一种道岔尖心轨折断监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的一种道岔尖心轨折断监测系统及方法，首先利用夹具工装在被测的尖轨\心轨上安装传感器用于发射信号和采集信号，通过SMA同轴线缆连接到轨旁设备的信号发射装置和数据采集设备上；利用工控机启动数据采集设备准备数据采集，控制信号发射装置通过将断轨监检测信号发射到钢轨表面上，断轨信号在钢轨表面上进行传播，数据采集设备利用钢轨上的接收传感器完成完成断轨监测信号的采集，将采集的断轨监测信号存储到工控机设备中，并进行数据分析，分析完成的结果通过4G路由/交换机推送到服务器和客户端。实现了尖轨/心轨的轨底贯穿、轨头贯穿、钢轨折断断轨监测；实现了高速道岔尖轨\心轨的在线实时断轨监测。岔尖轨\心轨的在线实时断轨监测。岔尖轨\心轨的在线实时断轨监测。

【技术实现步骤摘要】
一种道岔尖心轨折断监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及铁路轨道的断轨监测
，具体为用于一种道岔尖心轨折断监测系统及方法。

技术介绍

[0002]现有技术中对于断轨监测的技术，主要有以下几种，基于轨道电路技术的监测系统是当监测区段内无列车通过且钢轨完整时，由两根钢轨和轨道继电器构成电流回路，使轨道电路继电器衔铁吸起，前接点闭合，信号开放；当轨道电路区段内有钢轨断裂情况发生时，接收器处的轨道继电器由于信号电流消失而释放，区段内轨道电路显示红光带提示断轨。另外一种是基于非线性及时的道岔断轨监测系统由传感器套件、通信网络、监测分机、监测主机及客户端端等组成，可实现岔区钢轨裂纹断轨、钢轨健康状态等多项监测功能，实时评估道岔的工作状态，并就状态异常提供报警信息，以保障列车行车安全。通过定制传感器实现岔区钢轨实时高频采集，基于超声波在弹性材料中的传输理论实时监测采集信号中断轨信号的有无及频次来研判钢轨断轨情况并报警。
[0003]但是目前的这些技术方案，都普遍存在着成本高昂，存在窗口期，不能实时连续且的进行监测，监测灵敏度差、精度差等问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术存在的不足，专利技术人设计了一种新的检测系统和方法，实现了以低成本的硬件规格，具有连续对轨道的实时监测，不受外界环境影响且精准度高的功能。
[0005]具体的，本专利技术是这样实现的：一种道岔尖心轨折断监测方法，包括以下步骤：步骤S1、在被测的尖轨或心轨上安装好用于发射和采集信号的传感器，所述传感器通过线缆连接信号发射装置和数据采集设备；步骤S2、信号发射装置对钢轨表面发射断轨监测信号，断轨信号通过传感器发射并在钢轨表面上传播；步骤S3、所述数据采集设备采集断轨监测信号；步骤S4、所述数据采集设备将采集到的回流断轨监测信号传输至工控设备进行数据分析，步骤S5、分析完成后的结果数据通过网络推送至服务器和客户端。
[0006]本专利技术的另一方面，还公开了一种道岔尖心轨折断监测系统，于包括：至少一组传感器通过夹具工装安装在被测的尖轨或心轨上，用于发射和采集信号；所述传感器通过线缆连接信号发射装置和数据采集设备；信号发射装置能持续对钢轨表面发射波形断轨监测信号，断轨信号通过传感器发射并在钢轨表面上传播；数据采集设备，能接收钢轨上的传感器每次接收到的回流断轨监测信号，并能传输至工控设备进行数据分析；工控设备，用于控制信号发射装置发射监测信号，能接收数据采集设备发送的数据，并对接收的数据进行分析，分析完成后的结果数据通过网络推送至服务器和客户端。
[0007]本专利技术的工作原理和有益效果介绍：通过安装在轨尖、轨心等轨道部位上的传感器分别进行发射和接收，获取到经过铁轨本身一段距离后的波形数据，对这些波形数据进
行实时监测，本专利技术通过主动信号发射的方式，能够解决需要列车激励的缺陷，通过设备自身发射信号，做到24小时进行在线监测；本专利技术自身可通过调整阈值大小的方式做到精度对轨头贯穿、轨底贯穿和钢轨折断进行监测；本专利技术设备自身发射的断轨监测信号是表面波的机械振动波信号，与天气等环境无关，与监测对象的本身材质和形状有关；解决了环境因素的影响；由于设备安装的时需要进行标定，解决了监测对象本身材质和形状带来的不确定性问题。本专利技术实现了尖轨/心轨的轨底贯穿、轨头贯穿、钢轨折断断轨监测；实现了高速道岔尖轨\心轨的在线实时断轨监测，发生断轨后5钟内能够发出报警；通过实时在线断轨监测系统，降低了人力成本和维护成本；针对尖轨\心轨道岔的断轨监测系统，降低了设备的成本，有利于大面积的推广和维护。
附图说明
[0008]图1为本专利技术的道岔尖心轨折断监测方法步骤示意图；
[0009]图2为本专利技术的道岔尖心轨折断监测系统的信号发射装置原理框图；
[0010]图3为本专利技术的道岔尖心轨折断监测系统构成示意图；
[0011]图4为本专利技术的道岔尖心轨折断监测系统使用状态示意图；
[0012]图5为图4中A部分的放大示意图和传感器安装方式示意图；
具体实施方式
[0013]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0014]实施例1：一种道岔尖心轨折断监测方法，对存盘的数据进行算法分析，检测钢轨是否断轨。算法运用了数据对比、滤波模型(处理信号)，基于标定的基础信号数据判断尖轨、心轨是否断裂。具体包括以下步骤：
[0015]步骤S1、在被测的尖轨或心轨上安装好用于发射和采集信号的传感器，所述传感器通过线缆连接信号发射装置和数据采集设备；传感器及轨旁设备安装好以后，通过信号发射装置和数据采集设备采集信号进行基础标定，确定当前尖轨、心轨的状态；
[0016]步骤S2、信号发射装置对钢轨表面发射断轨监测信号，断轨信号通过传感器发射并在钢轨表面上传播；通过连续多次的发射相同的信号，并进行高通滤波，和求均值确定一个准确的基础状态；
[0017]步骤S3、所述数据采集设备采集断轨监测信号；
[0018]步骤S4、所述数据采集设备将采集到的回流断轨监测信号传输至工控设备进行数据分析，标定信号确定以后，通过定期(可配置，最低1分钟)发射固定的信号并采集回收信号与基础信号进行对比；
[0019]步骤S5、分析完成后的结果数据通过网络推送至服务器和客户端。新采集的信号与基础信号的相似性低于阈值(可配置)，则发出信息
[0020]优选地，发射装置内存储有波形数据，需要输出时能调用所述波形数据，写入波形缓存SRAM中，FPGA通过读取SRAM中波形数据实时写入到DAC中，最终实现波形的输出。
[0021]优选地，所述步骤S4中，对回流断轨监测信号的数据分析还包括：将尖轨或心轨的回流断轨监测信号的数据进行滤波模型处理，与标定的基础信号数据进行比较，若差异超过断轨阈值，则发送断裂报警消息。
[0022]优选地，所述基础信号数据的确定包括以下步骤：通过信号发射装置和数据采集设备采集信号进行基础标定，确定当前尖轨、心轨的状态；通过连续多次的发射相同的信号，并进行高通滤波，和求均值确定一个准确的基础状态作为基础信号数据；所述标定信号基础信号数据确定后，通过定期发射固定的信号并采集回收信号与基础信号进行对比；新采集的信号与基础信号的相似性低于阈值，则发出警报信号。基础信号数据的确定包括以下步骤：读入单次的回流断轨监测信号数据，进行理想高通滤波和频散计算，进行内存存储；
[0023]其中，理想高通滤波为：
[0024][0025]连续重复多次发送断轨监测信号数据，重复上述步骤后，进行求均值，求均值过程中剔除多余异常的数据，采用均方差的方式：
[0026][0027]其中：observerd表示多长的平均值，predicted表示单次数据值；当MSE大于0.5则进行剔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种道岔尖心轨折断监测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1、在被测的尖轨或心轨上安装好用于发射和采集信号的传感器，所述传感器通过线缆连接信号发射装置和数据采集设备；步骤S2、信号发射装置对钢轨表面发射断轨监测信号，断轨信号通过传感器发射并在钢轨表面上传播；步骤S3、所述数据采集设备采集断轨监测信号；步骤S4、所述数据采集设备将采集到的回流断轨监测信号传输至工控设备进行数据分析，步骤S5、分析完成后的结果数据通过网络推送至服务器和客户端。2.根据权利要求1所述的道岔尖心轨折断监测方法，其特征在于所述发射装置内存储有波形数据，需要输出时能调用所述波形数据，写入波形缓存SRAM中，FPGA通过读取SRAM中波形数据实时写入到DAC中，最终实现波形的输出。3.根据权利要求1所述的道岔尖心轨折断监测方法，其特征在于，所述步骤S4中，对回流断轨监测信号的数据分析还包括：将尖轨或心轨的回流断轨监测信号的数据进行滤波模型处理，与标定的基础信号数据进行比较，若差异超过断轨阈值，则发送断裂报警消息。4.根据权利要求3所述的道岔尖心轨折断监测方法，其特征在于，所述基础信号数据的确定包括以下步骤：通过信号发射装置和数据采集设备采集信号进行基础标定，确定当前尖轨、心轨的状态；通过连续多次的发射相同的信号，并进行高通滤波，和求均值确定一个准确的基础状态作为基础信号数据；所述标定信号基础信号数据确定后，通过定期发射固定的信号并采集回收信号与基础信号进行对比；新采集的信号与基础信号的相似性低于阈值，则发出警报信号。5.根据权利要求4所述的道岔尖心轨折断监测方法，其特征在于，所述基础信号数据的确定包括以下步骤：读入单次的回流断轨监测信号数据，进行理想高通滤波和频散计算，进行内存存储；其中，理想高通滤波为：连续重复多次发送断轨监测信号数据，重复上述步骤后，进行求均值，求均值过程中剔除多余异常的数据，采用均方差的方式：其中：observerd表示多长的平均值，predicted表示单次数据值；当MSE大于0.5则进行剔除；连续累计上述过程N次，累计得到基础的状态数据；N＝200基础模板数据S...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铁军，王新华，撒英，吴志刚，母其权，魏强，姜洪波，孔月，刘传良，洪兵章，赵鑫，王鹏翔，张胜强，蒋忠辉，康俊龙，
申请(专利权)人：中国铁路昆明局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：