铁路无缝线路应力放散施工监测方法、装置及系统与流程

本发明涉及铁路建设领域，具体而言，涉及一种铁路无缝线路应力放散施工监测方法、装置及系统。

背景技术：

在高铁无缝线路施工作业过程中，在对单元轨节进行焊连锁定前，需要预先对轨道进行应力放散，并根据当前轨道温度确定需要对轨道进行拉伸的长度，当轨道的实际长度被拉伸至需求的长度时对其进行焊连锁定。

在当前的高铁无缝线路施工作业过程中，多采用手动测量的方式，按照无缝线路焊连锁定相关作业要求对于轨道纵向位移变化量进行监控。当进行单元轨节焊连锁定时，需要在每间隔100米处设定一个位移观测点。如果按照每节单元轨节1500m来计算，需要同时对15个观测点的轨道位移变化量进行测量。采用人工测量的方式操作难度大，并且，存在测量误差大，上报数据有效性无法控制等缺点，并且严格按照施工标准需要占用较多的人工，施工效率较低，施工质量无法保证，限制了无缝线路施工质量和效率的提升。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种铁路无缝线路应力放散施工监测方法、装置及系统，以至少解决由于通过人工对轨道信息进行测量导致的工作效率低、测量误差大的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种铁路无缝线路应力放散施工监测系统，包括：轨道传感器，用于获取监测点处轨道的轨道信息；数据采集设备，与轨道传感器和智能终端连接，用于实时采集并发送轨道信息；智能终端，用于根据接收到的轨道信息确定轨道的实时状态信息，并根据实时状态信息生成状态提示信息。

进一步地，轨道传感器包括：磁致伸缩位移传感器，与数据采集设备连接，平行设置于轨道一侧，用于采集轨道的位移信息；轨温传感器，与数据采集设备连接，用于采集轨道的温度信息。

进一步地，磁致伸缩位移传感器包括：磁尺，与数据采集设备连接，通过锁紧装置固定于轨道轨枕的道钉上；弱磁块，通过卡具固定于轨道上，与磁尺对应设置。

进一步地，轨温传感器为磁吸式热电阻温度传感器。

进一步地，数据采集设备包括：调理电路，与轨道传感器连接，用于对轨道传感器获取的轨道信息进行滤波处理；数模转换电路，与调理电路连接，用于对轨道信息进行数模转换；第一处理模块，与数模转换电路连接，用于对轨道信息进行封装处理；差分通讯电路，与第一处理模块连接，用于根据封装处理后的轨道信息生成差分轨道信息。

进一步地，系统还包括：无线传输设备，与数据采集设备连接，用于向无线网关发送轨道信息；无线网关，与智能终端连接，用于接收至少一个无线传输设备发送的轨道信息，并转发至智能终端。

进一步地，无线传输设备包括：差分通信模块，与数据采集设备连接，用于用于接收差分通讯电路生成的差分轨道信息；第二处理模块，与差分通信模块连接，用于对接收到的轨道信息进行封装处理；zigbee收发模块，与第二处理模块连接，用于将经过封装处理的轨道信息发送至无线网关。

进一步地，系统还包括：存储设备，与智能终端连接，用于对采集到的轨道信息进行你给存储。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种铁路无缝线路应力放散施工监测方法，包括：获取预先设置的施工动作和与施工动作对应的轨道标准参数，其中，轨道标准参数用于依次检测是否按照施工方案完成对轨道执行的施工动作；获取与施工动作对应的轨道的实时轨道信息；将实时轨道信息与轨道标准参数进行比对，确定是否完成施工动作，其中，施工方案用于记录对轨道的完整施工动作；当按照施工方案完成全部施工动作时，确认完成完整施工动作。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种铁路无缝线路应力放散施工监测装置，包括：第一获取模块，用于获取预先设置的施工动作和与施工动作对应的轨道标准参数，其中，轨道标准参数用于依次检测是否按照施工方案完成对轨道执行的施工动作；第二获取模块，用于获取与施工动作对应的轨道的实时轨道信息；处理模块，用于将实时轨道信息与轨道标准参数进行比对，确定是否完成施工动作，其中，施工方案用于记录对轨道的完整施工动作；确认模块，用于当按照施工方案完成全部施工动作时，确认完成完整施工动作。

在本发明实施例中，采用获取预先设置的施工动作和与施工动作对应的轨道标准参数，其中，轨道标准参数用于依次检测是否按照施工方案完成对轨道执行的施工动作；获取与施工动作对应的轨道的实时轨道信息；将实时轨道信息与轨道标准参数进行比对，确定是否完成施工动作，其中，施工方案用于记录对轨道的完整施工动作；当按照施工方案完成全部施工动作时，确认完成完整施工动作的方式，通过轨道传感器，用于获取监测点处轨道的轨道信息；数据采集设备，与轨道传感器和智能终端连接，用于实时采集并发送轨道信息；智能终端，用于根据接收到的轨道信息确定轨道的实时状态信息，并根据实时状态信息生成状态提示信息，达到了根据实时获取到的轨道信息对铁无缝线路施工作业进行管理的目的，从而实现了对铁无缝线路施工作业的信息化管理的技术效果，进而解决了由于通过人工对轨道信息进行测量导致的工作效率低、测量误差大的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种铁路无缝线路应力放散施工监测系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的铁路无缝线路应力放散施工监测系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的铁路无缝线路应力放散施工监测系统中磁尺的安装示意图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的铁路无缝线路应力放散施工监测系统中弱磁块的安装示意图；

图5是根据本发明实施例的一种可选的铁路无缝线路应力放散施工监测系统的示意图；

图6是根据本发明实施例的一种可选的铁路无缝线路应力放散施工监测系统的示意图；

图7是根据本发明实施例的一种可选的铁路无缝线路应力放散施工监测系统的示意图；

图8是根据本发明实施例的一种铁路无缝线路应力放散施工监测方法的流程图；以及

图9是根据本发明实施例的一种铁路无缝线路应力放散施工监测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种铁路无缝线路应力放散施工监测系统的系统实施例，图1是根据本发明实施例的铁路无缝线路应力放散施工监测系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：轨道传感器10、数据采集设备20和智能终端30。

其中，轨道传感器10，用于获取监测点处轨道的轨道信息；数据采集设备20，与轨道传感器10和智能终端30连接，用于实时采集并发送轨道信息；智能终端30，用于根据接收到的轨道信息确定轨道的实时状态信息，并根据实时状态信息生成状态提示信息。

具体的，由数据采集设备20通过设置于施工作业的轨道上的轨道传感器10，实时采集用于表征轨道状态的轨道信息，并由数据采集设备20将轨道信息发送至智能终端30，通过智能终端30对轨道信息进行汇总并处理，得到用于对高铁无缝线路施工作业进行提示的状态提示信息。通过上述轨道传感器10、数据采集设备20和智能终端30，达到了根据实时获取到的轨道信息对铁无缝线路施工作业进行管理的目的，从而实现了对铁无缝线路施工作业的信息化管理的效果，进而解决了由于通过人工对轨道信息进行测量导致的工作效率低、测量误差大的问题。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，轨道传感器10包括：磁致伸缩位移传感器11和轨温传感器13。

其中，磁致伸缩位移传感器11，与数据采集设备20连接，平行设置于轨道一侧，用于采集轨道的位移信息；轨温传感器13，与数据采集设备20连接，用于采集轨道的温度信息。

由于轨道的长度会受到环境温度的影响而发生变化，因此在实际施工时，需要根据不同的环境温度或轨道温度采用不同的施工方式进行施工。具体的，在轨道传感器10中，可以包括用于检测轨道位移参数的磁致伸缩位移传感器11和用于采集轨道温度的轨温传感器13，并且磁致伸缩位移传感器11和轨温传感器13分别与数据采集设备20连接。

作为一种可选的实施方式，上述磁致伸缩位移传感器11包括：磁尺111和弱磁块113。

其中，磁尺111，与数据采集设备20连接，通过锁紧装置固定于轨道轨枕的道钉上；弱磁块113，通过卡具固定于轨道上，与磁尺111对应设置。

具体的，磁致伸缩位移传感器11可以采用基于分体式的磁致伸缩位移传感器。其中，通过结构卡具将磁尺111固定在与待无缝线路施工作业的轨道的平行位置，并同时将磁致伸缩位移传感器11的弱磁块113利用可调整位置的卡具，固定在轨道的轨头上。

在实际应用当中，考虑到无缝线路焊连锁定施工过程中施工环境复杂，并且在撞轨过程中轨道会有一定幅度的震动。为了在不损伤磁尺的情况下最大可能的获取精确的钢轨位移量，如图3所示，可以利用轨道轨枕的道钉，并通过单独设计的套管将磁尺111卡在两个套管上，并套管放置在相邻的两个道钉上，并用锁紧装置将套管与道钉锁紧，从而确保磁尺111安装的牢固。

而由于弱磁块113对于震动并不敏感，但是弱磁块113需要与磁尺111保持严格的距离。因此，如图4所示，可以采用带有调整功能的卡具，将弱磁块113固定在轨头上，通过调整旋钮调整，使弱磁块113与磁尺111处在最佳测量距离内。

采用上述由磁尺套筒卡具、可伸缩式磁块卡具、基于磁致伸缩的磁尺111、弱磁块113构成的磁致伸缩位移传感器11。磁尺111通过轨枕的道钉或预埋套管固定在与轨道平行的位置，弱磁块113通过可伸缩式磁块卡具固定在钢轨轨头上，采用非接触式安装方式，具有抗振动宜安装等优势。

作为一种可选的实施方式，上述轨温传感器13为磁吸式热电阻温度传感器。

具体的，轨温传感器13采用基于磁吸式热电阻温度传感器，通过磁力直接吸附在轨道上。

在实际应用当中，轨温传感器13可以采用磁吸式热电阻温度传感器。通过磁吸式的传感器探头，可以将电阻温度传感器牢固吸附在轨道表面，传感器线缆直接连接在数据采集设备20上。

作为一种可选的实施方式，如图5所示，上述数据采集设备20包括：调理电路21、数模转换电路23、第一处理模块25和差分通讯电路27。

其中，调理电路21，与轨道传感器10连接，用于对轨道传感器10获取的轨道信息进行滤波处理；数模转换电路23，与调理电路21连接，用于对轨道信息进行数模转换；第一处理模块25，与数模转换电路23连接，用于对轨道信息进行封装处理；差分通讯电路27，与第一处理模块25连接，用于根据封装处理后的轨道信息生成差分轨道信息。

具体的，数据采集设备20由调理电路21、数模转换电路23、第一处理模块25和差分通讯电路27组成。其中调理电路21将磁致伸缩位移传感器11的信号调整至合适范围，并通过数模转换电路23将模拟信号数字化，再送给第一处理模块25，通过第一处理模块25对采集到的数据进行处理，打包通过差分通讯电路27发送出去。

作为一种可选的实施方式，如图6所示，上述系统还包括：无线传输设备40和无线网关50。

其中，无线传输设备40，与数据采集设备20连接，用于向无线网关发送轨道信息；无线网关50，与智能终端30连接，用于接收至少一个无线传输设备发送的轨道信息，并转发至智能终端30。

作为一种可选的实施方式，无线传输设备40包括：差分通信模块41、第二处理模块43和zigbee收发模块45。

其中，差分通信模块41，与数据采集设备20连接，用于接收差分通讯电路生成的差分轨道信息；第二处理模块43，与差分通信模块41连接，用于对接收到的轨道信息进行封装处理；zigbee收发模块45，与第二处理模块43连接，用于将经过封装处理的轨道信息发送至无线网关。

具体的，无线传输设备40主要可以由三部分组成，分别为差分通信模块41、第二处理模块43、zigbee收发模块45。

分别为差分通信模块41接收数据采集设备20发送的由轨道传感器10采集的轨道信息，然后再将轨道信息发送至第二处理模块43进行处理，最后经过第二处理模块43处理后的轨道信息通过串口发送给zigbee收发模块45，由zigbee收发模块45通过zigbee网络发送出去。

相应的，无线网关50具有zigbee无线通讯模块，可以同时与施工现场中多个采集节点通过zigbee无线网络进行连接。对利用zigbee无线网络接收到的无线信号进行处理，转化为wifi无线网络信号后，并通过在施工现场建立无线局域网，通过tcp/ip协议，将轨道信息发送到智能终端上面进行显示。

采用上述基于zigbee与wifi的双重无线传输网，轨道信息过差分通信转zigbee传输，再经无线网关50与智能终端30相连，无缝覆盖施工区域。充分利用了zigbee低功耗、自组网、低成本广覆盖与wifi产品链成熟、通用性强的特点。

作为一种可选的实施方式，如图7所示，系统还包括：存储设备60。

其中，存储设备60，与智能终端30连接，用于对采集到的轨道信息进行你给存储。

作为一种可选的实施方式，智能终端30可以采用基于安卓系统的移动设备，设备硬件包含wifi、蓝牙、摄像头、扩展存储器等。在智能终端中配置用于对无缝线路施工进行管理的应用程序。从而可以完成无缝线路焊连锁定作业过程的施工过程指导，采集施工工序中的位移、温度信息。最终形成锁定数据，生成报表并上传至存储设备60进行存储。其中，应用程序的主要功能模块，可以包括：数据加载模块、施工流程管理、数据上传模块、报表管理模块、查询统计模块、规范查询模块、系统设置模块和帮助文档等。

在上述铁路无缝线路应力放散施工监测系统中，由于磁致伸缩位移传感器11及其与其配套的安装方式，提供了一种非接触式高精度测量手段，避免了人工测量误差，使同时检测单元轨节范围内十几个监测点位移信息成为了一种可能。并且，磁致伸缩位移传感器11安装方式简单、可靠，充分考虑了轨道焊连锁定作业时的施工现场环境，并有效保护传感器。同时，采用zigbee+wifi的组网方式实现了对于轨道信息的无线传输，降低了现场设备复杂度，并且覆盖性好。基于安卓系统的应用程序，为施工管理提供了一整套作业指导规范，并通过信息化的手段杜绝了违规作业，提升轨道施工质量，并且提高了施工效率，降低了施工人员的专业需求，释放了人力。

根据本发明实施例，提供了一种铁路无缝线路应力放散施工监测方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图8是根据本发明实施例的铁路无缝线路应力放散施工监测方法的流程图，如图8所示，该方法包括如下步骤：

步骤s21，获取预先设置的施工动作和与施工动作对应的轨道标准参数，其中，轨道标准参数用于依次检测是否按照施工方案完成对轨道执行的施工动作。

步骤s23，获取与施工动作对应的轨道的实时轨道信息。

步骤s25，将实时轨道信息与轨道标准参数进行比对，确定是否完成施工动作，其中，施工方案用于记录对轨道的完整施工动作。

步骤s27，当按照施工方案完成全部施工动作时，确认完成完整施工动作。

通过上述步骤21至步骤s27，可以在对轨道进行施工时，实时获取轨道信息，并将轨道信息分别与预先设置的与施工动作对应的轨道标准参数进行比对。当轨道信息与轨道标准参数吻合时，确定完成当前动作。通过上述方法对施工方案中的全部施工动作进行验证，最终确认是否完成完整的施工动作。

其中，在每当完成施工动作时，可以通过智能终端对施工人员进行提示。同时，在施工过程中，还可以通过智能终端对实时轨道信息和轨道标准参数进行显示，从而使施工人员可以实时了解轨道状态。

通过上述步骤，达到了根据实时获取到的轨道信息对铁无缝线路施工作业进行管理的目的，从而实现了对铁无缝线路施工作业的信息化管理的效果，进而解决了由于通过人工对轨道信息进行测量导致的工作效率低、测量误差大的问题。

图9是根据本发明实施例的铁路无缝线路应力放散施工监测装置的示意图。如图9所示，该装置包括：第一获取模块21、第二获取模块23、处理模块25和确认模块27。

其中，第一获取模块21，用于获取预先设置的施工动作和与施工动作对应的轨道标准参数，其中，轨道标准参数用于依次检测是否按照施工方案完成对轨道执行的施工动作；第二获取模块23，用于获取与施工动作对应的轨道的实时轨道信息；处理模块25，用于将实时轨道信息与轨道标准参数进行比对，确定是否完成施工动作，其中，施工方案用于记录对轨道的完整施工动作；确认模块27，用于当按照施工方案完成全部施工动作时，确认完成完整施工动作。

通过上述第一获取模块21、第二获取模块23、处理模块25和确认模块27，可以在对轨道进行施工时，实时获取轨道信息，并将轨道信息分别与预先设置的与施工动作对应的轨道标准参数进行比对。当轨道信息与轨道标准参数吻合时，确定完成当前动作。通过上述方法对施工方案中的全部施工动作进行验证，最终确认是否完成完整的施工动作。

其中，在每当完成施工动作时，可以通过智能终端对施工人员进行提示。同时，在施工过程中，还可以通过智能终端对实时轨道信息和轨道标准参数进行显示，从而使施工人员可以实时了解轨道状态。

通过上述模块，达到了根据实时获取到的轨道信息对铁无缝线路施工作业进行管理的目的，从而实现了对铁无缝线路施工作业的信息化管理的效果，进而解决了由于通过人工对轨道信息进行测量导致的工作效率低、测量误差大的问题。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。