[發明專利]軌道扣件系統工作狀態實時監測裝置、系統和方法

在審

• 申請號: 201710057286.0
• 申請日: 2017-01-26
• 公開（公告）號: CN106891914A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 吳景深
• 申請（專利權）人: 銘鯨創新科技有限公司
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08;G08C17/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 付生輝,張雪梅

技術領域

本發明涉及軌道交通技術領域，特別涉及一種軌道扣件系統工作狀態實時監測裝置、系統和方法。

背景技術

我國高鐵、城市地鐵、城際鐵路等軌道交通行業發展迅猛，在國民經濟建設中發揮了重大作用。截止2016年9月全國高鐵總里程達到2萬公里，占世界60％以上。高鐵列車在極大地方便了人們日常出行的同時，也對軌道交通設施本身提供了更高的要求。

軌道扣件系統是無縫軌道中一個關鍵部件。隨著列車運行速度的不斷上升，扣件彈條的力學環境變得更加惡劣：振動加速度量級增大，高頻段能量顯著增加。這些變化增大了彈條機械疲勞損傷與失效的風險。目前在各個運行的軌道線路中因振動量級過大導致的彈條斷裂失效時有發生。彈條忽然斷裂會嚴重影響線路運行安全，增加線路維護保養成本。

當前還沒有一個很好的辦法來監測彈條的工作狀態，原因有：

a.扣件系統動力學特性復雜；

b.監控用傳感器技術難度大，對環境適應性要求較高；

c.單一類型的測量不能準確的評價工作狀態，必須多類型傳感器協同工作；

d.全線實時監測，數據量極大，對大數據分析處理解決方案要求高；

智能監測解決方案，涉及專業領域較多，對跨專業合作要求高。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種智能型軌道扣件系統振動監測裝置、系統和監測方法。該裝置、系統和方法可以有效的監測彈條的工作狀態，準確預報潛在失效彈條的位置，在彈條發生失效之前作出預警，避免出現突然破壞，保障軌道安全運營，降低軌道維護成本。

本發明第一方面公開了一種軌道扣件系統工作狀態實時監測裝置，包括

傳感器模塊，包括

用于測量扣件彈條加速度的加速度傳感器、用于測量扣件彈條應變的應變片和用于測量扣件彈條位移的位移傳感器中的至少一個；

信號接收模塊，包括

相應地，加速度傳感器適配器、應變片適配器和位移傳感器適配器中的至少一個；

數據采集器；

數據存儲器；以及

數據無線收發器，

其中加速度傳感器適配器為加速度傳感器供電并采集來自其的加速度數據；應變片適配器為應變片供電并采集來自其的應變數據；位移傳感器適配器為位移傳感器供電并采集來自其的位移數據；數據采集器收集來自各適配器的數據，并存儲在數據存儲器中，實時地通過數據無線收發器發送，以供分析確定該扣件系統的工作狀態。

在一個實施例中，當所述傳感器模塊包括加速度傳感器時，所述監測裝置還包括傳感器安裝基座，測量所使用的傳感器通過傳感器安裝基座直接安裝在扣件彈條上。

在一個實施例中，除了加速度數據、應變數據以及位移數據至少之一外，所述信號接收模塊還記錄進行測量的傳感器的信號所在彈條的編號。

在一個實施例中，所述信號接收模塊還記錄測量日期及時間。

在一個實施例中，加速度傳感器被安裝為使得至少確保能夠測量扣件彈條豎直方向上加速度信號；應變片固定在彈條應力集中區域上；位移傳感器安裝在彈條最大豎直方向位移的位置。

在一個實施例中，所述數據采集器具有工作和休眠兩種工作模式，當列車即將通過時，以加速度傳感器測量的扣件彈條振動加速度信號的一時域幅值為觸發量，數據采集器進入工作模式開始記錄數據，非工作情況下處于休眠模式。

在一個實施例中，所述加速度傳感器適配器與所述數據采集器集成為一個加速度信號采集功能面板，負責加速度數據的采集；和/或所述應變片適配器與所述數據采集器集成為一個應變信號采集功能面板，負責應變數據的采集；和/或所述位移傳感器適配器與所述數據采集器集成為一個位移信號采集功能面板，負責位移數據的采集。

本發明第二方面公開了一種軌道扣件系統工作狀態實時監測系統，包括根據本發明第一方面所述的軌道扣件系統工作狀態實時監測裝置；

數據基站；

數據分析處理器；以及

終端模塊，

其中數據無線收發器將收集的數據發送給數據基站，數據基站通過專用網絡將數據發送給數據分析處理器進行分析，根據扣件系統特征變化，判斷扣件彈條工作狀態，當出現扣件彈條工作狀態異常時，向終端模塊發送預警信號。

本發明第三方面公開了一種使用本發明第二方面所述的系統進行軌道扣件系統工作狀態監測的方法，包括步驟

S1：使用監測裝置，獲得扣件彈條監測數據；

S2：將所述監測數據通過數據基站發送到數據分析處理器；以及