CN114235030A - 一种轨道减振垫监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道减振垫监测***及方法，为了解决无法实现植入式监测减振垫的情况，且无法实现在列车行驶过程中的各项传感器数值变化的检测的问题，包括：检测模块，包括第一检测单元和第二检测单元，用于检测减振垫关键参数数据；信号传输模块，用于关键参数数据的数据传输；抗干扰模块，用于防止信号传输中的干扰；数据处理模块，用于对关键参数数据的处理和分析；报警模块，用于减振垫监测情况的报警；减振垫本体，用于安装所述第一检测单元以及轨道减振。本发明的有益效果是：通过在减振垫本体中设置监测层的方式，实现植入式监测减振垫的目的；通过本方法判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果。

Description

一种轨道减振垫监测***及方法

技术领域

本发明涉及轨道减振垫领域，尤其涉及一种轨道减振垫监测***及方法。

背景技术

减振垫是轨道结构中的重要部件，其主要作用是缓冲车辆通过路轨时所产生的高速振动和冲击，保护路基和轨枕，并对信号***进行电绝缘。通过在连续铺设的减振垫中间间隔布置具有智能监测的智能化减振垫，可以实时监测***对减振垫进行刚度性能分析和寿命预测是十分重要的。

现有的减振垫检测方法都是在实验室环境下的检测，本发明通过将压力、位移、加速度、振动等植入式的传感器结构，将列车行驶过程中的各项传感器数值变化进行检测，判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果，从而实现对减振垫的实时监测，并依据监测结果判断是否报警。

一种在中国专利文献上公开的“改良型轨道减振垫板”，其公告号CN211689686U，包括垫板本体，所述垫板本体为橡胶材质制作，其为具有一定厚度的矩形实体平板结构，所述垫板本体的下表面为平面，上表面设有多个呈阵列状排列的减振凸台，所述减振凸台为截圆锥状结构、圆柱结构或棱条结构，所述减振凸台包含第一减振凸台和第二减振凸台，所述第一减振凸台的高度低于第二减振凸台的高度；由此，本实用新型安装在钢轨与扣件或扣件与轨枕之间，能更好的缓冲车辆通过路轨时所产生的高速振动和冲击，有效保护路基和轨枕，更好的降低噪音，通过多种不同规格尺寸的弹性凸台组合，提供不同刚度的叠加，增加了垫板的刚度，提高减振效果。其不足之处：无法实现植入式监测减振垫的情况，且无法实现在列车行驶过程中的各项传感器数值变化的检测。

发明内容

本发明主要是为了解决无法实现植入式监测减振垫的情况，且无法实现在列车行驶过程中的各项传感器数值变化的检测的问题，提供一种轨道减振垫监测***及方法，可以实现植入式监测减振垫的情况，并实现在列车行驶过程中的各项传感器数值变化的检测。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轨道减振垫监测***，包括：

检测模块，包括第一检测单元和第二检测单元，用于检测减振垫关键参数数据；

信号传输模块，用于关键参数数据的数据传输；

抗干扰模块，用于防止信号传输中的干扰；

数据处理模块，用于对关键参数数据的处理和分析；

报警模块，用于减振垫监测情况的报警；

减振垫本体，用于安装所述第一检测单元以及轨道减振。

所述数据处理模块包括终端，用于处理和分析所述信号传输模块传递的关键参数数据。

所述报警模块通过所述终端的数据处理分析后，将不符合标准的信息进行报警，提醒相关人员减振垫的实时情况。

所述信号传输模块、所述抗干扰模块和所述报警模块均可用现有模块进行组合设计。

本***包括不同类型检测模块的布局植入方式，检测模块的对于减振垫的参数监测方法，辅助搭载的信号传输模块，抗干扰模块，数据处理模块等结构，形成一套完整的减振垫监测***。

作为优选，所述第一检测单元设置在所述减振垫本体中，所述第二检测单元设置在轨道上和/或轨道之间的地面上，所述检测模块、所述信号传输模块、所述抗干扰模块和所述数据处理模块依次连接，所述报警模块连接所述数据处理模块。

所述检测模块连接所述信号传输模块，用于将信号传递给所述数据处理模块。

所述信号传输模块连接所述抗干扰模块，可以有效防止环境因素等的影响，从而提高信号质量。

所述报警模块连接所述数据处理模块，可以便于接收所述数据处理模块处理分析后的数据，从而将不符合标准的信息进行报警，提醒相关人员减振垫的实时情况。

所述第一检测单元设置在两侧轨道的减振垫中。

所述第二检测单元包括加速度检测传感器和位移检测传感器等，所述第二检测单元可以设在轨道上，所述第二检测单元也可以设置在两侧轨道之间的地面上，仅需满足检测需求即可。

通过上述设置方式可以实现对两侧轨道信息的分别采集，使数据采集更为直接和全面。

本发明中的所述检测模块均通过无线或者有线的方式连接和传输数据至终端，便于终端进行数据实时分析，从而实时判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果。

作为优选，所述减振垫本体自上而下依次包括：

覆盖层，用于与道床板及道砟直接接触；

第一增强层，用于限制变形和均匀压力；

中间层，用于均匀分布载荷；

第二增强层，与所述第一增强层用处相同；

阻尼层，用于提供弹性和阻尼，起隔振作用；

所述第一增强层与所述中间层之间和/或所述中间层与第二增强层之间设有若干个监测层。

所述覆盖层位于所述减振垫本体的最上侧，用于覆盖所述减振垫本体的其他层。

所述第一增强层和所述第二增强层，将所述中间层和所述监测层夹在中间位置，便于增强所述减振垫本体的抗变形和抗压强度，从而起到保护所述中间层和所述监测层的作用。

所述中间层设在所述减振垫本体的最中部，用于平衡所述减振垫本体受到的载荷力，便于提高所述减振垫本体的寿命。

所述阻尼层设在所述减振垫本体的最下侧，实现减振等作用。

若干个所述监测层设在所述减振垫本体中，所述监测层即所述检测模块，用于实现植入式监测减振垫的情况，可以通过检测所述监测层的情况来检测所述减振垫本体的情况。

所述监测层可以设置在所述中间层和所述第一增强层之间，也可以设置在所述中间层和所述第二增强层之间，还可以同时设置在所述中间层和所述第一增强层之间以及所述中间层和所述第二增强层之间，便于满足不同的监测需求。

作为优选，所述监测层用于改善所述减振垫本体的导电性能，所述监测层为形变后电阻改变的功能材料。

所述监测层可以通过在橡胶材料中适当添加石墨烯等功能材料，改变橡胶的导电性能，进而通过电阻变化，监测载荷情况，从而实现植入式监测减振垫的目的。除石墨烯外，还可以增加类似于可用于改善橡胶导电性能的其他材料，比如碳纳米材料等。

所述监测层为条状和/或块状层，若干个所述监测层的宽度小于所述减振垫本体的宽度。

所述监测层通过设点分布在所述减振垫本体中，即每隔一段所述减振垫本体就设置一个所述监测层，在保证监测效果的同时，提高资源利用率。

所述覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层的宽度均与所述减振垫本体中的宽度相同。

所述减振垫本体的每个位置均设有所述覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层，即在所述监测层未设置的位置上，所述减振垫本体均包括除监测层以外的所有层。

所述覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层均包含用于改善温度适用力的纳米材料。

所述覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层通过在橡胶材料中适当添加氧化锌等纳米材料，从而改善减振垫本体的温度适用能力，便于在不同温度环境下保持所述减振垫本体的完整性和抗热性。

通过上述方式还可以提高所述监测层监测的准确性。

作为优选，若干个所述监测层在所述减振垫本体中的排列形式为并行排列和/或斜向排列和/或弧形排列。

通过不同的排列形式，满足不同监测环境或者监测位置的需求，便于在不同环境或监测位置时，保持监测的准确性和适用性。

所述监测层两侧均连接有用于连接检测装置的接口，所述接口设置在所述减振垫本体两侧边缘处。

若干个所述监测层的宽度小于所述减振垫本体的宽度，这种设置方式是为了将所述接口设置在所述监测层上，且不会超出所述减振垫本体的宽度，从而保证了所述接口内置在所述减振垫本体中，提高所述接口的使用寿命。

所述减振垫本体两侧与所述监测层两侧接触处均设有安装槽，所述安装槽中设有所述接口。

所述安装槽底部与所述监测层接触，所述安装槽开口处的平面与所述减振垫本体的侧面平齐。所述接口设在所述安装槽中并与所述监测层连接。

所述接口包括导线和接头，所述监测层和所述接头通过所述导线连接，所述安装槽包括安装所述接口的接口槽和防水防尘盖。

所述导线连接所述监测层和所述接头，便于通过所述接头监测所述监测层的电阻变化，从而实现监测减振垫的载荷变化。

所述接口槽中设有所述接口，所述防水防尘盖设在所述接口槽开口处的内侧壁上，便于固定所述防水防尘盖且有利于提高密封性。

所述防水防尘盖通过胶装固定在所述接口槽外侧表面，所述防水防尘盖外表面与所述减振垫本体两侧边缘平齐。

通过上述设置方式，可以保证所述防水防尘盖与所述接口槽固定连接，提高了安装槽的密封性，起到了保护所述接口的作用。

通过胶装的方式，首先可以保证较好的密封性，其次可以便于拆卸安装。

本***还包括加速度检测传感器和位移检测传感器等，用于通过上述传感器采集数据，判断减振垫是否达到相应的设定效果。

一种轨道减振垫监测方法，包括以下步骤：

S1：在减振垫上设置检测单元，采集关键参数数据；

S2：对采集的关键参数数据进行定性分析，得到有效数据；

S3：将有效数据进行拟合和二次积分，得到轨道刚度不平顺信息；

S4：根据有效数据计算轨道上下偏移量，检测轨道是否符合标准；

S5：根据步骤S3和步骤S4的结果，判断减振垫是否达到相应设定效果。

步骤S1中通过在减振垫上设置检测单元的形式，通过植入式的传感器结构，将列车行驶过程中的各项传感器数值变化进行检测，从而判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果，并根据结果判断是否报警。

步骤S2中沟通过对关键参数数据进行定性分析，并通过去噪处理后得到有效数据，所述有效数据包括有效加速度数据。

步骤S3中通过对有效加速度数据进行计算分析后，可以得到左右轨道刚度是否平顺的信息，便于检测左右轨道的刚度平顺情况。

步骤S4中通过有效加速度数据计算在列车行驶过程中的左右轨道上下偏移量，从而实现对轨道的实时检测，并自动判断轨道是否符合标准，间接地实现对减振垫的监测。

步骤S5中通过对轨道上下偏移量和轨道刚度不平顺信息的分析处理，判断减振垫是否达到相应设定效果，从而实现对减振垫的实时监测，并依据监测结果判断是否报警。

步骤S1中所述检测单元包括加速度检测单元和位移检测单元；步骤S1中所述关键参数数据包括加速度数据和位移数据。

所述加速度检测单元用于检测所述加速度数据；所述位移检测单元包括用于检测加速度方向的位移的路程位移传感器。

作为优选，步骤S2包括以下步骤：

S21：对采集的关键参数数据进行定性分析，筛选需处理的关键参数数据；

S22：对筛选的关键参数数据进行滤波处理，滤除低频成分；

S23：进行滤波处理后得到有效数据。

步骤S21中对采集的关键参数数据进行定性分析，可以通过定性分析公式得到关键参数数据中的有效数据和无用信号，从而筛选出需要进行处理的关键参数数据。

步骤S22中通过滤波处理将噪声信号排除，从而得到有效数据，便于提高关键参数数据的可靠性和准确性。

步骤S21中所述对采集的关键参数数据进行定性分析的公式为：

式中，μ是均值，A_j是j阶幅值，p是总分量，ω₀是基频，

是初始相位角，σ(t)是噪声信号。

在对轨道状态进行研究时，将对欲采集的关键参数数据进行定性分析。得到的数据包含两大部分：一是采集到的有效数据，二是无用信号(噪声信号)。噪声信号主要来自仪器本身的精度误差和配合其他***时的装配误差。

检测模块输出的信号公式为：

y(t)＝f(t)+σ(t)

其中f(t)为有用信号，σ(t)为噪声信号。

对采集到的有效数据进行分析，其有用信号f(t)的公式为：

对输出信号公式

y(t)＝f(t)+σ(t)

进行积分变换，得到所述对采集的关键参数数据进行定性分析的公式。

对积分后的公式进行分析，有用信号的幅值为

当j趋向于无穷小时，幅值趋向于无穷大。噪声信号所在权重较小，可以忽略不计。因此，低频分量对加速度影响较大，需要对采集到的加速度信号进行滤波处理，滤除低频成分。

步骤S22中所述对筛选的关键参数数据进行滤波处理的公式为：

Y(ejω)＝X(ejω)×H(ejω)

式中，X(ejω)为激励响应幅角，H(ejω)为单位抽样响应幅角。

由于数字滤波器应用广泛，且有限单位冲激响应滤波器可以保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，其单位抽样响应是有限长的。由于加速度信号中夹杂着低频分量，要求低频截止，高频通过的滤波器。高通滤波的时域分析公式为：

y(n)＝x(n)×h(n)

其中x(n)为激励相应，h(n)为单位抽样响应。x(n)以一定的步长穿过h(n)，其每走一步就会得到一个响应值y(n)，利用h(n)窗口加权即可实现高频通过，低频截止。将时域转化为频域分析公式，得到所述对筛选的关键参数数据进行滤波处理的公式。

所述对筛选的关键参数数据进行滤波处理的公式中，激励响应幅角和单位抽样响应幅角，对高频响应权重影响较大，低频响应权重影响较小，可以达到滤除低频分量的效果。

作为优选，步骤S3包括以下步骤：

S31：对有效数据采用最小二乘法进行拟合，对拟合后的数据进行二次积分获得轨道横向刚度不平顺信息；

S32：通过轨道横向刚度不平顺信息得到轨道纵向刚度不平顺信息；

S33：通过有效数据得到有效数据在XYZ轴三个方向上的信息；

S34：通过对Z轴上的有效数据信息进行拟合和二次积分，得到左右轨道刚度不平顺信息。

步骤S31中通过将有效加速度数据进行最小二乘法拟合并二次积分，得到位移数据，所述位移数据即为轨道横向刚度不平顺信息数据。

步骤S32中可以对轨道横向刚度不平顺信息通过二次积分得出轨道纵向刚度不平顺信息，即纵向方向的轨道刚度不平顺信息。

步骤S33中通过检测单元将加速度数据传递至终端，并分析得到有效加速度数据后，输出所述有效加速度数据在XYZ轴三个方向上的信息，便于后续计算左右轨道刚度不平顺信息。

作为优选，步骤S4包括以下步骤：

S41：通过有效数据计算振动位移数据；

S42：判断振动位移数据是否符合标准，若符合标准则跳转步骤S43；若不符合标准，则发出报警信息；

S43：通过振动位移数据计算轨道上下偏移量；

S44：通过计算得到的轨道上下偏移量检测减振垫是否符合标准。

步骤S41中通过有效加速度数据计算所述振动位移数据，该计算方法为现有公式的计算。首先，通过计算或者用加速度传感器测出加速度后乘以加速度方向的位移等方式进行振动强度理论值的计算，然后通过振动强度计算振动幅值(即振动位移数据)。

步骤S42中根据减振垫振动标准检测所述振动幅值是否满足需求，便于对减振垫进行实时监测，并根据监测结果判断是否进行报警。

步骤S43中通过振动幅值计算轨道上下偏移量，得到轨道上下偏移的数值范围，便于步骤S44中检测所述轨道是否符合标准，从而间接地实时监测减振垫情况。

作为优选，步骤S5包括以下步骤：

S51：根据步骤S3得到的所述轨道刚度不平顺信息，判断轨道是否刚度不平顺，若是则发出报警信息；若不是则继续采集关键参数数据；

S52：根据步骤S4得到的所述轨道上下偏移量，判断轨道是否符合标准，若是则继续采集关键参数数据；若不是则发出报警信息。

通过对步骤S51中的所述轨道刚度不平顺信息和步骤S52中的所述轨道上下偏移量，进行对轨道的实时检测判断，从而判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果，便于对减振垫进行实时监测，并根据监测结果判断是否进行报警。

所述检测单元设置在两侧轨道的减振垫中。

通过上述设置方式可以实现对两侧轨道信息的分别采集，使数据采集更为直接和全面。

本发明中的所述检测单元均通过无线或者有线的方式连接和传输数据至终端，便于终端进行数据实时分析，从而实时判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果。

本发明的有益效果是：

(1)通过在减振垫本体中设置监测层的方式，实现植入式监测减振垫的目的。

(2)通过第一增强层和第二增强层，将中间层和监测层夹在中间位置，便于增强减振垫本体的抗变形和抗压强度，从而起到保护中间层和监测层的作用。

(3)通过并行排列和/或斜向排列和/或弧形排列的排列形式，满足不同监测环境或者监测位置的需求，便于在不同环境或监测位置时，保持监测的准确性和适用性。

(4)监测层通过在橡胶材料中适当添加石墨烯、碳纳米等功能材料，改变橡胶的导电性能，进而通过电阻变化，监测载荷情况，从而实现植入式监测减振垫的目的。

(5)覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层通过在橡胶材料中适当添加氧化锌等纳米材料，从而改善减振垫本体的温度适用能力，便于在不同温度环境下保持所述减振垫本体的完整性和抗热性。

(6)步骤S2可以对采集的关键参数数据进行定性分析，得到关键参数数据中的有效数据和无用信号，从而筛选出需要进行处理的关键参数数据；可以通过滤波处理将噪声信号排除，从而得到有效数据，便于提高关键参数数据的可靠性和准确性。

(7)步骤S3可以通过最小二乘法拟合和二次积分的方式，得到左右轨道刚度不平顺信息，便于检测减振垫的实时状态。

附图说明

图1是本***的结构示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是减振垫本体和接口的结构示意图。

图4是本发明的第二种结构示意图。

图5是本发明的第三种结构示意图。

图6是监测层并行排列的结构示意图。

图7是监测层斜向排列的结构示意图。

图8是监测层弧形排列的结构示意图。

图9是本发明的流程示意图。

图示说明：1-减振垫本体，2-接口，3-安装槽，11-覆盖层，12-第一增强层，13-中间层，14-第二增强层，15-阻尼层，16-监测层(检测模块)，17-信号传输模块，18-抗干扰模块，19-数据处理模块，20-报警模块，21-导线，22-接头，31-接口槽，32-防水防尘盖，161-第一检测单元，162-第二检测单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步的描述。

如图1所示，一种轨道减振垫监测***，包括：

检测模块16，包括第一检测单元161和第二检测单元162，用于检测减振垫关键参数数据；信号传输模块17，用于关键参数数据的数据传输；

抗干扰模块18，用于防止信号传输中的干扰；

数据处理模块19，用于对关键参数数据的处理和分析；

报警模块20，用于减振垫监测情况的报警；

减振垫本体1，用于安装第一检测单元以及轨道减振。

数据处理模块包括终端，用于处理和分析信号传输模块传递的关键参数数据。

报警模块通过终端的数据处理分析后，将不符合标准的信息进行报警，提醒相关人员减振垫的实时情况。

信号传输模块、抗干扰模块和报警模块均可用现有模块进行组合设计。

本***包括不同类型检测模块的布局植入方式，检测模块的对于减振垫的参数监测方法，辅助搭载的信号传输模块，抗干扰模块，数据处理模块等结构，形成一套完整的减振垫监测***。

第一检测单元设置在减振垫本体中，第二检测单元设置在轨道上和/或轨道之间的地面上，检测模块、信号传输模块、抗干扰模块和数据处理模块依次连接，报警模块连接数据处理模块。

检测模块连接信号传输模块，用于将信号传递给数据处理模块。

信号传输模块连接抗干扰模块，可以有效防止环境因素等的影响，从而提高信号质量。

报警模块连接数据处理模块，可以便于接收数据处理模块处理分析后的数据，从而将不符合标准的信息进行报警，提醒相关人员减振垫的实时情况。

第一检测单元设置在两侧轨道的减振垫中。

第二检测单元包括加速度检测传感器和位移检测传感器等，第二检测单元可以设在轨道上，第二检测单元也可以设置在两侧轨道之间的地面上，仅需满足检测需求即可。

通过上述设置方式可以实现对两侧轨道信息的分别采集，使数据采集更为直接和全面。

本发明中的检测模块均通过无线或者有线的方式连接和传输数据至终端，便于终端进行数据实时分析，从而实时判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果。

减振垫本体自上而下依次包括：

覆盖层11，用于与道床板及道砟直接接触；

第一增强层12，用于限制变形和均匀压力；

中间层13，用于均匀分布载荷；

第二增强层14，与第一增强层用处相同；

阻尼层15，用于提供弹性和阻尼，起隔振作用；

第一增强层与中间层之间和/或中间层与第二增强层之间设有若干个监测层16。

覆盖层位于减振垫本体的最上侧，用于覆盖减振垫本体的其他层。

第一增强层和第二增强层，将中间层和监测层夹在中间位置，便于增强减振垫本体的抗变形和抗压强度，从而起到保护中间层和监测层的作用。

中间层设在减振垫本体的最中部，用于平衡减振垫本体受到的载荷力，便于提高减振垫本体的寿命。

阻尼层设在减振垫本体的最下侧，实现减振等作用。

若干个监测层设在减振垫本体中，监测层即检测模块，用于实现植入式监测减振垫的情况，可以通过检测监测层的情况来检测减振垫本体的情况。

监测层可以设置在中间层和第一增强层之间，也可以设置在中间层和第二增强层之间，还可以同时设置在中间层和第一增强层之间以及中间层和第二增强层之间，便于满足不同的监测需求。

监测层用于改善减振垫本体的导电性能，监测层为形变后电阻改变的功能材料。

监测层可以通过在橡胶材料中适当添加石墨烯等功能材料，改变橡胶的导电性能，进而通过电阻变化，监测载荷情况，从而实现植入式监测减振垫的目的。除石墨烯外，还可以增加类似于可用于改善橡胶导电性能的其他材料，比如碳纳米材料等。

监测层为条状和/或块状层，若干个监测层的宽度小于减振垫本体的宽度。

监测层通过设点分布在减振垫本体中，即每隔一段减振垫本体就设置一个监测层，在保证监测效果的同时，提高资源利用率。

覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层的宽度均与减振垫本体中的宽度相同。

减振垫本体的每个位置均设有覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层，即在监测层未设置的位置上，减振垫本体均包括除监测层以外的所有层。

覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层均包含用于改善温度适用力的纳米材料。

覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层通过在橡胶材料中适当添加氧化锌等纳米材料，从而改善减振垫本体的温度适用能力，便于在不同温度环境下保持减振垫本体的完整性和抗热性。

通过上述方式还可以提高监测层监测的准确性。

若干个监测层在减振垫本体中的排列形式为并行排列和/或斜向排列和/或弧形排列。

通过不同的排列形式，满足不同监测环境或者监测位置的需求，便于在不同环境或监测位置时，保持监测的准确性和适用性。

监测层两侧均连接有用于连接检测装置的接口2，接口设置在减振垫本体两侧边缘处。

若干个监测层的宽度小于减振垫本体的宽度，这种设置方式是为了将接口设置在监测层上，且不会超出减振垫本体的宽度，从而保证了接口内置在减振垫本体中，提高接口的使用寿命。

减振垫本体两侧与监测层两侧接触处均设有安装槽3，安装槽中设有接口。

安装槽底部与监测层接触，安装槽开口处的平面与减振垫本体的侧面平齐。接口设在安装槽中并与监测层连接。

接口包括导线21和接头22，监测层和接头通过导线连接，安装槽包括安装接口的接口槽31和防水防尘盖32。

导线连接监测层和接头，便于通过接头监测监测层的电阻变化，从而实现监测减振垫的载荷变化。

接口槽中设有接口，防水防尘盖设在接口槽开口处的内侧壁上，便于固定防水防尘盖且有利于提高密封性。

防水防尘盖通过胶装固定在接口槽外侧表面，防水防尘盖外表面与减振垫本体两侧边缘平齐。

通过上述设置方式，可以保证防水防尘盖与接口槽固定连接，提高了安装槽的密封性，起到了保护接口的作用。

通过胶装的方式，首先可以保证较好的密封性，其次可以便于拆卸安装。

本***还包括加速度检测传感器和位移检测传感器等，用于通过上述传感器采集数据，判断减振垫是否达到相应的设定效果。

一种轨道减振垫监测方法，包括以下步骤：

S1：在减振垫上设置检测单元，采集关键参数数据；

S2：对采集的关键参数数据进行定性分析，得到有效数据；

S3：将有效数据进行拟合和二次积分，得到轨道刚度不平顺信息；

S4：根据有效数据计算轨道上下偏移量，检测轨道是否符合标准；

S5：根据步骤S3和步骤S4的结果，判断减振垫是否达到相应设定效果。

步骤S1中通过在减振垫上设置检测单元的形式，通过植入式的传感器结构，将列车行驶过程中的各项传感器数值变化进行检测，从而判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果，并根据结果判断是否报警。

步骤S2中沟通过对关键参数数据进行定性分析，并通过去噪处理后得到有效数据，有效数据包括有效加速度数据。

步骤S3中通过对有效加速度数据进行计算分析后，可以得到左右轨道刚度是否平顺的信息，便于检测左右轨道的刚度平顺情况。

步骤S4中通过有效加速度数据计算在列车行驶过程中的左右轨道上下偏移量，从而实现对轨道的实时检测，并自动判断轨道是否符合标准，间接地实现对减振垫的监测。

步骤S5中通过对轨道上下偏移量和轨道刚度不平顺信息的分析处理，判断减振垫是否达到相应设定效果，从而实现对减振垫的实时监测，并依据监测结果判断是否报警。

步骤S1中检测单元包括加速度检测单元和位移检测单元；步骤S1中关键参数数据包括加速度数据和位移数据。

加速度检测单元用于检测加速度数据；位移检测单元包括用于检测加速度方向的位移的路程位移传感器。

步骤S2包括以下步骤：

S21：对采集的关键参数数据进行定性分析，筛选需处理的关键参数数据；

S22：对筛选的关键参数数据进行滤波处理，滤除低频成分；

S23：进行滤波处理后得到有效数据。

步骤S21中对采集的关键参数数据进行定性分析，可以通过定性分析公式得到关键参数数据中的有效数据和无用信号，从而筛选出需要进行处理的关键参数数据。

步骤S22中通过滤波处理将噪声信号排除，从而得到有效数据，便于提高关键参数数据的可靠性和准确性。

步骤S21中对采集的关键参数数据进行定性分析的公式为：

式中，μ是均值，A_j是j阶幅值，p是总分量，ω₀是基频，

是初始相位角，σ(t)是噪声信号。

在对轨道状态进行研究时，将对欲采集的关键参数数据进行定性分析。得到的数据包含两大部分：一是采集到的有效数据，二是无用信号(噪声信号)。噪声信号主要来自仪器本身的精度误差和配合其他***时的装配误差。

检测模块输出的信号公式为：

y(t)＝f(t)+σ(t)

其中f(t)为有用信号，σ(t)为噪声信号。

对采集到的有效数据进行分析，其有用信号f(t)的公式为：

对输出信号公式

y(t)＝f(t)+σ(t)

进行积分变换，得到对采集的关键参数数据进行定性分析的公式。

对积分后的公式进行分析，有用信号的幅值为

当j趋向于无穷小时，幅值趋向于无穷大。噪声信号所在权重较小，可以忽略不计。因此，低频分量对加速度影响较大，需要对采集到的加速度信号进行滤波处理，滤除低频成分。

步骤S22中对筛选的关键参数数据进行滤波处理的公式为：

Y(ejω)＝X(ejω)×H(ejω)

式中，X(ejω)为激励响应幅角，H(ejω)为单位抽样响应幅角。

由于数字滤波器应用广泛，且有限单位冲激响应滤波器可以保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，其单位抽样响应是有限长的。由于加速度信号中夹杂着低频分量，要求低频截止，高频通过的滤波器。高通滤波的时域分析公式为：

y(n)＝x(n)×h(n)

其中x(n)为激励相应，h(n)为单位抽样响应。x(n)以一定的步长穿过h(n)，其每走一步就会得到一个响应值y(n)，利用h(n)窗口加权即可实现高频通过，低频截止。将时域转化为频域分析公式，得到对筛选的关键参数数据进行滤波处理的公式。

对筛选的关键参数数据进行滤波处理的公式中，激励响应幅角和单位抽样响应幅角，对高频响应权重影响较大，低频响应权重影响较小，可以达到滤除低频分量的效果。

步骤S3包括以下步骤：

S31：对有效数据采用最小二乘法进行拟合，对拟合后的数据进行二次积分获得轨道横向刚度不平顺信息；

S32：通过轨道横向刚度不平顺信息得到轨道纵向刚度不平顺信息；

S33：通过有效数据得到有效数据在XYZ轴三个方向上的信息；

S34：通过对Z轴上的有效数据信息进行拟合和二次积分，得到左右轨道刚度不平顺信息。

步骤S31中通过将有效加速度数据进行最小二乘法拟合并二次积分，得到位移数据，位移数据即为轨道横向刚度不平顺信息数据。

步骤S32中可以对轨道横向刚度不平顺信息通过二次积分得出轨道纵向刚度不平顺信息，即纵向方向的轨道刚度不平顺信息。

步骤S33中通过检测单元将加速度数据传递至终端，并分析得到有效加速度数据后，输出有效加速度数据在XYZ轴三个方向上的信息，便于后续计算左右轨道刚度不平顺信息。

步骤S4包括以下步骤：

S41：通过有效数据计算振动位移数据；

S42：判断振动位移数据是否符合标准，若符合标准则跳转步骤S43；若不符合标准，则发出报警信息；

S43：通过振动位移数据计算轨道上下偏移量；

S44：通过计算得到的轨道上下偏移量检测减振垫是否符合标准。

步骤S41中通过有效加速度数据计算振动位移数据，该计算方法为现有公式的计算。首先，通过计算或者用加速度传感器测出加速度后乘以加速度方向的位移等方式进行振动强度理论值的计算，然后通过振动强度计算振动幅值(即振动位移数据)。

步骤S42中根据减振垫振动标准检测振动幅值是否满足需求，便于对减振垫进行实时监测，并根据监测结果判断是否进行报警。

步骤S43中通过振动幅值计算轨道上下偏移量，得到轨道上下偏移的数值范围，便于步骤S44中检测轨道是否符合标准，从而间接地实时监测减振垫情况。

步骤S5包括以下步骤：

S51：根据步骤S3得到的轨道刚度不平顺信息，判断轨道是否刚度不平顺，若是则发出报警信息；若不是则继续采集关键参数数据；

S52：根据步骤S4得到的轨道上下偏移量，判断轨道是否符合标准，若是则继续采集关键参数数据；若不是则发出报警信息。

通过对步骤S51中的轨道刚度不平顺信息和步骤S52中的轨道上下偏移量，进行对轨道的实时检测判断，从而判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果，便于对减振垫进行实时监测，并根据监测结果判断是否进行报警。

检测单元设置在两侧轨道的减振垫中。

通过上述设置方式可以实现对两侧轨道信息的分别采集，使数据采集更为直接和全面。

本发明中的检测单元均通过无线或者有线的方式连接和传输数据至终端，便于终端进行数据实时分析，从而实时判断轨道减振垫是否达到相应的设定效果。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种轨道减振垫监测***，其特征在于，包括：

检测模块，包括第一检测单元和第二检测单元，用于检测减振垫关键参数数据；

信号传输模块，用于关键参数数据的数据传输；

抗干扰模块，用于防止信号传输中的干扰；

数据处理模块，用于对关键参数数据的处理和分析；

报警模块，用于减振垫监测情况的报警；

减振垫本体，用于安装所述第一检测单元以及轨道减振。

2.根据权利要求1所述的一种轨道减振垫监测***，其特征在于，所述第一检测单元设置在所述减振垫本体中，所述第二检测单元设置在轨道上和/或轨道之间的地面上，所述检测模块、所述信号处理模块、所述抗干扰模块和所述数据处理模块依次连接，所述报警模块连接所述数据处理模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种轨道减振垫监测***，其特征在于，所述减振垫本体自上而下依次包括：

覆盖层，用于与道床板及道砟直接接触；

第一增强层，用于限制变形和均匀压力；

中间层，用于均匀分布载荷；

第二增强层，与所述第一增强层用处相同；

阻尼层，用于提供弹性和阻尼，起隔振作用；

所述第一增强层与所述中间层之间和/或所述中间层与第二增强层之间设有若干个监测层。

4.根据权利要求3所述的一种轨道减振垫监测***，其特征在于，所述监测层用于改善所述减振垫本体的导电性能，所述监测层为形变后电阻改变的功能材料；所述覆盖层、第一增强层、中间层、第二增强层和阻尼层均包含用于改善温度适用力的纳米材料。

5.根据权利要求4所述的一种轨道减振垫监测***，其特征在于，若干个所述监测层在所述减振垫本体中的排列形式为并行排列和/或斜向排列和/或弧形排列。

6.一种轨道减振垫监测方法，适用于权利要求1至5所述的任一一种轨道减振垫监测***，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在减振垫上设置检测单元，采集关键参数数据；

S2：对采集的关键参数数据进行定性分析，得到有效数据；

S3：将有效数据进行拟合和二次积分，得到轨道刚度不平顺信息；

S4：根据有效数据计算轨道上下偏移量，检测轨道是否符合标准；

S5：根据步骤S3和步骤S4的结果，判断减振垫是否达到相应设定效果。

7.根据权利要求6所述的一种轨道减振垫监测方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

S21：对采集的关键参数数据进行定性分析，筛选需处理的关键参数数据；

S22：对筛选的关键参数数据进行滤波处理，滤除低频成分；

S23：进行滤波处理后得到有效数据。

8.根据权利要求6或7所述的一种轨道减振垫参数检测方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：

S31：对有效数据采用最小二乘法进行拟合，对拟合后的数据进行二次积分获得轨道横向刚度不平顺信息；

S32：通过轨道横向刚度不平顺信息得到轨道纵向刚度不平顺信息；

S33：通过有效数据得到有效数据在XYZ轴三个方向上的信息；

S34：通过对Z轴上的有效数据信息进行拟合和二次积分，得到左右轨道刚度不平顺信息。

9.根据权利要求6或7所述的一种轨道减振垫参数检测方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：

S41：通过有效数据计算轨道上下振动的位移数据；

S42：判断振动位移数据是否符合标准，若符合标准则跳转步骤S43；若不符合标准，则发出报警信息；

S43：通过振动位移数据计算轨道上下偏移量；

S44：通过计算得到的轨道上下偏移量检测减振垫是否符合标准。

10.根据权利要求6所述的一种轨道减振垫参数检测方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤：

S51：根据步骤S3得到的所述轨道刚度不平顺信息，判断轨道是否刚度不平顺，若是则发出报警信息；若不是则继续采集关键参数数据；

S52：根据步骤S4得到的轨道上下偏移量，判断轨道是否符合标准，若是则继续采集关键参数数据；若不是则发出报警信息。

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