铁路线路质量数据采集检测系统的制作方法
【专利说明】铁路线路质量数据采集检测系统
[0001]
技术领域
[0002]本专利涉及一种铁路线路质量数据采集检测系统。
【背景技术】
[0003]铁路线路平顺度直接影响列车运行与安全，为了保证列车运行安全，目前，全国铁路(尤其是煤炭铁路企业)工务部门主要由人工检测线路状态参数，根据线路维护标准确定是否进行维护。
[0004]工务部门检测线路数据主要依靠轨道尺检测线路轨距和水平，弦绳检测线路高低和轨向。由于这些工作都要依靠人工完成，线路质量检测和评价产生大量的工作量。如要按照维修标准检测I公里线路，轨距和水平要采集1000点，轨向和高低要各采集200点，这大概是3个人I天的工作量。其次，所有的数据依靠人工采集，弦绳受风力影响等，数据的准确度值得商榷。以此作为标准，就会对线路维修养护造成不利影响。第三，由于采集线路状态参数，是在线上作业，给列车运行造成大的安全隐患，由于防护不当，造成检测人员意外伤亡的事故不在少数。第四，为了保证列车平稳运行，工务部门如果严格按照维修标准检测线路，不仅检测线路需要增加线路工定员，而且带来其他诸多不便。目前全国铁路工务部门大多采用人工巡道，对发现有问题的路段进行测量和维修。
[0005]工务部门检测线路数据主要依靠轨道尺检测线路轨距和水平，弦绳检测线路高低和轨向。由于这些工作都要依靠人工完成，对线路质量评价产生大量的工作量。如要按照维修标准检测I公里线路，轨距和水平要采集1000点，轨向和高低要各采集200点，这大概是3个人I天的工作量。其次，所有的数据依靠人工采集，弦绳受风力影响等，数据的准确度值得商榷，可能产生该修的没修，不该修的却修了。第三，由于采集线路状态参数，是在线上作业，给列车运行造成大的安全隐患，由于防护不当，造成检测人员意外伤亡的事例不在少数。第四，为了保证列车平稳运行，工务部门如果严格按照维修标准检测线路，工务段光检测线路就需要增加一线工人数人，所以工务段一般采用折中的办法，依靠有经验的工人进行巡道，发现有问题的路段进行测量和维修。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供了一种可以智能、方便快捷的铁路线路质量数据采集及检测系统，为了实现上述目的，本发明的技术方案为:
铁路线路质量数据采集检测系统，包括垂向加速度传感器、水平加速度传感器，其特征是:垂向加速度传感器、水平加速度传感器固定于机车转向架二位轴端水平位置，通过电缆与轨道参数自动采集及评价系统数据分析模块相连，数据分析模块输出口与主机图像插入模块相连;线路摄像机通过电缆与图像插入模块视频插口相连，图像插入模块将图像信息和传感器采集的振动频率、振幅合成，合成后的图像进入录像机录像；
GPS定位模块与数据分析模块输出口相连，融和数据通过3G模块传送到地面服务器；振动传感器安装在机车二位轴端端部，同时采集机车垂向和横向振动量值，利用机车光电传感器，产生的脉冲信号，该信号与振动信号同时送入振动采集系统用于后续处理；振动传感器输出信号为电荷信号，振动传感器发出的信号经过电荷放大器电路将该信号转变为电压信号，该电压信号经抗混叠滤波处理、AD采样后转化为二进制数据，送入单片机进行后续处理;光电传感器产生的脉冲信号，经光电隔离处理后送入单片机作为时标用于后续处理;单片机从FIFO中读取采样数据，进行分析和处理并根据处理的结果进行显示和告警;AD转换电路为16位的高精度高速AD转换芯片实现，时标采样电路采用光电隔离器件实现。
[0008]铁路线路质量数据采集及检测系统就是把加速度传感器安装到机车上，传感器输出的的数据通过信号的转换由主机存储到随车硬盘上，实时监控线路状态的变化。将GPS数据与加速度传感器数据融合，并通过3G网络传送到地面，在地面形成数据库。
[0009]每套系统包括I个主机、2个摄像头、加速度传感器模块、GPS定位模块等，主机采用嵌入式结构，IlOV电源输入，支持一路或2路视频信号输入，断电后，来电自恢复，无须人为操作，采用大容量存储器，全程记录线路状态。
[0010]铁路线路质量数据采集和检测系统是利用图像采集、GPS定位、数据采集一体化技术，实现实时对线路质量进行评价的先进系统。利用图像采集技术，确认线路位置参数，检查线路固定件状态，变机车为电子巡道车，节省人力，提高巡道效率。将机车采集的线路状态参数插入线路摄像机画面，线路检查人员通过录像可以观察线路平顺状态。将机车采集线路数据和GPS系统融合，通过3G无线网络实时将数据传送到地面服务器，形成地面数据库。各个客户端及具备3G网络功能的手机都可以实时查看机车运行位置，线路状态，如果线路质量达到报警值，系统会自动将超限路段变为红色，并给出线路等级。地面数据库具有强大的分析功能，能方便的统计线路病害次数、维修工作量、及工务部门所要的各种表格。
[0011]轨道参数自动采集及评价系统基本解决了困扰工务系统多年的线路质量检测和评价问题，可使工务系统依赖多年的线路质量开环控制系统变为闭环控制系统。即线路质量不再是工务部门说是就是，上级监管部门对工务考核有了有效的工具。
[0012]铁路线路质量数据采集和检测系统系统为工务部门检测线路状态节省了大量的人力、物力，为保证行车安全有着独特的作用。地面数据库为工务部门统计、分析提供了有效的工具。
[0013]经济效益:
一是节约人工成本:每月5.5万元，四季度可节约22万元。
[0014]二是2015年四季度，铁运处实现了 “3.2.1”安全目标，与以往相比，减少因事故造成损失约20余万元。
[0015]课题累计创造效益42万元。
[0016]铁路线路质量数据采集和检测系统具有先进性、独创性，是铁路工务部门线路维修数据采集、分析、统计的一次大的变革，前景十分广阔。
[0017]
说明书附图图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]振动信号采集处理系统用于采集线路不平顺引起的机车振动，振动传感器安装在机车二位轴端端部，可以同时采集机车垂向和横向振动量值，为达到振动信号校验和标定的目的，利用机车光电传感器，产生的脉冲信号，该信号与振动信号同时送入振动采集系统用于后续处理。
[0019]振动传感器输出信号为电荷信号，其量值与机车的振动加速度成正比。振动传感器发出的信号经过电荷放大器电路将该信号转变为电压信号，该电压信号经抗混叠滤波处理、AD采样后转化为二进制数据，送入单片机进行后续处理;光电传感器产生的脉冲信号，经光电隔离处理后送入单片机作为时标用于后续处理;单片机从FIFO中读取采样数据，进行分析和处理并根据处理的结果进行显示和告警。AD转换电路采用16位的高精度高速AD转换芯片实现，时标采样电路采用光电隔离器件实现
铁路线路质量数据采集及检测系统结构原理
铁路线路质量数据采集及检测系统利用固定在机车车体上加速度传感器采集车体垂向、横向振动加速度值，经过模拟与数字混合滤波，量化反映轨道线路的不平顺状态。利用高清摄像机采集线路信息，并将量化反映轨道线路的不平顺信息插入线路画面。主要完成以下功能:
线路状态参数采集
利用固定在机车车体上加速度传感器采集车体垂向、横向振动加速度值，经过模拟与数字混合滤波，量化反映轨道线路的不平顺状态。
[0020]将线路状态参数插入摄像机画面
利用高清摄像机采集线路信息，并将量化反映轨道线路的不平顺信息插入线路画面。即利用画面合成技术将线路状态参数数字信息和图像信息在固定位置进行合成。
[0021 ]将机车采集线路数据和GPS系统融合，并实时传送到地面，对病害线路实现实时报塾目ο
[0022]GPS定位系统实时给出了位置信息，线路状态参数采集模块给出了这个位置线路的状态信息，将二者融合就是工务部门需要的线路检查数据。
[0023]1、车载系统:车载装置由车载主机、加速度传感器、数据采集分析模块、图像采集器、GPS定位模块等组成
车载凤采用嵌入式结构，I1V电源输入。支持一路或2路视频信号输入。支持大容量存储器。专用机箱设计，体积小，安装方便，具有防震功能。
[0024]2、图像采集器:由高清摄像机，数字插入模块组成。
[0025]3、加速度传感器。采集机车横向和垂向振动。
[0026]4、GPS定位模块。实时定位机车所在线路位置。
[0027]5、地面数据库:由地面工作站和服务器软件(GDCSZDCJPJ-SEVER)和客户端软件(⑶ CSZDCJPJ-client)组成。
【主权项】
1.铁路线路质量数据采集检测系统，包括垂向加速度传感器、水平加速度传感器，其特征是: 垂向加速度传感器、水平加速度传感器固定于机车转向架二位轴端水平位置，通过电缆与轨道参数自动采集及评价系统数据分析模块相连，数据分析模块输出口与主机图像插入模块相连;线路摄像机通过电缆与图像插入模块视频插口相连，图像插入模块将图像信息和传感器采集的振动频率、振幅合成，合成后的图像进入录像机录像； GPS定位模块与数据分析模块输出口相连，融和数据通过3G模块传送到地面服务器；振动传感器安装在机车二位轴端端部，同时采集机车垂向和横向振动量值，利用机车光电传感器，产生的脉冲信号，该信号与振动信号同时送入振动采集系统用于后续处理；振动传感器输出信号为电荷信号，振动传感器发出的信号经过电荷放大器电路将该信号转变为电压信号，该电压信号经抗混叠滤波处理、AD采样后转化为二进制数据，送入单片机进行后续处理;光电传感器产生的脉冲信号，经光电隔离处理后送入单片机作为时标用于后续处理;单片机从FIFO中读取采样数据，进行分析和处理并根据处理的结果进行显示和告警;AD转换电路为16位的高精度高速AD转换芯片实现，时标采样电路采用光电隔离器件实现。
【专利摘要】铁路线路质量数据采集检测系统，包括垂向加速度传感器、水平加速度传感器，其特征是：垂向加速度传感器、水平加速度传感器固定于机车转向架二位轴端水平位置，通过电缆与轨道参数自动采集及评价系统数据分析模块相连，数据分析模块输出口与主机图像插入模块相连；线路摄像机通过电缆与图像插入模块视频插口相连，图像插入模块将图像信息和传感器采集的振动频率、振幅合成，合成后的图像进入录像机录像；GPS定位模块与数据分析模块输出口相连，融和数据通过3G模块传送到地面服务器；振动传感器安装在机车二位轴端端部，同时采集机车垂向和横向振动量值，利用机车光电传感器，产生的脉冲信号，该信号与振动信号同时送入振动采集系统用于后续处理。
【IPC分类】B61K9/08
【公开号】CN105539505
【申请号】CN201610113170
【发明人】杜以明, 贺宝亭, 赵士琦, 刘东铭, 张春雷, 江鑫, 杜常玉
【申请人】枣庄矿业（集团）有限责任公司铁路运输处
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年3月1日