本公开涉及一种列车轴距检测方法及系统。
背景技术：
在铁路领域的数据测量相关技术中，可通过对通过某个铁路路段的列车的车轮轴距进行测量，并根据测量数据分析该火车的信息，以便给铁路部门提供必要的列车数据信息。
在相关技术中，列车车轮轴距的测量方法包括人工通过一些定制的量具对列车的两组车轮的距离进行测量。这种测量方式主要适用于处于静止状态的列车。而另一类列车车轮轴距的测量方法包括基于传感器的行驶列车轴距测量方法。这种方法使用安装在铁轨上的传感器来测量车轮经过时的信号，进而计算出车轮轴距。
技术实现要素：
发明人经研究发现，相关技术中人工测量方法难以适用于行驶列车的车轮轴距的测量，而基于传感器的测量方法需要在铁轨上安装传感器，容易受到车轮与传感器的距离以及车速等因素的影响，因此存在着一定的适应性问题。
有鉴于此，本公开实施例提供一种列车轴距检测方法及系统，能够提高列车车轮轴距检测的适应性。
在本公开的一个方面，提供一种列车轴距检测方法，包括：
根据设置在列车轨道的外侧的至少两个非接触式传感器的感测数据，判断当前是否有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器；
在确定当前有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器时，根据所述至少两个非接触式传感器的感测数据计算所述列车车轮的移动速度，并计算相邻的列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器中的同一个非接触式传感器的第一时间间隔；
根据所述移动速度和所述第一时间间隔计算所述相邻的列车车轮的轴距。
在一些实施例中，判断操作包括：
将所述至少两个非接触式传感器当前感测的所述列车车轮的距离值分别与预设的距离阈值范围进行比较；
当所述距离值均处于所述距离阈值范围内，则确定当前有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器。
在一些实施例中，计算所述移动速度的操作包括：
根据所述列车车轮分别经过所述至少两个非接触式传感器中每个非接触式传感器的时刻，计算所述列车车轮经过各个非接触式传感器的第二时间间隔；
根据所述第二时间间隔和各个非接触式传感器之间的设置距离，计算所述列车车轮的移动速度。
在一些实施例中，在计算所述移动速度时，还包括：
对根据所述列车车轮经过每两个非接触式传感器的所述第二时间间隔计算出的移动速度进行算术平均；
将计算得到的所述移动速度的算术平均值作为所述列车车轮的移动速度。
在一些实施例中，计算所述第一时间间隔的操作包括：
根据所述相邻的列车车轮分别经过所述至少两个非接触式传感器中的同一个非接触式传感器的时刻，计算所述第一时间间隔。
在一些实施例中，在计算所述第一时间间隔时，还包括：
对所述相邻的列车车轮分别经过每个非接触式传感器的第一时间间隔进行算术平均；
将计算得到的所述第一时间间隔的算术平均值作为所述第一时间间隔。
在一些实施例中，所述非接触式传感器包括光电传感器。
在一些实施例中，所述光电传感器包括激光测距传感器。
在本公开的另一个方面，提供一种列车轴距检测系统，包括：
至少两个非接触式传感器，设置在列车轨道的外侧，用于感测运行在所述列车轨道上的列车车轮；
判断单元，用于根据所述至少两个非接触式传感器的感测数据，判断当前是否有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器；
第一计算单元，用于在所述判断单元确定当前有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器时，根据所述至少两个非接触式传感器的感测数据计算所述列车车轮的移动速度；和
第二计算单元，用于计算相邻的列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器中的同一个非接触式传感器的第一时间间隔，并根据所述移动速度和所述第一时间间隔计算所述相邻的列车车轮的轴距。
在一些实施例中，所述非接触式传感器包括光电传感器。
在一些实施例中，所述光电传感器包括激光测距传感器，所述激光测距传感器的激光光路与所述列车轨道对应的竖直平面的交点处于所述列车轨道的上表面到所述列车车轮的高度的范围之内。
在一些实施例中，所述激光测距传感器的激光光路与所述列车轨道垂直。
在一些实施例中，还包括：
安装基座，设置在所述列车轨道的外侧预设间距的位置；
其中，所述至少两个非接触式传感器沿所述列车轨道的延伸方向间隔地设置在所述安装基座上。
在一些实施例中，所述至少两个非接触式传感器的连线与所述列车轨道平行。
在一些实施例中，所述至少两个非接触式传感器的设置位置与所述列车轨道的距离均相同，或与所述列车轨道的距离不同，并分别对应于不同的所述距离阈值范围。
在一些实施例中，所述至少两个非接触式传感器设置在至少两条列车轨道的外侧，所述至少两个非接触式传感器感测的运行在所述至少两条列车轨道的列车车轮的距离值分别对应于不同的距离阈值范围。
在本公开的另一个方面，提供一种列车轴距检测系统，包括：
存储器；和
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行前述的列车轴距检测方法。
在本公开的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的列车轴距检测方法。
因此，根据本公开实施例，通过设在列车轨道外侧的非接触式传感器对列车车轮进行感测，并根据感测数据进行移动速度的计算，然后计算相邻列车车轮经过非接触式传感器的时间间隔，并根据移动速度与该市时间间隔进一步计算出列车车轮的轴距。这种轴距检测方式不仅能够实现行驶列车的车轮轴距测量，也能够减少其它因素的影响，因此提高了列车轴距检测的适应性。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开列车轴距检测系统的一些实施例的方框示意图。
图2是根据本公开列车轴距检测系统的一些实施例的检测场景示意图；
图3是图2实施例中激光测距传感器的设置示意图。
图4是图2实施例中判断车轮经过的示意图。
图5是根据本公开列车轴距检测方法的一些实施例的流程示意图。
图6是根据本公开列车轴距检测系统的另一些实施例的方框示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在有些相关技术中，使用安装在铁轨上的传感器来测量车轮经过时的信号，进而计算出车轮轴距。而由于列车车轮自身存在磨损或在制造时存在误差，可能会导致列车车轮与铁轨上的传感器的垂直距离不能持续保持一致，从而使传感器所接收的信号也存在差异，进而影响列车轴距的检测结果。另一方面，当列车行驶速度较低时，传感器接收的信号较为微弱，难以进行检测，因此也不适用于低速列车的轴距检测。
有鉴于此，本公开实施例提供一种列车轴距检测方法及系统，能够提高列车车轮轴距检测的适应性。
图1是根据本公开列车轴距检测系统的一些实施例的方框示意图。参考图1，在一些实施例中，列车轴距检测系统包括：至少两个非接触式传感器a,b,c、判断单元30、第一计算单元40和第二计算单元50。至少两个非接触式传感器a,b,c设置在列车轨道的外侧，用于感测运行在所述列车轨道上的列车车轮。在本实施例中，通过使用至少两个非接触式传感器，可根据不同的非接触式传感器各自感测的信号进行车轮通过的判断和车轮通过时间间隔的计算等。非接触式传感器能够在不接触到被测物体的状态下实现对被测物体的感测，例如基于光、声、磁或者射线等原理实现被测物体特定参数的测量。利用非接触式的传感器对运行在列车轨道上的列车车轮进行感测，能够在实现对处于运动状态的列车的检测的同时，减少相关技术中车轮磨损或制造误差等因素对测量结果的不利影响；并且，还能够实现低速列车的轴距检测，因此在检测场景的适应性上更好。
在一些实施例中，可采用光电元件作为检测元件的传感器，即光电传感器，其借助光电元件将感测的光信号转换成电信号进行输出。更进一步地，光电传感器可采用能够实现测距功能的激光测距传感器，其可根据需要仅设置在列车轨道的一侧，而且基于其光线集中的特点能够实现较远距离的测量，并能够排除外部光线环境对测量结果的不利影响。在另一些实施例中，光电传感器还可采用光电对射传感器等。
在三个或三个以上的非接触式传感器中，可设置部分的非接触式传感器作为冗余的非接触式传感器，在发生故障时能够与故障的非接触式传感器进行切换，以确保检测的持续性。
在本实施例中，判断单元30用于根据所述至少两个非接触式传感器的感测数据，判断当前是否有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器。基于至少两个非接触式传感器的感测数据来确定列车车轮通过，可以避免一些特殊情况导致的检测错误。例如，当有其他物体短时间进入某个非接触式传感器的感测范围或者某个非接触式传感器的自身发生错误或故障时，多个非接触式传感器的感测数据通常与列车车轮依次经过各个非接触式传感器的规律性存在差异，从而可以有效地排除掉不是列车车轮通过的情形。
对于可测距的非接触式传感器来说，判断单元30在进行判断时，可将至少两个非接触式传感器当前感测的列车车轮的距离值分别与预设的距离阈值范围进行比较。当各个非接触式传感器感测的距离值均处于距离阈值范围内，则可确定当前有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器。这里的距离阈值范围可根据非接触式传感器与进入到非接触式传感器的感测范围的列车车轮的实际距离进行预先确定。
在一些实施例中，为了计算方便，可使至少两个非接触式传感器的设置位置与所述列车轨道的距离均相同，这样各个非接触式传感器到列车车轮的距离也是相同的，从而设置统一的距离阈值范围即可。而在另一些实施例中，也可以使至少两个非接触式传感器中的部分或全部非接触式传感器到列车轨道的距离不同，相应的可设置距离不同的非接触式传感器对应于不同的距离阈值范围。
另外，至少两个非接触式传感器也不仅限于对通过单条列车轨道(包括两根铁轨)的列车车轮的检测，也可适用于通过多条列车轨道的列车车轮的检测。当并排的多条列车轨道中的某一条列车轨道有列车通过时，可以通过至少两个非接触式传感器对该条列车轨道上运行的列车车轮进行感测。相应的，对于不同的列车轨道上运行的列车车轮，非接触式传感器所感测的距离值对应于不同的距离阈值范围。例如，对于靠近非接触式传感器一侧的列车轨道来说，其对应的距离阈值范围相对较小，而远离非接触式传感器一侧的列车轨道对应的距离阈值范围相对较大。
在判断单元30确定了当前有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器时，第一计算单元40用于根据所述至少两个非接触式传感器的感测数据计算所述列车车轮的移动速度。具体来说，第一计算单元可先根据所述列车车轮分别经过所述至少两个非接触式传感器中每个非接触式传感器的时刻，计算所述列车车轮经过各个非接触式传感器的第二时间间隔。
举例来说，如果根据非接触式传感器的感测数据可确定某个列车车轮分别经过的三个非接触式传感器的时刻为t1、t2和t3，则可进一步计算出列车车轮经过前两个非接触式传感器的时间间隔为t12＝t2-t1，经过后两个非接触式传感器的时间间隔为t23＝t3-t2。根据需要，也可计算出列车车轮经过第一个和最后一个非接触式传感器的时间间隔t13＝t3-t1。
由于在设置非接触式传感器时，已经确定了各个传感器之间的设置距离。则第一计算单元40可根据计算出的所述第二时间间隔和各个非接触式传感器之间的设置距离，计算所述列车车轮的移动速度。
在计算列车车轮的移动速度时，可以选择列车车轮经过某两个非接触式传感器m、n的第二时间间隔tmn和对应的设置距离lmn进行计算。假设该两个非接触式传感器的连线与列车轨道平行，则可计算出列车车轮的移动速度v＝lmn/tmn。
为了增加移动速度计算的可靠性，在计算所述移动速度时还可包括：对根据所述列车车轮经过每两个非接触式传感器的所述第二时间间隔计算出的移动速度进行算术平均，并将计算得到的所述移动速度的算术平均值作为所述列车车轮的移动速度。举例来说，在确定了某个列车车轮分别经过三个非接触式传感器中的每两个非接触式传感器的第二时间间隔分别为t12、t23和t13，且对应的非接触式传感器设置距离分别为l12、l23和l13。在计算移动速度时，可计算出三个移动速度，分别为v12、v23和v13。然后，计算各个移动速度的算术平均值，并将其提供给第二计算单元50，作为计算轴距时使用的移动速度，即v＝(v12+v23+v13)/3。
第二计算单元50用于计算相邻的列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器中的同一个非接触式传感器的第一时间间隔，并根据所述移动速度和所述第一时间间隔计算所述相邻的列车车轮的轴距。在计算第一时间间隔时，可选择某一个非接触式传感器感测相邻两个列车车轮经过时对应的两个时刻ta和tb。基于这两个时刻ta和tb，可计算出相邻两个车轮依次经过该非接触式传感器的时间间隔tab＝tb-ta。第二计算单元50根据计算得到的时间间隔tab和第一计算模块40确定的移动速度v，可求出相邻两个列车车轮的轴距w＝v*tab。
为了增加轴距计算的可靠性，在计算所述第一时间间隔时还可包括：对所述相邻的列车车轮分别经过每个非接触式传感器的第一时间间隔进行算术平均，并将计算得到的所述第一时间间隔的算术平均值作为所述第一时间间隔。举例来说，在确定相邻两个列车车轮中的第一个经过三个非接触式传感器a、b、c的时刻分别为taa、tba和tca，第二个经过该三个非接触式传感器a、b、c的时刻分别为tab、tbb和tcb。进一步可分别计算出相邻两个列车车轮分别经过每个非接触式传感器a、b、c的第一时间间隔分别为ta、tb和tc。然后，计算各个第一时间间隔的算术平均值t＝(ta+tb+tc)/3，并将其作为计算轴距时使用的第一时间间隔。
图2是是根据本公开列车轴距检测系统的一些实施例的检测场景示意图。图3是图2实施例中激光测距传感器的设置示意图。图4是图2实施例中判断车轮经过的示意图。参考图2-图4，在一些实施例中，多个非接触式传感器a、b、c被设置在列车轨道1的外侧，与列车轨道1保持预设的距离。该非接触式传感器为激光测距传感器。这种非接触式传感器可通过激光二极管对准特定目标发射激光脉冲，激光经目标反射后向各方向散射，其中部分散射光会被激光测距传感器的接收器所接收。根据激光发射和接收的时间可计算出目标到激光测距传感器的距离da、db、dc。激光测距传感器在应用到本实施例时，能够通过测量进入其感测范围的列车车轮的距离是否在预设的阈值范围[dmin，dmax]内，来确定是否有列车车轮通过该激光测距传感器。
在设置多个激光测距传感器时，可分别将各个激光测距传感器的激光发射端指向列车轨道。为了有效地实现列车车轮的检测，则可使激光测距传感器的发射激光光路4与所述列车轨道1对应的竖直平面的交点处于所述列车轨道1的上表面到所述列车车轮3的高度的范围之内。换句话说，使得列车车轮3在通过设置激光测距传感器的路段时，能够依次通过各个激光测距传感器的感测范围。
列车的每个车轴通常设有至少两个列车车轮。当同轴的两个列车车轮在不同时刻被激光测距传感器感测到，可能会增加检测和计算的难度，因此在一些实施例中可使激光测距传感器发射的激光光路与所述列车轨道垂直。当然，在另一些实施例中，也可基于其它因素使激光测距传感器发射的激光光路与所述列车轨道不垂直。
参考图2和图3，在一些实施例中，列车轴距检测系统还可包括安装基座2。安装基座2设置在列车轨道1的外侧预设间距d的位置。至少两个非接触式传感器可沿所述列车轨道1的延伸方向间隔地设置在所述安装基座2上。例如在图3中的非接触式传感器a、b、c从左到右间隔地设置在安装基座2上。安装后的非接触式传感器a、b、c各自的间距分别为l12、l23和l13。为了计算方便，可以设置相邻的非接触式传感器的间距l12、l23相等。
另外，在图3的实施例中，还可设置至少两个非接触式传感器的连线与所述列车轨道平行。在另一些实施例中，非接触式传感器的连线可以与列车轨道不平行。相应的，在计算列车车轮的移动速度时，则按照两个非接触式传感器的连线在列车轨道上的投影来确定列车车轮经过该两个非接触式传感器时的移动距离。
在一些实施例中，至少两个非接触式传感器可以设置在至少两条列车轨道的外侧。对于可测距的非接触式传感器来说，至少两个非接触式传感器可以实现运行在两条以上的列车轨道的列车的轴距检测。相应的，非接触式传感器与不同的列车轨道的距离有所不同。
以激光测距传感器为例，对于靠近激光测距传感器一侧的列车轨道，至少两个激光测距传感器感测的列车车轮的距离值对应的距离阈值范围相对较小。而对于远离激光测距传感器一侧的列车轨道，至少两个激光测距传感器感测的列车车轮的距离值对应的距离阈值范围相对较大。也就是说，激光测距传感器感测的运行在所述至少两条列车轨道的列车车轮的距离值分别对应于不同的距离阈值范围。
参考前述的列车轴距检测系统，本公开实施例还提供了列车轴距检测方法的多个实施例。图5是根据本公开列车轴距检测方法的一些实施例的流程示意图。参考图5，在一些实施例中，列车轴距检测方法包括步骤100-步骤400。在步骤100中，根据设置在列车轨道的外侧的至少两个非接触式传感器的感测数据，判断当前是否有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器。对于可测距的非接触式传感器来说，可将所述至少两个非接触式传感器当前感测的所述列车车轮的距离值分别与预设的距离阈值范围进行比较。当所述距离值均处于所述距离阈值范围内，则确定当前有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器。
在步骤200中，当确定当前有列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器时，根据所述至少两个非接触式传感器的感测数据计算所述列车车轮的移动速度。具体来说，可根据所述列车车轮分别经过所述至少两个非接触式传感器中每个非接触式传感器的时刻，计算所述列车车轮经过各个非接触式传感器的第二时间间隔。然后，根据所述第二时间间隔和各个非接触式传感器之间的设置距离，计算所述列车车轮的移动速度。
并且，在计算所述移动速度时，还可以对根据所述列车车轮经过任意两个非接触式传感器的所述第二时间间隔计算出的移动速度进行算术平均。然后，将计算得到的所述移动速度的算术平均值作为所述列车车轮的移动速度。
在步骤300中，计算相邻的列车车轮经过所述至少两个非接触式传感器中的同一个非接触式传感器的第一时间间隔。具体来说，可根据所述相邻的列车车轮分别经过所述至少两个非接触式传感器中的同一个非接触式传感器的时刻，计算所述第一时间间隔。并且，在计算所述第一时间间隔时，还可以对所述相邻的列车车轮分别经过每个非接触式传感器的第一时间间隔进行算术平均。然后，将计算得到的所述第一时间间隔的算术平均值作为所述第一时间间隔。
在步骤400中，根据所述移动速度和所述第一时间间隔计算所述相邻的列车车轮的轴距。上述步骤可由一个或多个与非接触式传感器进行通信的本地服务器或远程服务平台执行。而距离阈值范围可预先存储在本地服务器或远程服务平台。
图6是根据本公开列车轴距检测系统的另一些实施例的方框示意图。参考图6，在一些实施例中，列车轴距检测系统包括：存储器60和耦接至所述存储器的处理器70。处理器70被配置为基于存储在所述存储器60中的指令，执行前述任一种的列车轴距检测方法的实施例。
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一种的列车轴距检测方法的实施例。
本说明书中多个实施例采用递进的方式描述，各实施例的重点有所不同，而各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于方法实施例而言，由于其整体以及涉及的步骤与系统实施例中的内容存在对应关系，因此描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。