单元安装于轨道底部，并且每隔30m进行安装。其中，第一嵌入式处理器模块用于通过激光接收模块不断地采集轨道上拱高度差，并将获取到的数据通过第一无线通信模块进行传输；第二嵌入式处理器模块用于对第二无线通信模块接收到的由轨道上拱高度差检测单元发送到WiFi网关单元的数据进行汇总，并将获取到的数据通过WiFi模块进行传输。轨道上拱高度差检测单元用于实时采集激光信号并读取轨道上拱状态信息，通过无线通信方式与WiFi网关单元相连接，并将数据汇总到WiFi网关单元；WiFi网关单元则用于将检测单元汇总过来的数据通过WiFi通信方式发送给服务器单元；服务器单元根据接收到的实时数据，可以描绘出铁路各路段的轨道上拱曲线，当轨道上拱程度超过阈值时，发出报警提示。同时，将检测单元安装在轨道底部不会影响列车的正常行驶，不占用轨道资源，而且因为检测单元可以随轨道上拱而发生变化，所以能够更加及时准确地采集到轨道上拱高度差变化数据，使系统获得更为精确的检测数据。可选的，所述激光发射模块为红光激光器，通过通用输入/输出端口与所述第一嵌入式处理器模块相连接。该激光发射器模块用于向后方的轨道上拱高度差检测单元发送激光。可选的，所述激光接收模块为激光接收器，通过通用输入/输出端口与所述第一嵌入式处理器模块相连接。该激光接收模块用于接收前方的轨道上拱高度差检测单元发送的激光，用于判断轨道是否平整。其中，等距离安装在轨道底部的多个轨道上拱高度差检测单元组成检测阵列，阵列中的每个轨道上拱高度差检测单元都向其后方相邻的轨道上拱高度差检测单元发送激光，并接收其前方相邻的轨道上拱高度差检测单元发送过来的激光，各个轨道上拱高度差检测单元根据接收到的激光信息获取与前方相邻的轨道上拱高度差检测单元的高度差信息，并将高度差信息逐级传递给处于检测阵列终端位置的轨道上拱高度差检测单元，处于阵列终端位置的轨道上拱高度差检测单元将汇集的高度差信息发送给WiFi网关单元，WiFi网关单元将上述信息发送给服务器单元，由此服务器单元可以实时获取到精确的轨道上拱高度差数据，从而准确及时地发现可能存在的轨道上拱情况带来的安全风险。可选的，所述第一无线通信模块和第二无线通信模块均为NRF24L01无线通信模块，所述WiFi模块为ESP8266WiFi模块。其中，NRF24L01无线通信模块用于各轨道上拱高度差检测单元的通信，并使轨道上拱高度差检测单元与WiFi网关单元相连接；ESP8266WiFi模块用于WiFi网关单元与服务器单元之间的通信。可选的，所述检测系统进一步包括报警单元，所述报警单元与所述服务器单元相连接。其中，该报警单元用于当轨道上拱程度超过阈值时，发出报警提示。该报警单元为现有技术中常用的报警装置，例如声光报警器等。可选的，当所述激光接收模块为激光接收器时，所述激光接收器由至少两个激光接收管构成。其中，当激光接收模块为激光接收器时，该激光接收器可以由至少两个激光接收管在竖直方向上等间隔排列所组成的激光接收阵列构成，不同位置的激光接收管对应不同的轨道上拱偏移距离。当该激光接收器接收到前方相邻检测单元发送过来的激光时，可以通过获取感应到激光的激光接收管的位置直接得到对应的轨道上拱偏移距离，该过程无需进行复杂的运算，使得轨道上拱偏移距离数据的获得更加方便快捷。有益效果本技术提供了一种基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统，采用激光技术在线测量单位距离内轨道的高度差，通过NRF24L01无线通信模块将采集到的数据逐级传送汇集至处于阵列终端位置的检测单元，处于终端位置的检测单元通过NRF24L01无线通信模块与WiFi网关单元相连，WiFi网关单元通过ESP8266WiFi模块连接到铁路通信网，从而将数据传送至服务器。相对于传统隧道内轨道上拱检测设备轨检车，本技术安装在轨基两侧，不占用轨道资源，白天夜间均可检测；可实现实时在线检测，检测周期短；基于铁路通信承载网，可将数据实时发送到工作人员的终端，实现办公室内远程检测，降低人力成本；装置各单元模块成本低，耗电量少，能耗低，绿色环保；系统可安装在偏远山区的隧道内，使检测范围大大增大。附图说明图1是本技术实施例中的系统通信示意图；图2是本技术实施例中的系统结构示意图；图3是本技术实施例中轨道上拱高度差检测单元阵列的部署示意图；图4是本技术实施例中轨道上拱高度差检测单元的外形示意图；图5是本技术实施例中轨道上拱高度差检测单元中激光接收模块的结构示意图。具体实施方式下面将结合实施例和附图对本技术做进一步说明。如图1所示，一种基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统100，包括轨道上拱高度差检测单元10、WiFi网关单元20和服务器单元30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统，其特征在于，包括轨道上拱高度差检测单元、WiFi网关单元和服务器单元；所述轨道上拱高度差检测单元包括第一嵌入式处理器模块、激光发射模块、激光接收模块和第一无线通信模块，其中，所述第一嵌入式处理器模块通过通用输入/输出端口连接所述激光发射模块、激光接收模块和第一无线通信模块；所述WiFi网关单元包括第二嵌入式处理器模块、第二无线通信模块和WiFi模块，其中，所述第二嵌入式处理器模块通过通用输入/输出端口连接所述第二无线通信模块和WiFi模块；所述轨道上拱高度差检测单元通过所述第一无线通信模块与所述WiFi网关单元中的所述第二无线通信模块相连接，所述WiFi网关单元通过所述WiFi模块与所述服务器单元相连接；所述检测系统包括至少两个轨道上拱高度差检测单元；所述轨道上拱高度差检测单元安装于轨道底部，并且间隔30m进行安装。

【技术特征摘要】
1.一种基于铁路通信承载网的高速铁路长大隧道轨道上拱在线检测系统，其特征在于，包括轨道上拱高度差检测单元、WiFi网关单元和服务器单元；所述轨道上拱高度差检测单元包括第一嵌入式处理器模块、激光发射模块、激光接收模块和第一无线通信模块，其中，所述第一嵌入式处理器模块通过通用输入/输出端口连接所述激光发射模块、激光接收模块和第一无线通信模块；所述WiFi网关单元包括第二嵌入式处理器模块、第二无线通信模块和WiFi模块，其中，所述第二嵌入式处理器模块通过通用输入/输出端口连接所述第二无线通信模块和WiFi模块；所述轨道上拱高度差检测单元通过所述第一无线通信模块与所述WiFi网关单元中的所述第二无线通信模块相连接，所述WiFi网关单元通过所述WiFi模块与所述服务器单元相连接；所述检测系统包括至少两个轨道上拱高度差检测单元；所述轨道上拱高度差检测单元安装于轨道底部，并且间隔30m进行安装。2.根据权利要求1所述的基于铁路通信承载网的高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦卓星，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43