专利名称：基于应力变化的轨道车轴检测方法
基于应力变化的轨道车轴检测方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通监测领域和传感器及电路设计领域，具体涉及一种基于轨道应力变化识别的低成本、可扩展、可密集布局监测点，覆盖任意大区域的轨道交通中列车车轴检测的方法，作为轨道交通智能化、高效化管理的依据。
背景技术：
铁路运输和高速铁路客运是国民经济的命脉，而城市轨道交通(简称城轨)对于缓解城市交通拥堵、改善城市大气环境具有十分重要的意义。铁路运输和城轨的信号系统是运输安全生产的重要设备，要求实时地检测相应的线路或区段是否有列车占用或出清。目前铁路和城轨信号系统采用轨道电路、电磁计轴和光纤传感器计轴。发明专利CN86103414公开了一种轨道电路，其特定的优点如结构简单、成本低廉等。但是也有一些自身无法克服的缺点，如轨道电路分路不良，俗称“压不死”和两轨道相互短路，输出占用红灯信号，出现“红光带”。实用新型专利CN2337030公开了一种电磁计轴技术，该技术是以电磁感应传感器和计算机为核心，辅以外部设备，通过统计通过的列车轴数，检测线路是否有车。但是，目前也存在以下问题1)由于采用电磁感应原理，易受电磁干扰，如雷电，甚至维修工的铁锹都会产生干扰；2)设备结构复杂，成本高；3)我国的电磁感应计轴系统的故障率高，可靠型差。核心技术被国外公司垄断，主要电路板需送国外维修，周期长，费用高。专利申请200910252831. 7公开了一种光纤光栅传感列车计轴技术，该技术具有精确度高、稳定性好、防潮和防电磁干扰等特点，因此被广泛的应用于工程监测中。但是，目前存在以下问题1)成本高，核心的光学仪器设备和探测轨道应变信号的传感器价格昂贵，个利于轨道交通大区域网络检测监控布局。2)光纤抗震动能力弱，不足以在轨道沿线长距离传输，同时光学设备对振动敏感， 不适合在轨道沿线就近安装。
发明内容本发明的主要目的就是解决现有轨道计轴技术中难以实现的密集监测、稳定检测、大区域监测问题，提供一种轨道交通车轴检测方法，具有低成本、高可靠性、可以在轨道沿线密集布局检测点，实时监测大区域内的轨道占用和空闲情况，从而作为轨道交通智能化、高效化管理的依据。为实现上述目的，本发明提供一种大区域密集实时监测轨道占有和空闲情况的应力变化传感单元、车轴信息处理单元和监测中心的系统组成结构。应力变化传感单元通过应力变化获得轨道上通过车轴的个数和轨道占用情况，相比当前使用的其他监测技术具有极低的成本，可以在轨道长度上间隔较小的区域内密集安装布局应力变化传感单元，从而精确获得轨道的占有和空闲情况。车轴信息处理单元可与一个或多个应力变化传感单元相连，处理一个区域内的轨道占用和空闲情况。监测中心可与一个或多个车轴信息处理单元相连，处理一个较大的区域内的轨道占用和空闲情况。多个监测中心之间可进行数据交换， 从而获得整个轨道交通网络的轨道占用和空闲情况。本发明所述的应力变化传感单元与车轴信息、处理单元之间、车轴信息处理单元和监控中心之间以及多个监控中心之间可通过无线或有线相连接和通信。本发明的有益效果是利用应力变化，低成本实时监测轨道的占用和空闲情况，能够密集布局，并覆盖任意大轨道交通区域，从而掌握整个轨道交通网络使用情况的实时变化。解决长期以来没有实现的低成本、高密度、全覆盖的铁路占用和空闲状态实时监测网络的建立问题，为轨道交通智能化、高效化管理提供依据。具体实施方式
和
本申请的特征及优点将通过实施例，结合附图进行说明。为表述方便，我们将应力变化传感单元称为AS，将车轴信息处理单元称为APJf 监测中心称为Sc。通过一系列AS、AP和SC的互联就可以实现任意大区域的轨道占用和空闲监测，该种结构包括至少一个AS和至少一个AP。AP与AS中的至少一个互联，如图1。SC 与AP中的至少一个互联，如图2。SC与SC的互联，如图3。AP和AS，AP和SC，SC和SC的互联均可以采用无线或有线方式。图4到图6是本发明一种实施例的特定应用分析，在轨道沿线每IOOm安装一个应力变化传感单元AS，每IKm安装一个车轴信息处理单元AP，采用有线方式和10个AS互连，如图4 ；每IOOKm安装一个监控中心SC，采用GPRS或3G通信模块和100个AP互连，如图5。对于全程2000Km的轨道交通线，20个监控中心通过光纤互连，相互通信即可获知整个2000Km轨道交通线的占用和空闲情况。图6是一种AS的实施例，AS中包括一个应力变化传感器SS、一个信号采集预处理模块、通信接口和电源模块。AS应力变化传感器SS能够获得轨道应力变化，从而判断轨道上经过的列车车轴个数及轨道占用空闲情况；信号预处理模块对传感单元的信号进行数字化等预处理，通信模块调制原始数据并向AP传输，电源管理模块提供电源管理。AS发送的数据至少包括AS的标识(每个AS具有唯一标识)；地理位置信息(坐标)；监测时间精度(可以精确到毫秒)；所监测轨道处实时应力变化信号；监测时间精度、监测或发送数据的时间间隔等，均可以设置。以上内容是结合一种实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种大区域密集实时监测轨道占有和空闲情况的应力变化传感单元、车轴信息处理单元和监测中心的系统组成结构，其特征在于包括至少一个应力变化传感单元、至少一个车轴信息处理单元和至少一个监测中心，所述每个应力变化传感单元包含至少一个能够感知轨道由于列车车轴轧过产生应力变化的传感器，通过车轴信息处理单元，与至少一个监测中心联结。
2.应力变化传感单元相比当前使用的其他监测技术具有极低的成本，可以在轨道长度上间隔较小的区域内密集安装，比如100m，50m，IOm布局一个应力变化传感单元，从而精确获得轨道的占有和空闲情况。
3.一个车轴信息处理单元可与一个或多个应力变化传感单元相连，处理一个区域内的轨道占用和空闲情况，比如lKm，5Km。监测中心可与一个或多个车轴信息处理单元相连，处理一个较大的区域内的轨道占用和空闲情况，比如100Km，500Km。多个监测中心之间可进行数据交换，从而获得整个轨道交通网络的轨道占用和空闲情况。
4.如权利要求1所述的特定轨道交通车轴检测系统，其特征在于所述应力变化传感单元包含至少一个能够感知轨道应力变化的传感器。应力变化传感单元获取轨道振动信息之后，通过有线或无线的方式发送到车轴信息处理单元。车轴信息处理单元对应力变化传感单元的数据进行预处理之后，通过有线或无线方式发送到监测中心。监测中心通过大区域密集布局的应力变化传感单元，实现大区域的密集监测，作为轨道交通智能化、高效化管理的依据。
5.如权利要求1所述的监测中心结构，其特征在于通过连接该监测中心的多个车轴信息处理单元提供的反映所覆盖轨道的应力变化情况，综合分析，排除干扰，获得轨道的占用和空闲情况。多个监测中心互连，能够覆盖更大的区域。
全文摘要
本发明公开了一种基于应力改变的轨道车轴检测方法，该方法由可以密集安装在轨道的应力变化传感单元、若干个车轴信息处理单元以及监测中心组成。应力变化传感单元包括采用一个或多个能够感知轨道应力变化的传感器。车轴信息处理单元对接收的应力变化传感单元的感知信号或数据进行预处理之后，发送到监测中心。监测中心负责接收一个较大区域内的轨道沿线多个车轴信息处理单元发来的数据，并进行分析处理，监测中心之间同样可以交换数据，以获得更大区域内轨道的占有和空闲情况，从而对轨道交通智能化、高效化管理。本发明具有成本低、安装易和组网灵活的特点，能够实现任意大区域内的轨道占有或空闲情况的实时监测，为列车调度提供依据。
文档编号B61K9/08GK102161344SQ20101060781
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者冯晓星, 王新安, 王金泊, 葛彬杰 申请人:深圳思量微系统有限公司