地铁钢轨伤损在线监测系统的制作方法

本发明属于钢轨伤损检测，涉及一种钢轨伤损监测系统，尤其涉及一种地铁钢轨伤损在线监测系统。

背景技术：

1、近年来，我国地铁交通得到高速发展，钢轨作为地铁运行中的重要组成部分，其安全问题至关重要。钢轨发生伤损的原因主要有：温差导致因热胀冷缩而产生的压力或拉力、列车行驶中碾压、自然灾害和部分人为破坏等。

2、在现有的钢轨伤损监测方法中，通常采用人工通过探伤工具进行检测，检测方法为非在线的定期检测；或者仅有断轨在线监测方法。在地铁行业中，使用的比较多的是人工探伤工具检测或定期轨道检测车的方法，由于地铁的车速慢，主要在地下区间，发生断轨的概率非常低；但是又由于地铁的通车频率高，钢轨发生伤损的概率远远超于铁路线路。

3、有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的地铁钢轨伤损监测方式，以便克服现有地铁钢轨伤损监测方式存在的上述至少部分缺陷。

技术实现思路

1、本发明提供一种地铁钢轨伤损在线监测系统，可根据地铁钢轨运行的现状，监测钢轨发生伤损的现象，为地铁运营单位实现一个更完善的钢轨伤损监测预警目标。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

3、一种地铁钢轨伤损在线监测系统，所述地铁钢轨伤损在线监测系统包括：服务器、至少两个轨旁监测设备、电力线载波通信协议转换设备及至少四个换能器；

4、所述服务器通过电力线载波通信协议转换设备连接各轨旁监测设备，每个轨旁监测设备连接两个换能器，两个换能器分别密贴在地铁轨道的左股钢轨和右股钢轨上；

5、所述轨旁监测设备用以根据采集周期采集地铁钢轨参数，并将获取的参数发送至所述服务器；

6、所述服务器将采集参数数据与对比标准数据进行比对；当发现采集参数超出标准参数的设定阀值范围时，进行伤损位置定位；根据伤损位置定位的结果，发送钢轨伤损信息至所述服务器。

7、作为本发明的一种实施方式，所述轨旁监测设备用以接收服务器的命令，通过换能器对钢轨的伤损情况进行检测，并能标定钢轨发生伤损的位置；

8、所述电力线载波通信协议转换设备用以将服务器的网络通信协议转换为电力线载波通信协议，并发送至轨旁监测设备；同时将轨旁监测设备通过电力线载波通信模块发送的信息转换为网络协议，发送至服务器；

9、所述换能器用以将轨旁监测设备发送的电能信号转换成为机械波，传导至钢轨上；同时可以将从钢轨上接收到的机械波转换成电能信号发送给轨旁监测设备。

10、作为本发明的一种实施方式，所述换能器设有支撑机构，换能器通过支撑机构紧密的密贴在钢轨上，使得机械波信号传导至钢轨上。

11、作为本发明的一种实施方式，所述电力线载波通信模块放置在轨旁设备内，并通过串口与轨旁监测设备的主控芯片连接，负责接收和发送轨旁监测设备之间或轨旁监测设备与服务器之间的数据信息。

12、作为本发明的一种实施方式，所述服务器包括：正常钢轨参数标定模块、钢轨伤损循环检测模块、钢轨伤损位置判定模块及钢轨伤损预警模块；

13、所述正常钢轨参数标定模块用以通过发送标定参数命令至轨旁监测设备，通过轨旁监测设备对正常钢轨进行参数标定，并接收轨旁监测设备所发送的标定参数，并保存；

14、所述钢轨伤损循环检测模块用以通过设定好的时长周期，定时循环向轨旁监测设备发送钢轨伤损检测命令，并接收轨旁监测设备发回的钢轨伤损检测参数，并保存；

15、所述钢轨伤损位置判定模块用以接收到轨旁监测设备发送来的钢轨存在伤损情况的数据后，向轨旁监测设备发送钢轨伤损定位判定命令，并接收轨旁监测设备发回的钢轨伤损位置判定信息，当服务器收到轨旁监测设备发送的钢轨伤损定位数据时，会分析轨旁监测设备a和轨旁监测设备b上报的钢轨伤损位置判定数据，当钢轨伤损位置在轨旁监测设备a或者轨旁监测设备b的监测范围时，会在直接给出伤损的比较精确的位置判定，当钢轨钢轨伤损位置即不在轨旁监测设备a的监测范围内，又不在轨旁监测设备b的监测范围内时，服务器将自动将轨旁监测设备a和轨旁监测设备b之间的距离扣除左右两个设备的监测范围，给出钢轨伤损位置的参考距离范围，此时伤损的位置范围模糊，位置范围只能确定为一个距离的区间内；服务器最终完成确认钢轨伤损的位置范围参数，并保存；

16、所述钢轨伤损预警模块用以通过钢轨伤损位置判定模块获得钢轨伤损位置参数，生成预警信息数据，并发送出预警信息。

17、作为本发明的一种实施方式，所述轨旁监测设备包括主控电路、双换能器信号发送接收电路、钢轨温湿度传感电路、串口通信电路及液晶屏显示电路；

18、所述主控电路分别连接双换能器信号接收发送电路、钢轨温湿度传感电路、串口通信电路、液晶屏显示电路；主控电路根据接收到服务器的指令，对所连接的电路进行操控，实现系统各项功能；

19、所述钢轨温湿度传感电路用以采集钢轨实时温湿度，并将温湿度参数传递给主控电路，由于换能器在钢轨上发送的信号特性会根据钢轨温湿度的变化有所改变；向主控电路提供一钢轨温湿度值，作为主控电路对信号进行运算时的辅助参数；

20、所述双换能器信号发送接收电路分别连接地铁轨道左右股钢轨的换能器，分别向钢轨的左股、右股发送信号或接收信号；

21、所述串口通信电路用以连接电力线载波通信模块，实现与相邻监测设备以及服务器的通信；所述液晶屏显示电路用以显示主控电路处理的数据结果。

22、作为本发明的一种实施方式，所述轨旁监测设备还包括按键电路；所述按键电路用以实现主控电路与使用者交互，主控电路接收使用者通过按键传递的信息，并通过显示屏电路将结果显示。

23、作为本发明的一种实施方式，所述轨旁监测设备通过换能器发送和接收信号，有两种工作模式：

24、(1)单发单收工作模式，轨旁监测设备通过换能器将信号发送至钢轨上，在发送信号的时候，不接收信号；当发送完信号后，转入接收信号模式，仅接收其他轨旁设备发送来的信号；

25、(2)自发自收工作模式，轨旁监测设备通过换能器将信号发送至钢轨上，发送信号的同时，也接收信号；

26、这两种工作模式由于能耗的不同，在单发单收模式下，信号的发送距离会比较远，距离为自发自收模式距离的2倍；在正常情况下，轨旁监测设备选用单发单收工作模式，当发生钢轨伤损异常时，更换为自发自收的工作模式。

27、本发明的有益效果在于：本发明提出的地铁钢轨伤损在线监测系统，可根据地铁钢轨运行的现状，监测钢轨发生伤损的现象，为地铁运营单位实现一个更完善的钢轨伤损监测预警目标。

技术特征：

1.一种地铁钢轨伤损在线监测系统，其特征在于，所述地铁钢轨伤损在线监测系统包括：服务器、至少两个轨旁监测设备、电力线载波通信协议转换设备及至少四个换能器；

2.根据权利要求1所述的地铁钢轨伤损在线监测系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的地铁钢轨伤损在线监测系统，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的地铁钢轨伤损在线监测系统，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的地铁钢轨伤损在线监测系统，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的地铁钢轨伤损在线监测系统，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的地铁钢轨伤损在线监测系统，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的地铁钢轨伤损在线监测系统，其特征在于：

技术总结本发明揭示了一种地铁钢轨伤损在线监测系统，包括服务器、至少两个轨旁监测设备、电力线载波通信协议转换设备及至少四个换能器；服务器通过电力线载波通信协议转换设备连接各轨旁监测设备，每个轨旁监测设备连接两个换能器，两个换能器分别密贴在地铁轨道的左股钢轨和右股钢轨上；轨旁监测设备根据采集周期采集地铁钢轨参数，并将获取的参数发送至服务器；服务器将采集参数数据与对比标准数据进行比对；当发现采集参数超出标准参数的设定阀值范围时，进行伤损位置定位；根据伤损位置定位的结果，发送钢轨伤损信息至服务器。本发明可根据地铁钢轨运行的现状，监测钢轨发生伤损的现象，为地铁运营单位实现一个更完善的钢轨伤损监测预警目标。技术研发人员：张健丰,姚湘静,田刚,范景祥,刘明荐,姚雪琴,宋培城受保护的技术使用者：中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/24