[发明专利]铁路道岔状态动态检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及轨道道岔检测技术，尤其是涉及一种针对综合检测列车轴箱加速度的铁路道岔状态动态检测方法及装置。

背景技术

长期以来，道岔与钢轨接头、曲线并称为轨道结构的三大薄弱环节。无缝线路的发展以及曲线轨道的加强逐渐改善了轨道结构的工作条件，致使道岔成为铁路轨道的最薄弱环节，成为限制行车速度的关键设备。特别在高速客运专线上，道岔的安全性尤为重要。除设计和施工外，对道岔的检测与维护也是个重要任务。目前我国的道岔维修都为人工故障后的维修，在高速线路上，道岔一旦出现故障将严重影响铁路的运营，甚至会发生灾难性的事故。另外，为保证列车和线路的运营效率，高速运行的列车要求对线路的维护和维修次数越少越好、时间越短越好。由于我国铁路目前尚无对道岔实施行之有效的动态监测手段，道岔的日常维护和故障道岔的维修，势必占用较多的运营时间。

目前对高速铁路道岔的检测分为静态检测和动态检测，其中静态检查包括安装地面道岔监测系统和人工检测，动态检测包括道岔区的轨道几何不平顺检测和车辆动态响应检测。国外高速铁路对道岔状态的实时监测比较重视，研制开发了相应的地面道岔监测系统，如德国、法国、俄罗斯等，监控的数据有尖轨位置、转辙机电流、电压、各牵引点的转换力、转换时间、最小轮缘槽、钢轨纵向力、钢轨温度等。中国高速铁路具有里程长、道岔数量多的特点，对所有的道岔实行地面监测是不现实的，只能对少数几组道岔进行抽样性监测。道岔人工静态检查的项目包括轨距、水平、支距、高低、轨向、尖轨与基本轨间隙、心轨与翼轨间隙、尖轨各控制断面相对于基本轨高差、心轨各控制断面相对于翼轨高差等几何不平顺和结构参数。静态检测周期一般较长，每月1遍或每季度1遍，难以满足道岔状态实时监测的需要；此外，静态检查难以发现多种因素，如尖轨降低值和接头不平度，耦合引起的道岔病害。利用轨道几何检测系统可以对轨道不平顺，包括高低、轨向、水平、三角坑、轨距进行检测；但其检测波长通常在3～120m之间，难以分析道岔处的短波状态对高速铁路轨道-车辆系统运行的可靠性的影响。在车辆运行中，利用测力轮对测定的轮轨间横向力和垂向力，以及由其计算得到的脱轨系数和减载率，可以分析道岔的安全状态。但测力轮对的价格较高，使用寿命较短，安装不像加速度传感器那样方便，因此国内外都只有少数检测车安装测力轮对设备，而且仅在情况比较复杂，需对轨道不平顺影响直接确认时使用。

轴箱直接与轮对相连，轨道不平顺通过轮对直接传递到轴箱上。假设把轮对近似地看成是刚性结构，则轴箱加速度能直接反映轨道短波不平顺所引起的外界的激扰力对车辆动力学的影响。目前，国内外在利用轴箱加速度诊断钢轨磨耗方面已开展了大量的研究工作，其都是直接利用轴箱加速度幅值分析道岔状态对车辆-轨道系统可靠性的影响，然而这样会碰到两个问题：

（1）轴箱加速度幅值随机性强：一般采用轴箱加速度的高频成分评判道岔状态，对应几乎相同的工况，在同一道岔处，轴箱加速度的幅值可能相差1倍以上；

（2）轴箱加速度的特征参数的差异性大：轴箱加速度的特征参数随车辆、方向、速度的变化而变化，而且可能相差1个数量级，导致绝对阈值难以确定。

因此，目前尚未有可行的利用轴箱加速度进行道岔状态动态检测的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路道岔状态动态检测方法及装置，以提供一种利用轴箱加速度的移动有效值的峰值因子对道岔状态进行动态检测的可行技术方案。

为达到上述目的，本发明提供了一种铁路道岔状态动态检测方法，包括以下步骤：

获取综合检测列车在整个轨道线路上的轴箱加速度；

计算所述轴箱加速度的移动有效值的峰值因子，并基于道岔参数从中找出所述轨道线路上的道岔所对应的峰值因子；

将所述道岔所对应的峰值因子与预设的归一化峰值因子阈值进行比较，并根据比较结果判断所述道岔的状态性能。

本发明的铁路道岔状态动态检测方法，所述计算所述轴箱加速度的移动有效值的峰值因子，具体包括以下步骤：

计算所述轴箱加速度的移动有效值；

根据预设的有效值均值与速度的拟合曲线获得任意速度等级下的有效值均值；

将所述移动有效值比上对应速度等级下的有效值均值，得到对应的峰值因子。

本发明的铁路道岔状态动态检测方法，所述计算轴箱加速度的移动有效值，具体包括：

设轴箱加速度为{x_i,i=1,2,…N}，其中，N表示采样点数；