一种搭载式轨道检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种搭载式轨道检测装置，包括安装在运营列车轴箱、转向架和车体的振动检测单元、和安装在运营列车车体的数据采集单元和数据分析单元。本实用新型实施例的有益结果在于，利用搭载式轨道检测装置所得到的振动结果进行轨道质量状况的检测，能有效地反映轨道状态，并且更加准确、便捷和高效，对城市轨道交通中常见的轨道病害有更强的针对性，更能适应城市轨道交通的运营特点，从而确保线路和列车的安全性、舒适性和可靠性，节约轨道维护成本，提高城市轨道交通运营质量。
【专利说明】
一种搭载式轨道检测装置
技术领域
[0001]本发明涉及铁路车辆振动测量和轨道质量检测领域，特别是关于一种搭载式轨道检测方法和装置。【背景技术】
[0002]随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展，铁路的安全问题和运营质量问题越来越显得重要，其中轨道的日常检测与维护尤为重要。
[0003]目前，国内和国际上铁路轨道日常检测主要采用几何尺寸状态检测法，几何尺寸状态检测法通常采用图像、激光、陀螺、位移计等检测设备测量轨道的几何形态是否符合标准以达到检测轨道状态的目的，但上述方法不能检测轮轨之间的实际动力作用参数，不能直接用于评价轨道结构状况及其对列车运行安全和平稳性的影响。此外，使用测力轮对的动力学轨道检测方法虽能测出轮轨相互作用力，但是测力轮对的制作与安装过程复杂，可靠性较差，不能以搭载方式随车采集数据，影响轨道检测效率。
【发明内容】
[0004]本发明实施例为了解决现有技术中的问题，提出了一种搭载式轨道检测方法和装置，利用轮轨相互作用引起的车辆轴箱、转向架和车体的振动进行轨道状态检测，更加全面、高效地检测轨道线路问题，从而可以提高铁路轨道和运行列车的安全性和平稳性，进而提高铁路的运营和服务水平。
[0005]本发明实施例提供了一种搭载式轨道状态检测方法，包括:
[0006]将搭载式检测装置快速安装在运营车辆上；
[0007]检测并获取轴箱、转向架和车体振动检测数据；
[0008]计算所述振动检测数据，获得不同波段的振动有效数据；
[0009]根据所述振动有效数据对轨道质量状况进行分析。
[0010]根据本发明实施例所述方法的一个进一步的方面，将所述搭载式检测装置安装于运营车辆上，随运营车辆正常运行时采集数据。
[0011]根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述搭载式检测装置安装于运营车辆上包括将将振动检测单元安装于列车的轴箱、转向架和车体上;将数据采集单元安装于列车的车体上。
[0012]根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，计算所述振动加速度检测数据，获得所述振动检测数据，获得不同波段的振动有效数据中还包括，同步存储用以标识该振动检测数据对应的轨道位置里程信息。
[0013]根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，所述振动检测数据包括轴箱垂向加速度、轴箱横向加速度、转向架垂向加速度、转向架横向加速度、车体垂向加速度和车体横向加速度。
[0014]根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，根据所述振动有效数据对轨道进行分析中包括，将所述振动检测数据按照不同的波段提取有效成分，分为不同的类型， 针对不同类型的振动有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果。
[0015]根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述振动检测数据按照不同的波段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的振动有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果包括，将频率高于20Hz的所述垂向振动用于评价钢轨行车面局部高低类短波不平顺缺陷，在一个设定的范围内取一个最大值，当该最大值大于一设定的门槛值时，则所述分析结果为评价该轨道的轨缝、焊接头、轨面凹坑或岔心的钢轨行车面存在局部高低短波不平顺缺陷，提示用户需要检修轨道。
[0016]根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述振动检测数据按照不同的波段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的振动有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果包括，将频率高于20Hz的所述垂向振动进行一个定长窗口内的移动有效值处理，用于评价钢轨行车面一个区段内存在的连续的高低类短波不平顺缺陷，当所述有效值结果大于一设定的门槛值时，则所述分析结果为评价钢轨行车面存在连续的高低类短波不平顺缺陷，提示用户需要检修轨道。
[0017]根据本发明实施例所述方法的另一个进一步的方面，将所述振动检测数据按照不同的波段提取有效成分，分为不同的类型，针对不同类型的振动有效数据进行处理，输出对轨道质量的分析结果包括，将频率在〇.5Hz至20Hz之间的所述横向振动用于评价轮轨匹配不良引起的周期性异常振动类缺陷，对一个定长移动窗口内的横向振动进行有效值计算处理，当所述计算结果大于一设定的门槛值时，则所述分析结果为该轨道轮轨匹配不良引起异常横向振动，提示用户需要检修轨道。
[0018]本发明实施例还提供了一种搭载式轨道检测装置，包括:
[0019]振动检测单元，安装在运营车辆上，用于对轴箱、转向架和车体的振动进行检测；
[0020]数据采集单元，安装在运营车辆上，用于对振动数据进行采集和存储；
[0021]数据分析单元，由车外计算机承担，根据所述振动有效数据对轨道质量状况进行分析。
[0022]根据本发明实施例所述装置的一个进一步方面，还包括地面标识单元，与所述数据采集单元相连接，用于标识具有该振动检测数据的车轮所处的轨道位置。
[0023]根据本发明实施例所述装置的一个进一步方面，还包括存储器，分别与所述分析单元和地面标识单元相连接，用于用以标识该振动检测数据对应轨道位置的里程信息。
[0024]根据本发明实施例所述装置的一个进一步方面，所述数据采集单元进一步包括数据存储卡，用于存储振动检测数据，并将该数据转移至所述的数据分析单元。
[0025]根据本发明实施例所述装置的一个进一步方面，所述分析单元进一步包括，分类模块、处理模块和输出模块。
[0026]所述分类模块，用于将所述振动数据按照不同类型的波段提取有效成分，分为不同的类型；[〇〇27]所述处理模块，用于针对不同类型的振动有效数据进行处理；[〇〇28]所述输出模块，用于根据处理模块的处理结果输出针对轨道的分析结果。
[0029]通过本发明实施例，利用对运营车辆的轴箱、转向架和车体振动的检测结果进行轨道检测，有效地反映了轨道的状态，并且更加准确、全面和高效，从而提高铁路轨道和运行列车的安全性和平稳性，进而提高铁路的运营和服务水平。【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。[0031 ]图1所示为本发明实施例一种搭载式轨道检测方法流程图；
[0032]图2所示为本发明实施例一种搭载式轨道检测装置的结构示意图；
[0033]图3所示为本发明实施例数据分析单元的结构示意图；
[0034]图4所示为本发明实施例利用高频垂向振动对轨缝等状态的分析流程图；
[0035]图5所示为本发明实施例利用高频垂向振动对轨面短波不平顺的分析流程图；【具体实施方式】[〇〇36]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普遍技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
[0037]本发明实施例的发明人发现，现有技术中测量振动的检测方法能够检测列车轴箱、转向架和车体的垂向振动和横向振动，用于分析车辆在行驶过程中的平稳性；当车辆行驶于轨道上时，由于轮轨相互作用，轨道对轮对的冲击力会产生振动，而振动会由轮对传递至轴箱、转向架和车体，因此这些由轨道产生的不同的振动反映了轨道的状况。例如轨道的短波不平顺会对轴箱和构架产生高频振动等等。以下本发明的发明人利用对运营车辆的振动的测量形成了对轨道病害以及对轨道安全和平稳性的检测方案。
[0038]如图1所示为本发明实施例一种搭载式轨道检测方法的流程图。
[0039]步骤101，将搭载式轨道检测设备安装于运营车辆上，包括将加速度传感器安装在运营车辆的轴箱、转向架和车体上，以及将振动数据采集单元和存储单元置于运营车辆上。
[0040]步骤102,通过安装在运营车辆上的振动测量单元获取轴箱、转向架和车体振动的检测数据。
[0041]步骤103,计算所述振动检测数据，获得不同波段的振动有效数据。
[0042]步骤104,根据所述振动有效数据对轨道质量状况进行分析。
[0043]作为本发明实施例的一个进一步的方面，在所述步骤103中还包括，同步存储器用以标识该振动检测数据对应的轨道位置里程信息。通过该里程信息可以在对轨道进行分析后，找到出现问题轨道的具体位置。
[0044]作为本发明实施例的一个进一步与方面，在所述步骤103中，所述振动检测数据包括轴箱垂向振动、轴箱横向振动、转向架垂向振动、转向架横向振动、车体垂向振动、车体横向振动。
[0045]作为本发明实施例的一个进一步与方面，在所述步骤104中，针对不同类型的振动有效数据进行处理，输出轨道的分析结果。
[0046]作为本发明实施例的一个进一步与方面，将频率高于40Hz的所述垂向振动用于评价冲击类缺陷，在一个设定的范围内取一个最大值，根据该最大值分析轨缝、焊接头、轨面凹坑或岔心的缺陷，例如每米范围内取一个最大值，当该最大值大于一设定的门限值时，贝1J 所述分析结果为该轨道的轨缝或者焊接头等状态需要检修。[〇〇47]作为本发明实施例的一个进一步方面，将频率高于40Hz的所述垂向振动进行一个定长窗口内的移动平均积分处理，用于评价颤振类缺陷，根据处理结果分析轨面的短波不平顺状态，例如对两米范围内的垂向振动进行积分处理，当所述积分处理结果大于一设定的门限值，则分析结果为该轨面存在短波不平顺缺陷。[〇〇48]根据本发明实施例的另一个进一步的方面，将频率在0.5Hz至10Hz之间的所述横向振动在一个定长窗口范围内的横向力进行均方根计算处理，用于评价轴摆类缺陷。例如， 对在30米窗口范围内的频率在0.5Hz至10Hz之间的横向振动计算均方根，当所述计算结果大于一设定的门限值，则分析结果为该横向振动出现异常波动，该轨道存在容易引起晃车的横向振动作用的缺陷。
[0049]通过上述实施例，通过对列车振动检测数据进行分析，得到轨道质量状态的评价， 避免了现有技术中只有几何检测方式而没有动力学作用参数检测方式的缺陷，同时提高了动力学轨道检测的高效性和稳定性，通过里程标识可以在分析后准确地定位到相应的轨道位置，使得轨道检修和缺陷整治更加方便，进一步提高了轨道交通的安全性和舒适性。
[0050]如图2所示为本发明实施例一种搭载式轨道检测装置的结构示意图。[0〇51 ] 包括振动检测单元201，振动计算单元202,振动分析单元203。[〇〇52]其中振动采集单元201，安装在运营车辆上，用于对轴箱、转向架和车体进行检测。 [〇〇53]振动计算单元202,安装在运营车辆上，与所述振动检测单元201相连接，用于对所述振动检测单元201输出的检测数据进行计算，获得不同波段的振动有效数据。[0〇54]振动分析单元203,与所述振动计算单元202通过存储卡206相连接，用于根据所述振动有效数据对轨道线路质量进行分析。
[0055]作为本发明实施例的一个进一步方面，还包括地面标识单元204,安装于运营车辆上，与所述振动计算单元202相连接，用于标识具有该振动检测数据的轨道位置。通过该里程信息可以在分析轨道状态后找到对应轨道病害的精确位置。[〇〇56]作为本发明实施例的一个进一步的方面，还包括存储器205，安装在运营车辆上， 与所述地面标识单元204相连接，并通过所述存储卡206与所述振动分析单元203相连接，用于存储标识该振动检测数据对应轨道位置的里程信息。所述振动分析单元203还可以对逐段里程的轨道质量作出分析判断，在输出分析结果的同时输出里程信息，以确定对应区段的轨道病害类型。
[0057]作为本发明实施例的一个进一步方面，所述计算单元202计算获取的振动检测数据包括轴箱垂向加速度、轴箱横向加速度、构架垂向加速度、构架横向加速度、车体垂向加速度和车体横向加速度。[0〇58]作为本发明实施例的一个进一步方面，所述振动分析单元203如图3所示，进一步包括分类模块2031、处理模块2032和输出模块2033。
[0059]其中，分类模块2031，用于将所述振动检测数据按照不同的波段提取有效成分，分为不同的类型。
[0060] 处理模块2032,用于针对不同类型的振动有效数据进行处理。[〇〇61]输出模块2033,用于根据所述处理模块2032的处理结果输出针对轨道的分析结果。
[0062]所述分析单元203进行如上述方法中所述的分析，再次不再赘述。
[0063]图4所示为本发明实施例利用垂向振动对轨缝状态的分析流程图。[〇〇64]步骤401，从加速度传感器获得运营车辆的轴箱、转向架和车体的振动检测数据。
[0065]步骤402,根据振动检测数据计算出轴箱、构架和车体的垂向加速度。[〇〇66]步骤403，按照垂向振动的频率分类，获取频率超过20Hz的垂向加速度。[〇〇67]步骤404,在每米范围内获取一个最大值。[〇〇68]步骤405，如果所述最大值超过一个设定的门限值，则说明该处轨道的轨缝、焊接头状态出现异常。[〇〇69]步骤406,输出上述分析结果。
[0070]图5所示本发明实施例利用垂向振动对轨道短波不平顺的分析流程图。[0071 ]步骤501，从运营车辆的轴箱、转向架和车体获取振动检测数据。[〇〇72]步骤502，根据检测数据计算出垂向加速度。[〇〇73]步骤503，根据垂向振动的频率分类，获取频率大于20Hz的垂向加速度。[〇〇74]步骤504,如果频率在某一区段出现幅值较大的高频振动，则说明该区段钢轨存在波浪磨耗等短波不平顺。
[0075]作为本发明实施例的有益结果在于，利用对运营车辆的轴箱、转向架和车体的振动检测数据进行轨道质量状况的检测，简单有效地反映了轨道状态，并且能够随车采集，不影响车辆的正常运营，从而达到快速、高效地检测轨道日常病害。
[0076]以上所述的具体实施例方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.搭载式轨道检测装置，其特征在于安装在运营车辆上，随运营车辆正常运行时采集 数据。2.—种搭载式轨道检测装置，其特征包括:振动检测单元，安装在运营车辆的轴箱、转向架和车体上，用于对列车的轴箱、转向架 和车体的振动进行检测；数据采集单元，与所述振动检测单元相连接，采集和记录所述振动有效数据；数据分析单元，用于根据所述振动有效数据对轨道质量状况进行分析。3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，还包括地面标识单元，与所属数据采集单元 相连接，用于标识具有该振动检测数据的车轮处所处的轨道位置；还包括存储器，分别与所述数据采集单元和地面标识单元相连接，用于存储用以标识 该振动检测数据对应的轨道位置里程信息。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据采集单元，还包括数据存储卡，用 于存储振动检测数据，并将该数据转移至所述的数据分析单元。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据分析单元进一步包括，分类模块、 处理模块和输出模块，所述分类模块，用于将所述振动检测数据按照不同类型的波段提取有效成分，分为不 同的类型；所述处理模块，用于针对不同类型的振动有效数据进行处理；所述输出模块，用于根据处理模块的处理结果输出针对轨道的分析结果。
【文档编号】B61K9/08GK205601866SQ201520965772
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年11月30日
【发明人】刘诗萌
【申请人】北京维尔瑞轨道交通科技有限公司