专利名称：一种钢轨监控系统的制作方法
技术领域：
一种钢轨监控系统技术领域[0001]本实用新型涉及无缝线路温度应力监控技术，具体地，涉及一种钢轨监控系统。
背景技术：
[0002]无缝线路是铁路轨道结构的一个重大进步，世界上大多数国家都采用温度应力式 无缝线路。无缝线路是把钢轨焊成长轨节铺设在线路上，在拧紧扣件锁定后，由于各种线路 阻力约束长轨节不能自由伸缩，所以随着一年四季钢轨轨温的变化，长轨节内将承受不断 变化的温度拉力或压力。然而，钢轨内部巨大的温度拉力或压力将严重危及列车的行车安 全，因此，铁路部门需要及时监控钢轨内部温度应力的大小，以及时采取预防措施，从而防 止胀轨跑道或减少钢轨折断的发生，保障行车安全。[0003]目前，无缝线路钢轨温度应力的测量大多是人工周期性的单次测量，不能实现连 续测量和自动化监控。实用新型内容[0004]本实用新型的目的是提供一种钢轨监控系统，该系统用于解决对无缝线路钢轨温 度应力情况的持续自动监控。[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种钢轨监控系统，包括测量装置，设置 于钢轨双侧轨腰上，用于分别测量钢轨双侧的应变值和/或轨温值；信息采集装置，与所述 测量装置连接，用于采集所述应变值和/或所述轨温值；数据处理装置，与所述信息采集装 置连接，用于根据所述钢轨双侧的应变值和/或轨温值，计算得到所述钢轨的实际应变值 和/或实际轨温值；以及监控装置，与所述信息处理装置连接，用于对所述实际应变值和/ 或所述实际轨温值进行监控。[0006]优选地，所述数据处理装置包括平均值计算模块，与所述信息采集装置连接，用 于分别计算钢轨双侧轨腰的测量装置测得的应变值和/或轨温值的平均值，即实际应变值 和/或实际轨温值。[0007]优选地，所述数据处理装置包括差值计算模块，与所述信息采集装置连接，用于 分别计算钢轨双侧轨腰的测量装置测得的应变值和/或轨温值的差值，得到应变差值和/ 或轨温差值；实际值计算模块，与所述差值计算模块连接，若所述轨温差值小于或等于预先 确定的轨温阈值，则分别计算所述钢轨轨腰两侧的测量装置测得的应变值和轨温值的平均 值，得到实际应变值和实际轨温值，若所述轨温差值大于所述轨温阈值，则判断所述应变差 值与所述轨温差值的变化是否成比例，若是，则分别计算所述钢轨轨腰两侧的测量装置测 得的应变值和轨温值的平均值，得到实际应变值和实际轨温值，若否，则根据预先确定的权 值对所述钢轨轨腰两侧的测量装置测得的应变值和轨温值分别进行加权求和，得到实际应 变值和实际轨温值。[0008]优选地，所述系统还包括无线传输模块，无线连接所述信息采集装置和所述数据 处理装置，用于从所述信息采集装置接收所述应变值和/或所述轨温值并向所述数据处理装置转发。[0009]优选地，所述测量装置包括应变传感器和/或热电偶温度传感器。[0010]通过上述技术方案，本实用新型通过在钢轨双侧轨腰上设置的测量装置实时测量 钢轨的应变值和/或轨温值，并对双侧测得的应变值和/或轨温值进行相应的处理得到更 加精确的实际应变值和/或实际轨温值，实现了对无缝线路的轨温和应力的准确、实时监 控，从而实现对无缝线路钢轨温度应力情况的持续自动监控以采取有效的预防钢轨折断措 施。[0011]本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
[0012]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面 的具体实施方式
一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中[0013]图1是本实用新型提供的钢轨监控系统的框图；[0014]图2是本实用新型第一实施例提供的钢轨监控系统的框图；[0015]图3是本实用新型第一实施例提供的钢轨监控系统的框图；以及[0016]图4是本实用新型提供的钢轨应变和/或轨温的测量与采集的示意图。
具体实施方式
[0017]
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处 所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。[0018]图1是本实用新型提供的钢轨监控系统的框图。如图1所示，该系统包括测量装 置1、信息采集装置2、数据处理装置3和监控装置4。测量装置I设置于钢轨双侧轨腰上， 即每节钢轨的两侧分别设置一测量装置1，用于分别测量钢轨的应变值和/或轨温值。信息 采集装置2与测量装置I连接，用于采集测量装置I测得的应变值和/或轨温值。数据处 理装置3与信息采集装置2连接，用于根据信息采集装置2采集得到的钢轨双侧的应变值 和/或轨温值，计算得到整个断面上钢轨的实际应变值和/或实际轨温值。监控装置4与 数据处理装置3连接，用于对实际应变值和/或实际轨温值进行监控。[0019]如图2所示，数据处理装置3可以包括平均值计算模块31，该平均值计算模块31 与信息采集装置2连接，用于分别计算钢轨双侧轨腰的测量装置I测得的应变值和/或轨 温值的平均值，即实际应变值和/或实际轨温值。也就是说，分别在每节钢轨的两侧的两个 测量装置I测得了两个应变值和/或两个轨温值，平均值计算模块31计算这两个应变值的 平均值，得到实际应变值，并计算这两个轨温值的平均值，得到实际轨温值。[0020]如图3所示，数据处理装置3可以包括差值计算模块32和实际值计算模块33。[0021]差值计算模块32与信息采集装置2连接，用于分别计算钢轨双侧轨腰的测量装置 I测得的应变值和/或轨温值的差值，得到应变差值和/或轨温差值。也就是说，对于在每 节钢轨轨腰两侧的两个测量装置I测得的两个应变值求取差值，得到应变差值，对于在每 节钢轨轨腰两侧的两个测量装置I测得的两个轨温值求取差值，得到轨温差值。[0022]实际值计算模块33与差值计算模块32连接，若判断得到轨温差值小于或等于预 先确定的轨温阈值，则分别计算在钢轨轨腰两侧的测量装置I测得的应变值和轨温值的平均值，得到实际应变值和实际轨温值。[0023]若实际值计算模块33判断得到轨温差值大于轨温阈值，则判断应变差值与轨温 差值的变化是否成比例，例如，轨温值每增加I度，应变值增加相同的值，则可以认为应变 差值与轨温差值的变化是成比例的。[0024]若应变差值与轨温差值的变化成比例，则分别计算钢轨轨腰两侧的测量装置I测 得的应变值和轨温值的平均值，得到实际应变值和实际轨温值。[0025]若应变差值与轨温差值的变化不成比例，则根据预先确定的权值对钢轨轨腰两侧 的测量装置I测得的应变值和轨温值分别进行加权求和，得到实际应变值和实际轨温值。 其中，对于应变值和轨温值的计算权值可以相同，也可以不同。[0026]其中，该系统还可以包括无线传输模块，以无线连接信息采集装置2和数据处理 装置3，用于从信息采集装置2接收应变值和/或所述轨温值并转发至数据处理装置3。[0027]优选情况下，测量装置I可以包括应变传感器，并可以安装在每节钢轨的双侧轨 腰上，来监控钢轨应变的变化。优选情况下，测量装置I还可以包括热电偶温度传感器，也 安装在每节钢轨的双侧轨腰上，来监控钢轨轨温的变化。[0028]优选情况下，信息采集装置2可以由单片机及其外围设备等组成，单片机可采集 应变传感器和/或热电偶温度传感器的信号，并进行滤波、处理和存储，即对工具式表面应 变传感器和/或温度传感器测得的应变值和/或轨温值进行信号采集、滤波和存储等。其 中，单片机的外围设备可以用于实现单片机的电源管理和故障诊断等。一般情况下，单片机 可置于钢轨的内侧轨腰上，内外侧的测量装置I通过连接线接入单片机内，实现对应变信 号和温度信号的采集、处理和存储。[0029]优选情况下,无线传输模块利用Zigbee无缝传输系统构建无线收发信机，以实现 将信息采集装置2测得的应变值和/或轨温值无线传输至数据处理装置3，并借助单片机和 数据处理装置3之间的串行通信完成人机交互控制。[0030]图4是本实用新型提供的钢轨应变和/或轨温的测量与采集的示意图，从图中可 以看出，测量装置I安装在钢轨5的双侧轨腰上，信息采集装置2实现对钢轨的测量装置I 测得的应变值和/或轨温值的采集、处理和存储，在无线传输模块中可以利用Zigbee技术 建立无缝传输的系统，以实现数据的无线传输，即将信息采集装置2采集到的应变值和/或 轨温值无线传输至数据处理装置3，或从监控装置4接收远程控制信息，如控制信息采集装 置2的工作模式或指示其接收信息采集装置2采集到的应变值和/或轨温值并将采集到的 应变值和/或轨温值按要求进行存储、分析和汇总，从而可以为监控装置4提供钢轨的应变 和/或轨温的状态的监控数据，还可以及时根据钢轨应力状态采取有效的预防跑道胀轨的 措施，其中，通过常规计算方法可以将应变值转化为应力值。[0031]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技 术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。[0032]本实用新型通过在钢轨轨腰上设置测量装置1，实现了对钢轨的应变值和/或轨 温值的实时连续监控，能够及时得到钢轨应变和/或轨温的变化，判定钢轨的状态，并能够 根据温度应力的变化，及时准确地确定钢轨可能折断的位置，实现了对钢轨折断的监控。该 设备体积小，不影响铁路的养护和维修，在采用良好的电池管理和长寿命电池的情况下，可使现场设备的维修工作量更小，更便于现场使用。此外，还可以通过计算机终端对所监控的 实际应变值和/或实际轨温值显示在用户界面上，并制成相应的数据报表，以更加直观地 对温度应力进行监控。[0033]另外需要说明的是，在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各 种可能的组合方式不再另行说明。[0034]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违 背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
权利要求1.一种钢轨监控系统，其特征在于，包括 测量装置，设置于钢轨双侧轨腰上，用于分别测量钢轨双侧的应变值和/或轨温值； 信息采集装置，与所述测量装置连接，用于采集所述应变值和/或所述轨温值； 数据处理装置，与所述信息采集装置连接，用于根据所述钢轨双侧的应变值和/或轨温值，计算得到所述钢轨的实际应变值和/或实际轨温值；以及 监控装置，与所述数据处理装置连接，用于对所述实际应变值和/或所述实际轨温值进行监控。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 无线传输模块，无线连接所述信息采集装置和所述数据处理装置，用于从所述信息采集装置接收所述应变值和/或所述轨温值并向所述数据处理装置转发。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量装置包括应变传感器和/或热电偶温度传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种钢轨监控系统，包括测量装置，设置于钢轨双侧轨腰上，用于分别测量钢轨双侧的应变值和/或轨温值；信息采集装置，与测量装置连接，用于采集应变值和/或轨温值；数据处理装置，与信息采集装置连接，用于根据钢轨双侧的应变值和/或轨温值，计算得到整个断面上钢轨的实际应变值和/或实际轨温值；以及监控装置，与数据处理装置连接，用于对实际应变值和/或实际轨温值进行监控。本实用新型通过在双侧钢轨轨腰上设置的测量装置实时测量钢轨的应变值和/或轨温值，并对双侧测得的应变值和/或轨温值进行相应的处理得到更加精确的实际应变值和/或实际轨温值，实现了对无缝线路的应力和轨温的准确、实时监控。
文档编号E01B35/00GK202865710SQ20122059860
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者尹成斐, 李向国, 王风, 王建西 申请人:中国神华能源股份有限公司, 朔黄铁路发展有限责任公司, 石家庄铁道大学