专利名称：全自动精密监测轨道几何参数变化方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于轨道测量技术领域，主要涉及的是全自动精密监测轨道几何参数变化方法及装置。
背景技术：
轨道是铁路行车的基础设施，直接承受机车车辆传来的压力、冲击和震动，并将其传递给轨枕。由于列车与轨道的相互作用，势必会引起轨道几何形位的不断变化，这种变化即轨道几何不平顺，反过来又会影响列车快速行驶的舒适性和安全性。因此，需要随时监测轨道几何参数变化，而衡量轨道平顺性的几何参数主要包括轨距、轨向、高低、超高、扭曲等。目前，对轨道平顺性几何参数的监测，普通有碴轨道是由经验丰富的工人人工拉弦线进行轨向检测，轨道尺检测水平和轨距，巡道工进行道钉及其他缺陷检查，这种检测存在人工检测精度低，工作强度大，耗时长，且在铁路线上作业危险系数增加的弊端。而高铁轨道则是通过轨道控制网、智能型全站仪以及轨道几何状态测量仪(简称轨检仪，也叫轨检小车)测量和计算出来，这种检测虽检测精度高，但其设备昂贵，检测耗时长，且需高等级控制网，人员在铁路线上作业的危险系数增加。如果轨道的上述平顺性指标达不到行车的要求，则需要对轨道进行精确调整，使其满足行车的要求。但是，当遇到需对铁路线路架空加固施工时，传统的人工检查包括机械、电子线路检查仪等检测方法，只能对检查时的线路状况进行记录和分析，如果要达到列车趟检要求，则需配备大量的人力资源，而人为因素的加入势必会造成检查结果的不确定性并增大线上作业的不安全性；而高铁方面，通过智能型全站仪以及轨检小车测量和计算，虽然可以达到监测目的，但是耗时长，劳动强度大，工作时间的条件要求高，不能实现全天候、全自动检测。因此，亟待发明一种能全天候自动进行轨道状态监测的系统。
发明内容
鉴于上述传统方法的缺点，本发明提供一种全自动精密监测轨道几何参数变化方法及装置，达到有效提高工作效率，降低劳动强度，实现远程监控铁路轨道几何状态参数变化的目的。具有全天候、全自动、智能化、精度高的特点。本发明实现上述目的采取的技术方案是一种全自动精密监测轨道几何参数变化方法，在轨道上每隔一定距离设置一对轨道监测点，由水平位移传感器和垂直位移传感器把从监测点采集的轨道几何参数变化数据通过数据传输仪传输给室内控制机，数据采集与分析处理软件将轨道的参数变化以实时变形过程曲线图的形式反映在屏幕上，并将采集的数据自动存入数据库。本发明所述轨道监测点在轨道上每隔4_8m设置一对，均位于轨道的下部，且两个处于同一横断面的监测点垂直于线路中线。本发明所述全自动精密监测轨道几何参数变化方法的装置是在所述轨道的横梁上连接钢筋，使所述轨道上每对监测点的两侧均焊接有固定连接钢筋，水平位移传感器和垂直位移传感器固定在该钢筋上，水平位移测头通过水平位移测杆与水平位移传感器的连接，水平位移测头位于轨道的下部并与轨道接触；垂直位移测头通过垂直位移测杆与垂直位移传感器连接，垂直位移测头位于轨道的底面并与轨道接触。本发明所述水平位移传感器和垂直位移传感器为电阻式传感器。本发明所述水平位移传感器和垂直位移传感器通过焊接或螺栓连接的方式固定在钢筋上。本发明由于在轨道上每隔一定距离设置一对轨道监测点，由水平位移传感器和垂直位移传感器把从监测点采集的轨道几何参数变化数据通过数据传输仪传输给室内控制机，数据采集与分析处理软件将轨道的参数变化以实时变形过程曲线图的形式反映在屏幕上。并将采集的数据自动存入数据库供查询、备份、删除、清空、剔除异常数据等操作。通过实时采集的数据实时自动计算轨距、超高、轨向、扭曲和高低的变化量；根据工况要求和监测限差设置预警，并实时对异常数据进行报警。本发明相对传统的轨道检测方法，使铁路轨道参数的监测实现无人值守全自动化，从而避免人员频繁上道测量，减少了这方面的人身安全隐患，杜绝发生任何安全事故，取得最大的经济效益，且具有全天候、全自动、智能化、精度高等优点，改善了铁路施工环境和线路监测水平，降低了劳动强度，提高了工作效率，实现了远程监控铁路轨道几何状态参数的变化。
图1是本发明水平位移监测传感器安装示意图。图2是本发明竖向位移监测传感器安装示意图。图3是本发明轨道几何状态监测点安装布设平面示意图。图中1、轨道，2、水平位移探头，3、水平位移测杆，4、水平位移传感器，5、垂直位移传感器，6、横梁，7、垂直位移探头，8、垂直位移测杆，9、钢筋，10、监测点。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限以下实施例。本实施例所述的全自动精密监测轨道几何参数变化方法包括水平位移的监测、垂直位移的监测和数据采集传输及处理。如图1-3所示，水平位移的监测是在沿轨道I纵向上每隔一定距离d设置一对轨道监测点10，本实施例是每隔4-8m设置一对轨道监测点10。《铁路修编规则》规定的计算基准是轨向与高低均是以IOm弦长作为计算单元，扭曲以6. 25m作为计算基长，选择4-8m便于内插进行计算，一般水平位移传感器布设以间距5m为宜，垂直位移传感器布设以6. 25m为宜。监测点10均位于轨道I的下部，用于监测水平位移，且两个处于同一横断面的监测点10应垂直于线路中线，用轨道尺精确的测出每对监测点10之间的距离即为该断面处的轨距。所述的监测点10包括水平位移传感器4、水平位移测头2、水平位移测杆3和垂直位移传感器5、垂直位移测头7、垂直位移测杆8。平位移传感器4和垂直位移传感器5采用的是电阻式传感器，型号为RD-50A。固定方式为通过在横梁6上焊接连接钢筋9，使轨道I上每对监测点10的两侧均焊接有固定连接钢筋9固定，然后将水平位移传感器4通过焊接或螺栓连接的方式固定在钢筋9上，水平位移测头2通过水平位移测杆3与水平位移传感器4的连接，水平位移测头2位于轨道的下部并与轨道接触，其作用是加大传感器的接触面，便于监测垂直位移。当发生水平位移的时候，列车通过时，接触轨道I下部的水平位移探头2和水平位移测杆3随着轨道的位移伸缩，水平位移传感器4通过端部水平位移探头3的机械伸缩来影响内部线圈的电阻值，从而使采集模块感应到电压的变化。经过数据传输仪等一系列的处理即可得知位移量。如图2-3所示，垂直位移监测是在上述监测点10部位的每个水平位移传感器4的下方设置垂直位移传感器5，每个垂直位移传感器5到横梁6的距离固定，距离固定后，便于后期和前期的对比。固定方式为利用水平位移监测在横梁6上焊接的固定连接钢筋9，将垂直位移传感器5焊接或螺栓连接在钢筋9上，垂直位移测头7通过垂直位移测杆8与垂直位移传感器5连接，垂直位移测头7位于轨道I的底面并与轨道接触。当发生垂直位移的时候，垂直位移传感器5通过端部垂直位移探头7和垂直位移测杆8的机械伸缩来影响内部线圈的电阻值，从而使采集模块感应到电压的变化。经过数据传输仪等一系列的处理即可得知位移量。数据采集传输及处理水平位移传感器4和垂直位移传感器5从监测点10采集的轨道几何参数变化数据通过数据传输仪传输给室内控制机，数据采集与分析处理软件将轨道的参数变化的变化情况将以实时变形过程曲线图的形式反映在屏幕上。数据采集与处理软件可灵活设置多种测量方式，支持单点测量、多点巡测、定时测量、定次测量，离线测量等。多点巡测及定时测量的同时，可实时绘制采集数据的工程值、温度值等过程线，并可按测点查看，每采集一次新数据自动刷新图线。设定测量数据显示和存贮方式，有动态显示手动存贮和随机显示自动存贮等功能选择。数据采集过程中，根据传感器资料中设置的报警值及时进行数据检验，并对越限数据进行报警，发出报警声并屏闪报警文字等。采集数据自动进入数据库，可管理海量数据(大于100万条)，采集的数据可按仪器类型、设计编号、时间进行查询，库数据可进行查询、备份、删除、清空、剔除异常数据等操作。采集的数据生成报表打印，随时可对报表标题及格式进行设置。
权利要求
1.一种全自动精密监测轨道几何参数变化方法，其特征在于在轨道(I)上每隔一定距离设置一对轨道监测点(10)，由水平位移传感器(4)和垂直位移传感器(5)把从监测点(10)采集的轨道(I)几何参数变化数据通过数据传输仪传输给室内控制机，数据采集与分析处理软件将轨道的参数变化以实时变形过程曲线图的形式反映在屏幕上，并将采集的数据自动存入数据库。
2.根据权利要求1所述的全自动精密监测轨道几何参数变化方法，其特征在于在所述轨道(I)上每隔4-8m设置一对监测点(10)，每对监测点(10)均位于轨道(I)的下部，且两个处于同一横断面的监测点(10)垂直于线路中线。
3.一种实现权利要求1所述全自动精密监测轨道几何参数变化方法的装置，其特征在于在所述轨道(I)的横梁(6)上连接钢筋(9)，使所述轨道(I)上每对监测点(10)的两侧均焊接有固定连接钢筋(9)，水平位移传感器(4)和垂直位移传感器(5)固定在该钢筋上，水平位移测头(2 )通过水平位移测杆(3 )与水平位移传感器的连接，水平位移测头(2 )位于轨道的下部并与轨道接触；垂直位移测头(7 )通过垂直位移测杆(8 )与垂直位移传感器(5 )连接，垂直位移测头位于轨道的底面并与轨道接触。
4.根据权利要求3所述的全自动精密监测轨道几何参数变化方法的装置，其特征在于所述水平位移传感器(4)和垂直位移传感器(5)为电阻式传感器。
5.根据权利要求3所述的全自动精密监测轨道几何参数变化方法的装置，其特征在于所述水平位移传感器(4)和垂直位移传感器(5)通过焊接或螺栓连接的方式固定在钢筋(9)上。
全文摘要
本发明公开全自动精密监测轨道几何参数变化方法是在轨道(1)上每隔一定距离设置一对轨道监测点(10)，由水平位移传感器(4)和垂直位移传感器(5)把从监测点采集的轨道几何参数变化数据通过数据传输仪传输给室内控制机，数据采集与分析处理软件将轨道的参数变化以实时变形过程曲线图的形式反映在屏幕上，并将采集的数据自动存入数据库。本发明相对传统的轨道检测方法，使铁路轨道参数的监测实现无人值守全自动化，避免人员频繁上道测量，减少了这方面的人身安全隐患，杜绝发生任何安全事故，且具有全天候、全自动、智能化、精度高等优点，改善了铁路施工环境和线路监测水平，降低了劳动强度，提高了工作效率，实现了远程监控铁路轨道几何状态参数的变化。
文档编号E01B35/12GK103031787SQ20131000812
公开日2013年4月10日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者芦小辉, 韩立峰, 温建军, 杨雪峰, 谷付堂, 王志军, 金海忠, 张锋, 刘绍, 高艳玲 申请人:中铁七局集团第一工程有限公司