CN202368604U

CN202368604U - 一种动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置

Info

Publication number: CN202368604U
Application number: CN2011204001378U
Authority: CN
Inventors: 齐清涛
Original assignee: BEIJING DINGHAN INSPECTION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: BEIJING DINGHAN INSPECTION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2021-10-19

Abstract

本实用新型提供一种动态检测铁路轨道左右钢轨的高低的检测装置，该检测装置包括信号检测部分、信号采集部分、信号数据处理部分、供电设备，其中，信号检测部分设置在机车的车体内以及车体下方的位置，对车体的运动状态进行监测，并获取车体的运动过程中的信号数据；信号采集部分采集信号检测部分输出的上述信号数据，对其进行转换、编码，并将其传送到数据处理部分；数据处理部分对上述信号数据进行解析、计算，从而最终计算得到钢轨的高低不平顺的结果。该检测装置可以在不改变原有车辆底部环境的情况下，在车辆运行过程中，准确地计算出当前公里标对应的左右钢轨的高低参数。

Description

一种动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种铁路轨道的检测装置，更具体的，涉及一种动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，能实时检测铁路轨道左右钢轨的高低。

背景技术

随着我国运输事业的不断发展，高速化、舒适化已经成了各个运输部门所追求的目标，铁路部门对此也采取了相应的措施。我国铁路干线已经大规模提速，还有多条客运专线正在修建，但对钢轨的不平顺性的检测仍很薄弱。随着我国干线铁路列车运行速度的不断提高，对轨道的不平顺性的检测也提出更高的要求。其表现在：不仅对已经通车线路上的轨道不平顺性的检测提出了更高的要求，同时在正在建设中的线路的轨道不平顺性的检测也提出了更高的要求。

其中高低不平顺是一项重要的指标。在实际的轨道中，两根钢轨在高低方向上会存在左右轨顶面的纵向起伏变化，这种钢轨之间在高低方向与钢轨理想位置几何尺寸的偏差称为高低不平顺。轨道的平顺度，直接影响列车的安全平稳运行，特别是高速铁路行车，对轨道平顺性的敏感更加强列，要求也更高。列车高速行驶中，轨道微小的不平顺都会引起轮轨的强烈振动冲击，对轨道和列车形成巨大的破坏作用，轻则缩短轮轨的寿命，引起乘坐人员的不舒适感；重则增大列车脱轨系数，引起车辆产生振动和轮轨作用力，引发安全事故。

因此必须对轨道的各种不平顺进行严格管理，及时进行检修，消除超限处所，使轨道经常保持在平顺和完整状态，以确保列车按规定的最高速度安全、平稳运行。一方面，在轨道变形早期阶段，进行轨道检测有助于制定合理的铁路维护时间表，避免危险状况的出现；另一方面，有效的轨道检测将为轨道从周期性检测向状态检修转变奠定基础，使有限的人力和仪器设备资源得到很好的利用，有效节约轨道维护成本。

而目前轨道检测中左右钢轨的高低的检测基本依靠人工手推车，耗费大量的人力物力，整个检测过程速度慢、耗时较长，并且由于测量中不可避免的引入了测量者的人为因素，直接影响了测量的精度和可靠性。

实用新型内容

针对目前轨道检测中左右钢轨的高低的检测的整个检测过程速度慢、耗时较长，精度低的现状，为了克服现有技术的不足与缺陷，将铁路沿线上的轨道高低不平顺与里程数对应，本实用新型提供一种智能化、易安装、通用性强的轨道高低检测装置，该检测装置可实现在线实时地对左右钢轨的高低进行检测，具有运行稳定、抗干扰能力强的特性，计算方便、精度高且耗时短，能满足高速电气化电路发展的需要。

本实用新型提供一种动态检测铁路轨道左右钢轨的高低的检测装置，该检测装置包括信号检测部分、信号采集部分、信号数据处理部分、供电设备，其中，信号检测部分设置在机车的车体内以及车体下方的位置，对车体的运动状态进行监测，并获取车体的运动过程中的信号数据；信号采集部分采集信号检测部分输出的上述信号数据，对其进行转换、编码，并将其传送到数据处理部分；数据处理部分对上述信号数据进行解析、计算，从而最终计算得到钢轨的高低不平顺的结果；信号检测部分、信号采集部分与信号数据处理部分均连接供电设备并由其提供电力供应。

进一步的，信号检测部分包括加速度检测装置、位移检测装置、倾斜角度检测装置，分别获取有关横车体垂向加速度、车体与轴箱位移、车体倾斜角度的信号。

进一步的，所述加速度检测装置包括加速度计，所述位移检测装置包括激光位移传感器，所述倾斜角度检测装置包括陀螺仪与倾角仪。

进一步的，所述加速度计包括左侧、右侧两个加速度计，分别设置在车体内下部的左侧和右侧的对称位置；所述激光位移传感器包括左侧、右侧两个激光位移传感器，分别对称设置在车体下方、并且与左侧、右侧两个加速度计相邻的位置上；所述陀螺仪与倾角仪设置在车体左右方向上对称轴的位置上。

进一步的，信号采集部分将信号检测部分所输出的模拟信号转换成数字信号。

进一步的，信号采集部分包括低通滤波器、光电编码器、A/D转换器、以及调零、放大器。

进一步的，信号数据处理部分包括硬件形式的处理电路，该硬件形式的处理电路对信号采集部分信号输出的信号进行运算后得到高低空间曲线。

进一步的，所述硬件形式的处理电路包括多个电路部分，该多个电路部分实现的功能包括解偏滤波、去移变滤波、修正计算、二次数字积分、卷积、高通滤波。

进一步的，信号数据处理部分包括计算机，该计算机上安装有相关的软件程序，根据加速度、车体状态数据，通过计算机上的相关软件程序，计算左右钢轨轨头表面相对于惯性空间的位移变化，从而计算钢轨的高低不平顺，最终计算得到高低空间曲线。

进一步的，所述供电设备为电源。

本实用新型的有益效果是，可以在不改变原有车辆底部环境的情况下，安装该检测装置，并且在车辆运行过程中，通过计算机端进行程序解析，准确地计算出当前公里标对应的左右钢轨的高低参数。

附图说明

下面根据实施例与附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型中采用的惯性基准法建立测量基准线示意图；

图2是本实用新型中高低不平顺检测传感器布置的示意图；

图3是本实用新型中高低检测信号流程的示意图。

说明书附图中的附图标记所指代的技术特征分别为：1、左侧加速度计；2、右侧加速度计；3、左侧激光位移传感器；4、右侧激光位移传感器；5、陀螺仪与倾角仪；6、火车的车体；7、左侧车轮；8、右侧车轮；9、不平顺的钢轨轨道。

具体实施方式

如图1至3所示，给出了本实用新型所述高低检测装置的一个具体实施例，该实施例中的检测装置包括信号检测部分、信号采集部分、信号数据处理部分、供电设备，其中，信号检测部分设置在机车的车体内以及车体下方的位置，对车体的运动状态进行监测，并获取车体的运动过程中的信号数据；信号采集部分采集信号检测部分输出的上述信号数据，对其进行转换、编码，并将其传送到数据处理部分；数据处理部分对上述信号数据进行解析、计算，从而最终计算得到钢轨的高低不平顺的结果；信号检测部分、信号采集部分与信号数据处理部分均连接供电设备并由其提供电力供应。

参考图1-2，本实用新型中信号检测部分包括加速度计、激光位移传感器、测量倾斜角度的陀螺仪与倾角仪，分别获取有关横车体垂向加速度、车体与轴箱位移、车体倾斜角度的信号。

加速度计包括左侧、右侧两个加速度计1和2，分别设置在车体内下部的左侧和右侧的对称位置；激光位移传感器包括左侧、右侧两个激光位移传感器3和4，分别对称设置在车体6下方、并且与左侧、右侧两个加速度计1和2相邻的位置上；所述陀螺仪与倾角仪5设置在车体6左右方向上对称轴的位置上。传感器的输入输出端分别与电源的正、负极相连接。

加速度计是研究飞行器颤振和疲劳寿命的重要工具。加速度计由检测质量(也称敏感质量)、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。本实用新型中的加速度计可选用压电式加速度计、压阻式加速度计和电位器式加速度计等。

激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。可选用真尚有公司、或者贝特威公司的产品。

倾斜角度仪基体中的轴往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。计数与角度仪的初始位置有关。当初始化角度仪时，它的计数值被设置为0。通过计算旋转的角度，可以很容易的测出位置和速度。可选择V-TOOL、瑞士TESA、WYLER、日本Mitutoyo等公司的产品。

陀螺仪是一种利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。本实用新型中可选用压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪，激光陀螺仪。

图3中示出的是本实用新型中高低检测信号的流程图。加速度信号首先经过模拟低通滤波器进行模拟低通滤波，再输入到A/D转换器进行A/D转换；位移信号经过放大器进行调零、放大后，输入到A/D转换器进行A/D转换；光电编码器对A/D转换后的数字信号进行编码。数字化后的加速度信号依次经过解偏滤波、去移变滤波后，依据修正信号进行修正计算，之后进行二次数字积分；数字化后的位移信号也依据修正信号进行修正计算，再与二次积分后的加速度信号进行卷积运算，卷积结果通过高通滤波器进行高通滤波，之后计算得到高低空间曲线。

需要特别说明的是：图3中的信号处理流程和计算过程既可以通过专门设计的硬件形式的电路来实现，也可以通过计算机及其上面装有的软件来实现。

本实用新型在不改变原有车辆底部环境的情况下，安装本检测装置，在车辆运行过程中，传感器对有效参数进行检测，经采集、转换后，传输到电脑端由软件程序解析、或者硬件电路直接计算，准确地计算出当前车体所经过的钢轨的高低变化，以高低空间曲线的形式记录。该装置智能化程度高、易安装、通用性强、运行稳定、抗干扰能力强、精度高且耗时短，可实现在线实时地对左右钢轨的高低不平顺情况进行检测，能满足高速电气化铁路发展的需要。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，容易想到的变化或替换实施方式，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，该检测装置包括信号检测部分、信号采集部分、信号数据处理部分、供电设备，其特征在于，信号检测部分设置在机车的车体内以及车体下方的位置，对车体的运动状态进行监测，并获取车体的运动过程中的信号数据；信号采集部分采集信号检测部分输出的上述信号数据，对其进行转换、编码，并将其传送到数据处理部分；数据处理部分对上述信号数据进行解析、计算，从而最终计算得到钢轨的高低不平顺的结果；信号检测部分、信号采集部分与信号数据处理部分均连接供电设备并由其提供电力供应。

2.根据权利要求1所述的动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，其特征在于，信号检测部分包括加速度检测装置、位移检测装置、倾斜角度检测装置，分别获取有关横车体垂向加速度、车体与轴箱位移、车体倾斜角度的信号。

3.根据权利要求2所述的动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，其特征在于，所述加速度检测装置包括加速度计，所述位移检测装置包括激光位移传感器，所述倾斜角度检测装置包括陀螺仪与倾角仪。

4.根据权利要求3所述的动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，其特征在于，所述加速度计包括左侧、右侧两个加速度计，分别设置在车体内下部的左侧和右侧的对称位置；所述激光位移传感器包括左侧、右侧两个激光位移传感器，分别对称地设置在车体下方、并且与所述左侧、右侧两个加速度计相邻的位置上；所述陀螺仪与倾角仪设置在车体左右方向上对称轴的位置上。

5.根据权利要求1所述的动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，其特征在于，信号采集部分将信号检测部分所输出的模拟信号转换成数字信号。

6.根据权利要求5所述的动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，其特征在于，信号采集部分包括低通滤波器、光电编码器、A/D转换器、以及调零、放大器。

7.根据权利要求1所述的动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，其特征在于，信号数据处理部分包括硬件形式的处理电路，该硬件形式的处理电路对信号采集部分信号输出的信号进行运算后得到高低空间曲线。

8.根据权利要求7所述的动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，其特征在于，所述硬件形式的处理电路包括多个电路部分，该多个电路部分实现的功能包括解偏滤波、去移变滤波、修正计算、二次数字积分、卷积、高通滤波。

9.根据权利要求1所述的动态检测铁路轨道左右钢轨高低的检测装置，其特征在于，所述供电设备为电源。