[发明专利]轨道扣件系统工作状态实时监测装置、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种轨道扣件系统工作状态实时监测装置、系统和方法。

背景技术

我国高铁、城市地铁、城际铁路等轨道交通行业发展迅猛，在国民经济建设中发挥了重大作用。截止2016年9月全国高铁总里程达到2万公里，占世界60％以上。高铁列车在极大地方便了人们日常出行的同时，也对轨道交通设施本身提供了更高的要求。

轨道扣件系统是无缝轨道中一个关键部件。随着列车运行速度的不断上升，扣件弹条的力学环境变得更加恶劣：振动加速度量级增大，高频段能量显著增加。这些变化增大了弹条机械疲劳损伤与失效的风险。目前在各个运行的轨道线路中因振动量级过大导致的弹条断裂失效时有发生。弹条忽然断裂会严重影响线路运行安全，增加线路维护保养成本。

当前还没有一个很好的办法来监测弹条的工作状态，原因有：

a.扣件系统动力学特性复杂；

b.监控用传感器技术难度大，对环境适应性要求较高；

c.单一类型的测量不能准确的评价工作状态，必须多类型传感器协同工作；

d.全线实时监测，数据量极大，对大数据分析处理解决方案要求高；

智能监测解决方案，涉及专业领域较多，对跨专业合作要求高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种智能型轨道扣件系统振动监测装置、系统和监测方法。该装置、系统和方法可以有效的监测弹条的工作状态，准确预报潜在失效弹条的位置，在弹条发生失效之前作出预警，避免出现突然破坏，保障轨道安全运营，降低轨道维护成本。

本发明第一方面公开了一种轨道扣件系统工作状态实时监测装置，包括

传感器模块，包括

用于测量扣件弹条加速度的加速度传感器、用于测量扣件弹条应变的应变片和用于测量扣件弹条位移的位移传感器中的至少一个；

信号接收模块，包括

相应地，加速度传感器适配器、应变片适配器和位移传感器适配器中的至少一个；

数据采集器；

数据存储器；以及

数据无线收发器，

其中加速度传感器适配器为加速度传感器供电并采集来自其的加速度数据；应变片适配器为应变片供电并采集来自其的应变数据；位移传感器适配器为位移传感器供电并采集来自其的位移数据；数据采集器收集来自各适配器的数据，并存储在数据存储器中，实时地通过数据无线收发器发送，以供分析确定该扣件系统的工作状态。

在一个实施例中，当所述传感器模块包括加速度传感器时，所述监测装置还包括传感器安装基座，测量所使用的传感器通过传感器安装基座直接安装在扣件弹条上。

在一个实施例中，除了加速度数据、应变数据以及位移数据至少之一外，所述信号接收模块还记录进行测量的传感器的信号所在弹条的编号。

在一个实施例中，所述信号接收模块还记录测量日期及时间。

在一个实施例中，加速度传感器被安装为使得至少确保能够测量扣件弹条竖直方向上加速度信号；应变片固定在弹条应力集中区域上；位移传感器安装在弹条最大竖直方向位移的位置。

在一个实施例中，所述数据采集器具有工作和休眠两种工作模式，当列车即将通过时，以加速度传感器测量的扣件弹条振动加速度信号的一时域幅值为触发量，数据采集器进入工作模式开始记录数据，非工作情况下处于休眠模式。

在一个实施例中，所述加速度传感器适配器与所述数据采集器集成为一个加速度信号采集功能面板，负责加速度数据的采集；和/或所述应变片适配器与所述数据采集器集成为一个应变信号采集功能面板，负责应变数据的采集；和/或所述位移传感器适配器与所述数据采集器集成为一个位移信号采集功能面板，负责位移数据的采集。

本发明第二方面公开了一种轨道扣件系统工作状态实时监测系统，包括根据本发明第一方面所述的轨道扣件系统工作状态实时监测装置；

数据基站；

数据分析处理器；以及

终端模块，

其中数据无线收发器将收集的数据发送给数据基站，数据基站通过专用网络将数据发送给数据分析处理器进行分析，根据扣件系统特征变化，判断扣件弹条工作状态，当出现扣件弹条工作状态异常时，向终端模块发送预警信号。

本发明第三方面公开了一种使用本发明第二方面所述的系统进行轨道扣件系统工作状态监测的方法，包括步骤

S1：使用监测装置，获得扣件弹条监测数据；

S2：将所述监测数据通过数据基站发送到数据分析处理器；以及