本發(fā)明涉及軌道交通領域，具體涉及一種軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)及斷軌位置檢測方法。

背景技術：

我國目前的大部分線路都安裝了自動閉塞系統(tǒng)。自動閉塞系統(tǒng)的核心是“軌道電路”，即兩條鋼軌中通有電流，當列車進入閉塞區(qū)間時，車體將兩條軌道中的電路導通，使得閉塞區(qū)間內(nèi)的軌道電路“短路”，以此判斷線路的占用狀態(tài)，進而為后續(xù)的列車提供信息，同時也可粗略判斷軌道結構的完整性。

然而，依靠現(xiàn)有的自動閉塞系統(tǒng)檢測斷軌存在以下缺陷：

首先，閉塞區(qū)間范圍較大(1.2km)，即使出現(xiàn)了斷軌報警也不能準確判斷斷軌的位置，只能定位在一個閉塞區(qū)間內(nèi)，仍然需要人工手動查找斷軌位置，效率低、可靠性差。

其次，軌道電路本身受道床參數(shù)情況影響較大，在道床泄露阻抗小，以及南方雨水充沛的地區(qū)，常發(fā)生軌間短路、紅光帶誤報等故障情況。

因此，針對現(xiàn)有技術中的缺陷，開發(fā)出一套可在線監(jiān)測軌道的結構完整性、準確掌握鐵路基礎設施狀態(tài)、科學地進行質(zhì)量控制并保障行車安全的軌道結構完整性監(jiān)測系統(tǒng)，具有十分重要的意義。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明實施例提供一種軌道結構完整性監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

一方面，本發(fā)明實施例提出一種軌道結構完整性監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

設置于目標軌道的至少一個軌道結構檢測傳感器、至少一個監(jiān)測分機以及至少一個監(jiān)測主機；所述監(jiān)測分機連接至少一個所述軌道結構檢測傳感器；所述監(jiān)測主機連接至少一個所述監(jiān)測分機；

所述軌道結構檢測傳感器設置于所述目標軌道的軌腰處，用于檢測所述目標軌道中預設長度的軌道的結構完整性，生成所述預設長度的軌道的斷軌位置信息；

所述監(jiān)測分機，用于獲取與該監(jiān)測分機連接的各軌道結構檢測傳感器生成的斷軌位置信息，并將所述斷軌位置信息發(fā)送至與所述監(jiān)測分機連接的監(jiān)測主機；

所述監(jiān)測主機，用于對與該監(jiān)測主機連接的各監(jiān)測分機發(fā)送的斷軌位置信息進行告警。

本發(fā)明實施例提供的軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)，由于軌道結構檢測傳感器可檢測軌道結構的完整性以及生成斷軌位置信息，且監(jiān)測分機以及監(jiān)測主機可即時對軌道結構檢測傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行傳輸以及告警處理，因此可實現(xiàn)對軌道結構完整性的實時監(jiān)測。另外，由于軌道結構檢測傳感器位于軌道的軌腰處，這樣的設置對列車控制系統(tǒng)無任何影響。因此，本發(fā)明實施例提供的軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)，能科學地對軌道進行質(zhì)量控制并保障行車安全。

另一方面，本發(fā)明實施例還提供一種軌道斷軌位置檢測方法，所述方法包括：

軌道結構檢測傳感器的激勵探頭沿目標軌道向與所述激勵探頭間隔預設距離的所述軌道結構檢測傳感器的接收探頭發(fā)射導波；

若所述接收探頭未接收到所述激勵探頭發(fā)射的導波，則所述激勵探頭再次沿所述目標軌道發(fā)射導波，并在接收所述導波經(jīng)斷軌位置的折斷面反射的回波后，根據(jù)所述再次發(fā)射導波的發(fā)射時間、所述回波的接收時間以及波速，確定所述目標軌道的斷軌位置。

本發(fā)明提供的軌道斷軌位置檢測方法，由于采用了發(fā)射導波的方式，且根據(jù)導波的發(fā)射時間、回波的接收時間以及波速確定斷軌位置，因此可快速且準確獲知軌道的結構完整性信息。

附圖說明

圖1為本發(fā)明軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)實施例的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)實施例的軌道結構檢測傳感器結構示意圖；

圖3為本發(fā)明軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)另一實施例的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明軌道斷軌位置檢測方法實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為本發(fā)明軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)實施例的結構示意圖，參看圖1，本實施例公開一種軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)，包括：設置于目標軌道的至少一個軌道結構檢測傳感器1、至少一個監(jiān)測分機2以及至少一個監(jiān)測主機3；

所述監(jiān)測分機2連接至少一個所述軌道結構檢測傳感器1；所述監(jiān)測主機3連接至少一個所述監(jiān)測分機2；

所述軌道結構檢測傳感器1設置于所述目標軌道的軌腰處，用于檢測所述目標軌道中預設長度的軌道的結構完整性，生成所述預設長度的軌道的斷軌位置信息；

所述監(jiān)測分機2，用于獲取與該監(jiān)測分機2連接的各軌道結構檢測傳感器1生成的斷軌位置信息，并將所述斷軌位置信息發(fā)送至與所述監(jiān)測分機2連接的監(jiān)測主機3；

所述監(jiān)測主機3，用于對與該監(jiān)測主機3連接的各監(jiān)測分機2發(fā)送的斷軌位置信息進行告警。

本發(fā)明實施例提供的軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)，由于軌道結構檢測傳感器1可檢測軌道結構的完整性以及生成斷軌位置信息，且監(jiān)測分機2以及監(jiān)測主機3可即時對軌道結構檢測傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行傳輸以及告警處理，因此可實現(xiàn)對軌道結構完整性的實時監(jiān)測。另外，由于軌道結構檢測傳感器1位于軌道的軌腰處，這樣的設置對列車控制系統(tǒng)無任何影響。因此，本發(fā)明實施例提供的軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)，能科學地對軌道進行質(zhì)量控制并保障行車安全。

圖2為本發(fā)明軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)實施例的軌道結構檢測傳感器結構示意圖，參看圖2，其中，軌道結構檢測傳感器1包括激勵探頭21以及接收探頭22，激勵探頭21以及接收22探頭位于所述目標軌道的軌腰處，且兩者相隔所述預設的長度。其中，所述目標軌道為被所述系統(tǒng)進行斷軌監(jiān)測的軌道。

激勵探頭21會沿所述目標軌道向接收探頭22發(fā)射導波，若接收探頭22接收到導波，則所述目標軌道中對應的預設長度的軌道結構完整。若接收探頭22未接收到激勵探頭21發(fā)射的導波，則激勵探頭21再次沿所述目標軌道發(fā)射導波，并在接收該導波經(jīng)斷軌位置的折斷面反射的回波后，根據(jù)導波的發(fā)射時間、回波接收時間以及波速確定軌道的斷軌位置。

具體地，在一個檢測周期內(nèi)，激勵探頭21以及接收探頭22會通過所述軌道結構檢測傳感器1內(nèi)的GPS時鐘模塊進行時間同步，之后，激勵探頭21會發(fā)射檢測脈沖串，經(jīng)過其內(nèi)部的換能器處理后，檢測脈沖串會轉變?yōu)闄C械振動，從而在軌道的軌腰中形成特定模態(tài)和頻率的導波，該導波在軌道中傳播并到達與激勵探頭21相隔預設長度的接收探頭22處。

若軌道無折斷，接收探頭22則收到激勵探頭21發(fā)出的導波，該導波經(jīng)過預設的時域和頻域的信號分析算法處理，即可確認軌道的結構完整?？梢岳斫獾氖?，所述預設的信號分析算法可有效區(qū)分列車通過時的振動、系統(tǒng)噪聲干擾等無效信號。

若軌道發(fā)生折斷，接收探頭22則無法接收到所述激勵探頭21發(fā)出的導波，此時，激勵探頭21(同時作為“接收探頭”)則再一次發(fā)射導波。該導波在遇到折斷面時會發(fā)生反射形成回波，激勵探頭21接收到該回波后，即根據(jù)導波的發(fā)射時間、回波的傳播時間以及波速確定軌道的斷軌位置。

需要說明的是，所述預設長度可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，如4km，本實施例對此不作限定。在本發(fā)明實施例的一次實驗中，所述預設長度設定為4km，斷軌位置精度可達到3m內(nèi)。

在軌道結構檢測傳感器1完成對目標軌道斷軌的檢測后，監(jiān)測分機2則獲取軌道結構檢測傳感器1生成的斷軌位置信息，并將所述斷軌位置信息發(fā)送至監(jiān)測主機3。

其中，監(jiān)測分機2可通過電纜與軌道結構檢測傳感器1連接，為軌道結構檢測傳感器1提供電能，以保證其長時間正常運行。

監(jiān)測主機3可通過例如無線網(wǎng)絡與至少一個監(jiān)測分機2連接；監(jiān)測主機3優(yōu)選地設置在線路的歸屬鐵路局或電務段，當然，監(jiān)測主機3可根據(jù)實際需要進行設置，本實施例對此不作限定。

監(jiān)測主機3在接收到監(jiān)測分機2發(fā)送的斷軌位置信息后，則會進行告警；所述告警包括：聲音告警、光告警以及向負責人終端發(fā)送告警信息。

例如，對于武漢市至孝感市的高鐵鐵路段，則可將監(jiān)測主機3設置在武漢鐵路局，并使該鐵路段中設置的所有監(jiān)測分機2與武漢鐵路局內(nèi)的監(jiān)測主機3通過無線網(wǎng)絡連接，這樣，當監(jiān)測主機3接收到該鐵路段中任一個監(jiān)測分機2發(fā)送的軌道斷軌位置信息后，即可進行聲音告警或光告警，以通知鐵路局內(nèi)的工作人員根據(jù)斷軌位置信息對相應位置的軌道結構進行搶修或其它應急處理。優(yōu)選地，所述告警還可以是向相關負責人終端發(fā)送告警信息，例如通過手機短信、聊天軟件等，從而進一步提高告警的準確性以及有效性。

圖3為本發(fā)明軌道斷軌監(jiān)測系統(tǒng)另一實施例的結構示意圖，參看圖3，在另一種可選的實現(xiàn)方案中，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)中心服務器4以及至少一個監(jiān)測客戶端5；

數(shù)據(jù)中心服務器4與至少一個監(jiān)測主機3連接；數(shù)據(jù)中心服務器4與至少一個監(jiān)測客戶端5連接；

監(jiān)測主機3，還用于將與該監(jiān)測主機3連接的各監(jiān)測分機2發(fā)送的斷軌位置信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務器4；

數(shù)據(jù)中心服務器4，用于存儲以及統(tǒng)計所述至少一個監(jiān)測主機2發(fā)送的斷軌位置信息，生成所述目標軌道的結構完整性信息，并將目標軌道的結構完整性信息發(fā)送至所述至少一個監(jiān)測客戶端5；

監(jiān)測客戶端5，用于顯示數(shù)據(jù)中心服務器4發(fā)送的所述目標軌道的結構完整性信息。

具體地，數(shù)據(jù)中心服務器4可存儲以及統(tǒng)計與其通信連接的所有監(jiān)測主機3發(fā)送的軌道結構完整性數(shù)據(jù)，以生成軌道結構完整性信息。所述軌道結構完整性信息包括：所有監(jiān)測主機3對應鐵路段的軌道結構檢測傳感器1的數(shù)量，路段長度，斷軌發(fā)生次數(shù)、時間、地點等歷史信息。進一步地，數(shù)據(jù)中心服務器4還可對軌道結構完整性數(shù)據(jù)進行計算與分析，以獲取例如斷軌發(fā)生率等信息，以給相關工作人員進行例如重點監(jiān)控、預防等措施提供參考。

監(jiān)測客戶端5可根據(jù)現(xiàn)有的鐵路系統(tǒng)的管理體系對應的設置，由于其主要用于顯示數(shù)據(jù)中心服務器4發(fā)送的軌道結構完整性信息，因此，其只占用很小的計算機資源，便于安裝以及升級?？梢岳斫獾氖?，監(jiān)測客戶端5可只顯示對應的軌道結構完整性信息。例如，設置在武漢鐵路局的監(jiān)測客戶端5，則只顯示數(shù)據(jù)中心服務器4發(fā)送的武漢鐵路局管轄范圍內(nèi)的所有鐵路路段的軌道結構完整性信息。

在上述各實施例中，軌道結構檢測傳感器1還用于：周期性地對軌道結構的完整性進行檢測，即每隔一個預設周期，從所述軌道結構檢測傳感器1開始，所述系統(tǒng)的各個組成部分/裝置，重復上述各步驟，以自動對軌道斷軌情況進行監(jiān)測。

可以理解的是，所述預設周期可根據(jù)實際需要進行配置。例如，在斷軌發(fā)生數(shù)量較大和/或斷軌發(fā)生率較高路段，可相應地縮短所述周期。在斷軌發(fā)生數(shù)量不大和/或斷軌發(fā)生率較低路段，則可相應的延長所述周期。

本發(fā)明實施例提供的軌道斷軌檢測系統(tǒng)，由于軌道結構檢測傳感器1可通過沿軌道發(fā)射以及接收導波的方式，對軌道結構完整性進行檢測，因此，所述系統(tǒng)具備精度高，效率快的特點。此外，由于可自動進行軌道斷軌情況進行實時監(jiān)測，因此，所述系統(tǒng)還具有高自動化的特點，具有十分廣闊的應用前景。

圖4為本發(fā)明軌道斷軌位置檢測方法實施例的結構示意圖，參看圖4，基于上述各實施例，本實施例還提出一種軌道斷軌位置檢測方法，包括：

S1、軌道結構檢測傳感器的激勵探頭沿目標軌道向與所述激勵探頭間隔預設距離的所述軌道結構檢測傳感器的接收探頭發(fā)射導波；

S2、若所述接收探頭未接收到所述激勵探頭發(fā)射的導波，則所述激勵探頭再次沿所述目標軌道發(fā)射導波，并在接收所述導波經(jīng)斷軌位置的折斷面反射的回波后，根據(jù)所述再次發(fā)射導波的發(fā)射時間、所述回波的接收時間以及波速，確定所述目標軌道的斷軌位置。

本發(fā)明提供的軌道斷軌位置檢測方法，由于采用了發(fā)射導波的方式，且根據(jù)導波的發(fā)射時間、回波的接收時間以及波速確定斷軌位置，因此可快速且準確獲知軌道的結構完整性信息。

可以理解的是，若所述接收探頭接收到所述激勵探頭發(fā)射的導波，則所述軌道結構檢測傳感器確定所述目標軌道中預設長度的軌道的結構完整。

進一步地，所述軌道結構檢測傳感器的激勵探頭沿目標軌道向與所述激勵探頭間隔預設距離的所述軌道結構檢測傳感器的接收探頭發(fā)射導波包括：

所述激勵探頭采用周期循環(huán)的方式沿所述目標軌道向所述接收探頭發(fā)射導波。

即每隔一個預設周期，從步驟S1開始，自動對軌道結構完整性進行監(jiān)測。

可以理解的是，所述預設周期可根據(jù)實際需要進行配置。例如，在斷軌發(fā)生數(shù)量較大和/或斷軌發(fā)生率較高路段，可相應地縮短所述周期。在斷軌發(fā)生數(shù)量不大和/或斷軌發(fā)生率較低路段，則可相應的延長所述周期。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。