一种铁路线路质量动态检测系统和方法与流程

本发明涉及铁路线路检测，具体为一种铁路线路质量动态检测系统和方法。

背景技术：

1、轨道线路是冶金铁路运输必不可少的组成部分，若出现故障，会导致铁路运输线路中断公司主体生产停产，安全及经济损失很大。铁路高低指的是沿铁路行车方向线路竖向的平顺性，当铁路线路出现高低不平顺时，机车轮对对线路不平顺地方的低处位置会产生极大的撞击力，从而使道床发生形变，然后再次加剧铁路线路的高低不平，轻则降低机车驾驶人员的舒适度，重则影响机车行车安全发生掉道事故。随着既有铁路使用年限的增加，线路高低不平顺病害已经成为影响铁路质量的主要病害。

2、现有技术不管是用于解决三点弦测法无法检测特定波长的四点弦测法的检测方法，还是从速度、长波、短波等全方位的高速铁路钢轨平顺度动态检测方法和装置，或者是通过仿真来获取轨道不平顺评价参数的检测方法，还是用于测量铁路线路长波不平顺的激光测量装置，存在以下问题：

3、一是，都是检查线路不平顺问题的相对静态的数据，即达到事前确定峰值，或者与事先测定的标准值的比较，来判断线路是否平顺，但是我们线路不平顺本身是一个变化的过程，本身会存在不是一次就达到确定为不平顺的峰值，无法分析钢轨平顺度的变化趋势，为钢轨不平顺的治理提供判定依据；

4、二是，现有技术大多关注在准确地检测线路是否有不平顺问题本身，但是在铁路线路中，不仅是要检查线路是否存在不平顺问题，还要确定线路隐患发生的地点、时间，这很重要；

5、三是，现有技术不管是布置车速传感器或激光测量装置等设备，是需要投入大量费用维护难度高，不适用于冶金低速重载铁路；

6、四是，现有技术大多针对高速铁路，而没有针对冶金铁路专门的检测技术及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种铁路线路质量动态检测系统和方法，用于解决上述技术问题中的至少一个。

2、基于本发明说明书的一方面，提供一种铁路线路质量动态检测系统，包括：

3、定位装置：设置于机车上，用于周期性获取水平位置数据和海拔数据；

4、车载运算处理器：用于基于相邻时间点对应的海拔数据计算机车的海拔速率，并根据海拔速率筛选出铁路线路上的异常点位；

5、服务器：设置于机房，用于存储水平位置数据、海拔数据和异常点位数据；

6、通讯装置：设置于机车上，用于将水平位置数据、海拔数据和异常点位数据传输至服务器；

7、用户终端：用于根据水平位置数据和海拔数据构建电子地图，并在电子地图上标注出异常点位。

8、在上述技术方案中，通过车载定位装置获取机车的某一个点位在不同的时刻的水平位置数据和海拔数据并传输至车载运算处理器，车载运算处理器基于预存的算法计算海拔速率并进一步筛选出异常点位，将上述数据通过通讯装置发送至服务器存储，用户终端从服务器获取数据并构建和实时显示电子地图。

9、进一步地，所述定位装置为北斗rtk定位装置。北斗rtk定位装置与北斗卫星之间进行数据传输，以获得水平位置数据和海拔数据。

10、进一步地，所述水平位置数据和海拔数据为rtk固定解数据。rtk固定解数据具有厘米级别的数据精度，提升检测的准确性。

11、进一步地，所述用户终端包括：

12、数据获取模块：用于从服务器获取水平位置数据、海拔数据和异常点位数据；

13、绘图模块：用于绘制铁路线路的电子地图；

14、标注模块：用于在电子地图上标注出异常点位；

15、显示模块：用于显示电子地图。

16、进一步地，所述用户终端还包括病害等级评估模块，用于基于异常点位对应的海拔速率评估异常点位的病害等级。

17、进一步地，所述通讯装置为4g或5g通讯芯片。4g或5g通讯芯片具有较快的数据传输速度，提升了整个检测流程的实时性。

18、基于本发明说明书的另一方面，提供一种铁路线路质量动态检测方法，包括：

19、周期性获取水平位置数据和海拔数据；

20、基于相邻时间点对应的海拔数据计算机车的海拔速率，并根据海拔速率筛选出铁路线路上的异常点位：

21、基于水平位置数据和海拔数据构建电子地图，并在电子地图上标注出异常点位。

22、在上述技术方案中，基于机车车体的一个点位在不同时间点上的海拔高度变化速率(即海拔速率)检测海拔高度变换异常的点位(即异常点位)，并基于异常点位、水平位置数据和海拔数据绘制铁路线路的电子地图，以实现对铁路线路的可视化实时检测。

23、进一步地，所述海拔速率的计算方法包括：

24、

25、式中：vi为车头从ti-1时刻到ti时刻的海拔速率，hi为车头在ti时刻的海拔高度，i≥1，且i为整数。

26、进一步地，所述根据海拔速率筛选出铁路线路上的异常点位的方法包括：

27、获取铁路线路无病害时铁路线路全线海拔速率差平均值

28、

29、式中：n≥2，且n为整数；v'j为铁路线路无病害时计算得到的tj-1时刻到tj时刻的海拔速率；

30、当铁路线路当前时刻对应的海拔速率vi与海拔速率差平均值的差值大于阈值时，则将当前时刻对应的点位作为异常点位。

31、进一步地，所述方法还包括：对异常点位进行评估，并将评估结果标注在电子地图上。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

33、(1)本发明提供的一种铁路线路质量动态检测系统，通过车载定位装置获取机车的某一个点位在不同的时刻的水平位置数据和海拔数据并传输至车载运算处理器，车载运算处理器基于预存的算法计算海拔速率并进一步筛选出异常点位，将上述数据通过通讯装置发送至服务器存储，用户终端从服务器获取数据并构建电子地图并实时显示电子地图。本发明用定位原理来进行检测铁路线路病害情况，动态监测线路情况，成本低使用方便，能自动生成病害点位置区域，方便线路维修人员快速排查隐患。

34、(2)本发明利用北斗卫星定位进行定位，能有效提高病害点定位精度，提高现场作业人员维护效率，做到精准定修，及时消除隐患。

35、(3)本发明实现将每一辆运行机车都当成线路检测专用设备，通过对某一个病害点多个机车经过时检测数据的统计分析，对这个病害点进行综合判断，提高检测精度与正确性。

36、(4)本发明提供的一种铁路线路质量动态检测方法，基于机车车体的一个点位在不同时间点上的海拔高度变化速率(即海拔速率)检测海拔高度变换异常的点位(即异常点位)，并基于异常点位、水平位置数据和海拔数据绘制铁路线路的电子地图，以实现对铁路线路技术状况的可视化实时检测。

技术特征：

1.一种铁路线路质量动态检测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种铁路线路质量动态检测系统，其特征在于，所述定位装置为北斗rtk定位装置。

3.根据权利要求2所述的一种铁路线路质量动态检测系统，其特征在于，所述水平位置数据和海拔数据为rtk固定解数据。

4.根据权利要求1所述的一种铁路线路质量动态检测系统，其特征在于，所述用户终端包括：

5.根据权利要求4所述的一种铁路线路质量动态检测系统，其特征在于，所述用户终端还包括病害等级评估模块，用于基于异常点位对应的海拔速率评估异常点位的病害等级。

6.根据权利要求1所述的一种铁路线路质量动态检测系统，其特征在于，所述通讯装置为4g或5g通讯芯片。

7.一种铁路线路质量动态检测方法，基于如权利要求1-6任一项所述的一种铁路线路质量动态检测系统实现，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种铁路线路质量动态检测方法，其特征在于，所述海拔速率的计算方法包括：

9.根据权利要求8所述的一种铁路线路质量动态检测方法，其特征在于，所述根据海拔速率筛选出铁路线路上的异常点位的方法包括：

10.根据权利要求9所述的一种铁路线路质量动态检测方法，其特征在于，所述方法还包括：对异常点位进行评估，并将评估结果标注在电子地图上。

技术总结本发明公开一种铁路线路质量动态检测系统和方法，该系统包括：定位装置，设置于机车上，用于周期性获取水平位置数据和海拔数据；车载运算处理器，用于基于相邻时间点对应的海拔数据计算机车的海拔速率，并根据海拔速率筛选出铁路线路上的异常点位；服务器，设置于机房，用于存储水平位置数据、海拔数据和异常点位数据；通讯装置，设置于机车上，用于将水平位置数据、海拔数据和异常点位数据传输至服务器；用户终端，用于根据水平位置数据和海拔数据构建电子地图，并在电子地图上标注出异常点位。本发明利用定位原理来进行检测铁路线路病害情况，动态监测线路情况，成本低使用方便，能自动生成病害点位置区域。技术研发人员：罗涛,程志波,张炜,杨荧,伍丛林,杨林受保护的技术使用者：宝武集团鄂城钢铁有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/5