一种道岔轨道爬行监测装置及方法与流程

本发明属于铁路电务道岔，具体涉及一种道岔轨道爬行监测装置及方法。

背景技术：

1、道岔是铁路系统的一个重要组成部分，主要用于站场对列车的分行控制。尖轨、心轨与基本轨是构成铁路的基础条件之一，当尖轨、心轨与基本轨之间因温度原因产生热胀冷缩效应或列车运行时冲击尖轨等情况，造成尖轨、心轨与基本轨之间发生相对“爬行”超限时，会直接导致转辙机外锁闭解锁困难或故障，或者导致转辙机表示杆径向位移，致使转辙机卡“缺口”，从而影响列车的安全运行。

2、目前，铁路系统为了解决上述问题，探索性使用较普遍的主要有以下几种监测尖轨“爬行”的技术手段，但是都未能形成产业化产品。相关的轨道爬行监测方法有以下几种：

3、采用激光雷达传感器，在尖轨、基本轨之间安装靶标或喷贴标识。其优点是监测精度较高，缺点是成本高昂，安装复杂，功耗高，且安装在道床中心，对于普速有砟道岔其安装的固定基础容易松动，导致其监测基准偏移。存在传感器的安装固定牢固与可靠性问题，存在传感器连接电缆线牵绊与其电缆线过轨绝缘的持久安全性等一些列问题与隐患。

4、采用磁致伸缩传感器。其优点是监测精度较高，缺点是需要在尖轨与基本轨上安装固定装置，使其能够产生相对位移。再有，其机械结构的防护性能容易受到现场实际恶劣工况的影响，比如在普速有砟道床上，其机械位移机构容易挤入碎石等异物，造成卡阻。其采用电缆线与外部电源供电通信，传感器与钢轨直连，存在钢轨与接触网回流不畅产生的高压泄流风险。存在传感器的安装固定牢固与可靠性问题，存在传感器的防水、防尘密封与机械结构位移磨损之间的平衡性技术难题，存在传感器连接电缆线牵绊与其电缆线过轨绝缘的持久安全性等一些列问题与隐患。

5、采用电涡流传感器。其优点是监测精度较高，缺点是需要在尖轨与基本轨上安装固定装置，使其能够产生相对位移。再有，其机械结构的防护性能容易受到现场实际恶劣工况的影响，比如在普速有砟道床上，其机械位移机构容易挤入碎石等异物，造成卡阻。其采用电缆线与外部电源供电通信，传感器与钢轨直连，存在钢轨与接触网回流不畅产生的高压泄流风险。存在传感器的安装固定牢固与可靠性问题，存在传感器的防水、防尘密封与机械结构位移磨损之间的平衡性技术难题，存在传感器连接电缆线牵绊与其电缆线过轨绝缘的持久安全性等一些列问题与隐患。

6、由于心轨处空间狭小，上述技术手段的产品体积较大，结构较复杂，安装在心轨处非常容易出现问题，所以上述产品对于心轨“爬行”的监测还不能进行真正有效的实际监测。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种道岔轨道爬行监测装置及方法，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种道岔轨道爬行监测装置，包括：

3、超声波测距传感器，所述超声波测距传感器电连接微控制单元，所述微控制单元分别电连接通信模块和供电模块；

4、超声波测距传感器、微控制单元、通信模块和供电模块均固定安装在防护壳内，所述防护壳包括壳体底座，所述壳体底座通过固定结构固定安装在基本轨内侧，且所述超声波测距传感器的探测部分正对监测对象的端面正前方，所述监测对象为尖轨或心轨的任一种；所述装置与基本轨同处等电位状态。

5、在一个可选的实施方式中，所述超声波测距传感器具有温度补偿模块。

6、温度补偿模块用于修正与补偿器件由于温度原因引起的数据漂移或误差，对于超声波传感器，温度误差0.1℃，引起的监测误差为0.04mm。

7、在一个可选的实施方式中，所述装置还包括加速度传感器，所述加速度传感器电连接微控制单元。

8、在一个可选的实施方式中，所述通信模块包括水平极化与垂直极化的专用双极化无线天线、无线通信模块，所述无线通信模块使用无线通信免费开放频段；所述无线通信模块电连接微控制单元。

9、第二方面，本发明提供一种道岔轨道爬行监测方法，包括：

10、微控制单元定期获取超声波测距传感器采集的距离，并计算所述距离与初始距离的距离差；

11、微控制单元将所述距离差与预先设定的第一阈值进行比对，若所述距离差达到第一阈值，则增大距离采集频率，并将采集的距离发送至管理终端；

12、微控制单元将最新距离差与预设的第二阈值进行比对，若所述最新距离差达到所述第二阈值，则向管理终端发送告警提示信息，所述第二阈值大于第一阈值。

13、在一个可选的实施方式中，所述初始距离保存在所述微控制单元的寄存器中。

14、在一个可选的实施方式中，在所述距离差达到第一阈值之后，所述方法还包括：

15、微控制单元对后续采集的距离进行曲线拟合，计算曲线斜率；

16、基于当前距离和所述曲线斜率，预测距离与初始距离的差值达到第二阈值的时间；

17、若所述时间达到设定的时间阈值，则向管理终端发送风险提示信息。

18、在一个可选的实施方式中，所述方法还包括：

19、微控制单元获取加速度传感器采集的振动信号，并将所述振动信号与预先存储的振动阈值进行比对，若所述振动信号超过所述振动阈值则向管理终端发送振动告警提示信息。

20、本发明的有益效果在于，本发明提供的道岔轨道爬行监测装置及方法，能够实现对道岔尖轨或心轨爬行的精准监测和风险及时上报，且体积小、结构简单，能够稳定安装在轨道内侧，适应铁路的复杂工况。

21、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种道岔轨道爬行监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声波测距传感器具有温度补偿模块。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括加速度传感器，所述加速度传感器电连接微控制单元。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信模块包括水平极化与垂直极化的专用双极化无线天线、无线通信模块，所述无线通信模块使用无线通信免费开放频段；所述无线通信模块电连接微控制单元。

5.一种道岔轨道爬行监测方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始距离保存在所述微控制单元的寄存器中。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述距离差达到第一阈值之后，所述方法还包括：

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结本发明涉及铁路电务道岔技术领域，具体提供一种道岔轨道爬行监测装置及方法，包括：超声波测距传感器，所述超声波测距传感器电连接微控制单元，所述微控制单元分别电连接通信模块和供电模块；超声波测距传感器、微控制单元、通信模块和供电模块均固定安装在防护壳内，所述防护壳包括壳体底座，所述壳体底座通过固定结构固定安装在基本轨内侧，且所述超声波测距传感器的探测部分正对监测对象的端面正前方，所述监测对象为尖轨或心轨的任一种；所述装置与基本轨同处等电位状态。本发明能够实现对道岔尖轨或心轨爬行的精准监测和风险及时上报，且体积小、结构简单，能够稳定安装在轨道内侧，适应铁路的复杂工况。技术研发人员：郭海平,马研,卢立清,顾涤非,王瑞,申振,刘涛,赵萍受保护的技术使用者：济南铁路天龙高新技术开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/6