[發(fā)明專利]一種鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)及其敲擊檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110307867.8
• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN102416970A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王五一;王晉剛;王立新;王菲菲;周寶慶;時洪光;劉秉一;李春芳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京安通偉業(yè)鐵路工務(wù)技術(shù)有限公司;濟(jì)南軌道交通裝備有限責(zé)任公司
• 主分類號: B61K9/10
• 分類號: B61K9/10;G01N29/04
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

1.一種鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，其包括：與工務(wù)相關(guān)的診斷基站內(nèi)監(jiān)測的鐵路岔區(qū)的鋼軌側(cè)面或底面安裝有敲擊單元(1)、信號采集傳感器組(2)、列車通過感應(yīng)裝置(3)，和安裝在鐵路鋼軌旁邊的信號放大器(4)、控制單元(5)以及安裝在與工務(wù)相關(guān)的診斷室內(nèi)的上位機(jī)(6)，所述敲擊單元(1)和列車通過感應(yīng)裝置(3)均通過線路與控制單元(5)相連，信號采集傳感器組(2)經(jīng)信號放大器(4)與控制單元(5)相連，控制單元(5)與上位機(jī)(6)相連。

2.如權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述安裝于鋼軌側(cè)面或底面的敲擊單元(1)是用來實現(xiàn)對鋼軌側(cè)面或底面的敲擊，敲擊時能夠產(chǎn)生8K～10K頻率的信號。

3.如權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述安裝于鋼軌側(cè)面或底面的信號采集傳感器組(2)包括兩個聲傳感器或振動傳感器，一個聲傳感器或振動傳感器安裝于靠近敲擊單元(1)的鋼軌側(cè)面或底面上，另一個聲傳感器或振動傳感器安裝在鋼軌道岔的另一檢測端，敲擊單元(1)敲擊時，兩個傳感器同時接收信號，利用兩個傳感器接收的信號幅值特征值之間的關(guān)系來判斷鋼軌的健康情況，同時安裝在敲擊單元(1)處的傳感器可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行自檢，自檢通過安裝在敲擊單元(1)處的傳感器有無信號來進(jìn)行。

4.如權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述安裝于鋼軌側(cè)面或底面的列車通過感應(yīng)裝置(3)為若干個接近開關(guān)或聲傳感器或振動傳感器。

5.如權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述安裝在鐵路鋼軌旁邊的信號放大器(4)是由依次相連的一個跟隨器、一個加法器及一個反相比例放大器組成，該信號放大器(4)能將信號采集傳感器組(2)的高阻抗變換為低阻抗，便于遠(yuǎn)距離傳輸，信號放大器根據(jù)需要調(diào)節(jié)放大倍數(shù)以適應(yīng)不同現(xiàn)場狀況。

6.如權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述安裝在鐵路鋼軌旁邊的控制單元(5)包括以ARM?Cortex-M3為核心的處理器，用于采集信號采集傳感器組(2)信號且與所述處理器相連的A/D轉(zhuǎn)換器，用于驅(qū)動敲擊單元(1)工作且與所述處理器相連的固態(tài)繼電器，所述處理器與上位機(jī)通過RS485接口或無線通信接口進(jìn)行通訊，控制單元(5)具備可擴(kuò)展功能。

7.如權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述安裝在與工務(wù)相關(guān)的診斷室內(nèi)的上位機(jī)(6)與控制單元(5)之間采用RS485接口或者采用無線通信形式傳輸數(shù)據(jù)，上位機(jī)(6)的控制界面設(shè)有圖形顯示區(qū)、設(shè)備和鋼軌的狀態(tài)報警區(qū)。

8.一種采用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)的鋼軌斷裂在線敲擊檢測方法，其特征是，包括以下步驟：

1)列車通過感應(yīng)裝置(3)自動檢測列車通過，并發(fā)送檢測信號給控制單元(5)；

2)控制單元(5)在接收到列車通過感應(yīng)裝置(3)發(fā)出的信號后延時1～3分鐘后，控制敲擊單元(1)敲擊鋼軌，敲擊單元(1)敲擊鋼軌產(chǎn)生8K～10K固定頻率的信號；

3)通過信號采集傳感器組(2)采集敲擊單元(1)產(chǎn)生的聲信號或振動信號，并傳輸?shù)娇刂茊卧?5)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理；

4)根據(jù)數(shù)據(jù)分析處理的信號特征判斷鋼軌健康狀況，并將判斷鋼軌健康狀況的結(jié)果上傳到安裝在與工務(wù)相關(guān)的診斷室內(nèi)的上位機(jī)(6)。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述步驟1)中列車通過檢測是依靠安裝于鋼軌側(cè)面或底面的列車通過感應(yīng)裝置(3)的3個接近開關(guān)或聲傳感器或振動傳感器來實現(xiàn)的，3個接近開關(guān)或聲傳感器或振動傳感器安裝在一組道岔上；判斷方法為：當(dāng)任意一個接近開關(guān)或聲傳感器或振動傳感器測到信號表示列車進(jìn)入該組道岔區(qū)，當(dāng)其余兩個接近開關(guān)或聲傳感器或振動傳感器中的任意一個出現(xiàn)N次通斷現(xiàn)象后出現(xiàn)常斷開狀態(tài)時，表示列車已經(jīng)通過該組道岔，延時1～3分鐘進(jìn)行系統(tǒng)啟動，其中，N表示一列火車的車輪對數(shù)。

10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述步驟3)中控制單元(5)進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析處理依靠信號采集傳感器組(2)采集信號的幅值差特征來進(jìn)行分析；初安裝時，先通過自學(xué)習(xí)的功能對待檢健康鋼軌進(jìn)行信號幅值差特征值的選取，即采集信號采集傳感器組(2)的若干次數(shù)據(jù)采集，對于采集到的多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終取出此系統(tǒng)監(jiān)測鋼軌的正常時的特征值，并存儲做為判定的基值，當(dāng)檢測到的幅值差低于基值的10％～20％時為預(yù)警提示，幅值差為正常檢測基礎(chǔ)值的20％～30％時為斷裂報警。