一种应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统的制作方法

本发明涉及铁路的动态数据采集技术领域，特别涉及一种应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统。

背景技术：

目前我们铁路的动态数据采集系统采用是振动加速度传感器作为触发源，触发对系统内所有传感器的清零和实时同步采集，当重载列车经过时触发距离较远数据采集也相对较好。但当轻载列车经过时，则效果不佳，常有触发距离不够，数据丢失等情况，这完全满足不了未来对高速动态数据采集系统的需求；而市面上各类触发开关、行程开关、光栅对射、传感器琳琅满目，但是均不能达到非接触式、高速远距离触发、高速远距离传输和便捷安装的需求。

其中，现有技术中存在的问题是：靠振动感应强度来识别列车的距离容易产生误判；普通的光电开关，没有大功率的推挽电路，无法推动300-500米距离信号传输；铁路不允许使用接触式的触发感应器；光栅对射器用于并行铁路存在误判（车辆并行时无法识别）；现有设备无法远程设置控制、时间、触发量等参数；也无法实现高速超低延时的控制。

因此，如何实现高速无延时触发、远程可控可查看监控、减少对铁路系统的干扰、易于布设和可快速布设、不受桥梁限制，0.05-20公里内均适用，可主动控制采集保存校时等功能，系统可延伸可智能化、可神经元式感应、可升级可远程修复检测bug是同行从业人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提出的至少部分解决上述技术问题的一种应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统，实现了非接触式、高速远距离触发、高速远距离传输；且安装过程更便捷。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统，包括：触发控制器和至少两组触发器组件；

两组触发器组件安装于铁路同一侧，所述触发器组件与铁路导轨间隔第一预设距离；两组所述触发器组件之间间隔第二预设距离；

所述触发控制器安装在所述桥梁下方或侧面；

每一组所述触发器组件包括：立杆支架、激光触发传感器和电源信号盒；所述立杆支架的顶部设有所述激光触发传感器，所述立杆支架的中部设有所述电源信号盒；所述立杆支架上的激光触发传感器和所述电源信号盒之间通过开关信号线和电源线连接；

所述触发控制器分别与两组所述触发器组件中的所述电源信号盒通过光纤信号线连接。

在一个实施例中，所述激光触发传感器为tof触发传感器。

在一个实施例中，所述触发控制器包括：大功率推挽模块、arm主控模块、光信号接收模块、电源器、时钟模块、北斗校时模块、4g/5g通讯模块和混合信号通信模块；

所述arm主控模块分别与所述大功率推挽模块、光信号接收模块、电源器、时钟模块、北斗校时模块、4g/5g通讯模块和混合信号通信模块连接。

在一个实施例中，所述大功率推挽模块还与所述混合信号通信模块和所述电源器连接。

在一个实施例中，所述触发控制器外壳为ip68防护型铝机箱。

在一个实施例中，所述立杆支架的顶端还设有防雨罩。

本发明的优点在于，本发明提供的一种应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统，包括：触发控制器和至少两组触发器组件；两组触发器组件安装于铁路同一侧，所述触发器组件与铁路导轨间隔第一预设距离；两组所述触发器组件之间间隔第二预设距离；

所述触发控制器安装在所述桥梁下方或侧面；每一组所述触发器组件包括：立杆支架、激光触发传感器和电源信号盒；所述立杆支架的顶部设有所述激光触发传感器，所述立杆支架的中部设有所述电源信号盒；所述立杆支架上的激光触发传感器和所述电源信号盒之间通过开关信号线和电源线连接；所述触发控制器分别与两组所述触发器组件中的所述电源信号盒通过光纤信号线连接。该系统通过使用激光触发传感器实现非接触式检测，且实现了对于并行车辆的准确识别、高速远距离触发及高速远距离传输；且该系统结构简单、安装过程较便捷。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统的触发系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统的立杆支架结构示意图;

图3为本发明实施例提供的触发系统的布设示意图；

图4为本发明实施例提供的触发系统的截面；

图5为本发明实施例提供的触发控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

具体实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统，该触发系统包括：触发控制器和至少两组触发器组件；两组触发器组件安装于铁路同一侧，触发器组件与铁路间隔第一预设距离，该距离可调，根据具体触发器的功率进行调整；比如第一预设距离在1到2m之间；可选择1.5m即可；两组触发器组件之间间隔第二预设距离，该第二预设距离是根据监测桥梁的长度而定的。比如在400m、600m、1500m等的桥梁上，分别在桥梁的两端导轨旁边安装该触发器组件。具体地，触发控制器安装在桥梁下方或侧面。

比如图1所示，比如该触发系统包括：a1点触发器组件与a2点触发器组件，安装于铁路导轨的同一侧；再比如：在桥梁上具有两条相反通行的铁路的环境条件下，该系统包括4组触发器组件；其中a1点触发器组件与a2点触发器组件位于第一条铁路的外侧、b1点触发器组件与b2点触发器组件位于第二条铁路的外侧。

参照图2所示，每一组触发器组件包括：立杆支架1、激光触发传感器2和电源信号盒3；立杆支架1的顶部设有激光触发传感器2，立杆支架1的中部设有电源信号盒3；立杆支架上1的激光触发传感器2和电源信号盒3之间通过开关信号线和电源线连接，其中该电源线比如为dc24v电源线；触发控制器分别与两组触发器组件中的电源信号盒3通过光纤信号线连接；光纤信号线一般设置两根，其中一根为正常使用，另一根备用。

如图3所示，应用于两条铁路时，该系统的系统布局为:激光触发传感器安装在桥梁与路基交汇处往两端各100-300米处的a1点、a2点、b1点和b2点（现场情况而定），其中，a1点、a2点位于第一条铁路的一侧，b1点、b2点位于另一条铁路的一侧，而触发控制器安装在a1点、a2点激光触发传感器的中间部位，ac220v供电则为就近原则接入触发传感器，两端的激光触发传感器（a1点-b2点或b1点-a2点）的电源与信号光纤可通过桥梁与路基接驳处伸缩缝处走线，电源线就近接入ac220v，而光纤信号线则接入触发控制器的四个接口（分别对应a1点、a2点、b1点和b2点的激光触发传感器）。

进一步地，该激光触发传感器可为tof触发传感器，新型激光触发传感器tof（timeofflight，时间飞行法），在抗环境光干扰方面性能远强于普通三角法激光传感器，能在阳光照射约70万lux的环境光条件下稳定测量出准确距离；安装于列车轨道护栏边，预设或者现场调节车距触发值可实现双向车道互不干扰使用，该激光传感器的安装位置与铁路线中间的垂直距离为触发值，比如可设置为1.5m即可，可参照图4所示。如图2中，该激光触发传感器2包括激光发射元件21和激光接收元件22；其中，激光触发传感器2由激光发射元件21发射激光光源，当列车经过时光源照射到列车车身上形成漫反射，激光接收元件22接收经过漫反射的光信号。

该立杆支架1可采用2米q23512#镀锌c槽钢，触发传感器2安装在顶端，电源信号盒3安装在立杆中部，该触发器组件结构简单，也方便安装调试。

如图5所示，在一个实施例中，触发控制器包括大功率推挽模块、arm主控模块、光信号接收模块、电源器、时钟模块、北斗校时模块、4g/5g通讯模块和混合信号通信模块；

其中，arm主控模块分别与大功率推挽模块、光信号接收模块、电源器、时钟模块、北斗校时模块、4g/5g通讯模块和混合信号通信模块连接；大功率推挽模块还与混合信号通信模块和电源器连接。arm主控模块用外设端口如异步串口usart、同步串口spi、iic总线、高速io口及以太网接口等与上述各个模块进行连接。

在本实施例中，arm主控模块负责逻辑运算，运行数据处理、保存、控制和升级；大功率推挽模块负责给混合信号通信模块供应稳定的电源和辅助arm主控板dc12/24v切换；光信号接收模块负责接收触发的信号，并将其转换成电信号。电源器输出2组电源（dc12/24v），给触发控制器供电。4g/5g通讯模块与后台实时连接，并数据上传，实现人机交互和升级数据传送；北斗校时模块获取精准的卫星时钟，以及定位信息；时钟模块与北斗校时模块互动，实时校准内部时钟；混合信号通信模块与大功率推挽模块输出的dc12/24v电压进行混合。其中，12v待机，采集数据异常数据才保存，24v为触发电源信号，该状态下所有数据都要保存。

该混合信号通信模块，用于分解和接收电源线路中的通讯信号校时信号等控制信号。

如图5中，混合通信模块与大功率推挽模块和arm主控模块连接，是为了下发对下面传感器子系统的控制信号与触发及供电。

在一个实施例中，该触发控制器被一个ip68防护型铝机箱封装起来，实现防水、防尘功能，保证触发控制器的良好性能。

在一个实施例中，立杆支架1的顶端设有防雨罩4，用于对立杆支架1及立杆支架上设置的激光触发传感器2和电源信号盒3进行保护，提高其使用寿命。

该触发系统的工作原理为：两组立杆支架上的激光触发传感器中的激光发射元件持续输出激光光源，当列车经过时光源照射到列车车身上形成漫反射，被激光接收元件识别，传输至触发控制器输出高电平，触发大功率推挽模块输出24v恒流源；不触发时，大功率推挽模块持续输出12v电源。在触发控制器中设置大功率推挽模块实现了高速远距离信号传输，通过内置的4g/5g全网通模块，可通过远程升级、控制触发器的延时和查看触发状态、记录、时速和启停采集系统。

如图3-4所示，应用于两条铁路时，该触发系统的触发工作模式有四种，分别为：

模式一误触发状态：当有养护工人走过或飞鸟经过时形成触发信号，只能中断a1点和b1点两个激光触发传感器中任意一个，且不能在设定的3-20秒时间内触发同一线路的a2点、b2点另两个激光触发传感器，则被识别为无效触发，该系统采集到的数据不保存。

模式二正常触发：当单列列车经过时，激光触发传感器只能触发a组或者b组激光触发传感器（激光触发距离可调），列车经过在合理区间的时间内该系统保存触发数据，触发控制器记录经过的时间节点并算出列车的时速保存并上传后台。

模式三列车并行触发：当两列列车并行通过时，激光触发传感器a1点、b1点依次触发，在合理时间a2点、b2点再次触发，生成合理会车时间、会车里程点，经过arm处理器运算，生成合理会车数据和时间节点时速等。

模式四空闲待机状态:空闲时每隔3-10分钟获取北斗时钟（可调），并对该触发系统系统进行校时，和上传定位数据等。

具体实施例二

应用于单条铁路时：在铁路的一侧安装两组触发器组件，分别为第一触发器组件和第二触发器组件，当火车经过时，根据火车行进的方向，两组触发器组件中的一个触发器组件，比如第一触发器组件，其上的触发传感器发射的激光光源会首先照射到铁车车身形成漫反射，该触发器组件就会接收经过漫反射的光信号，并将光信号传输至触发控制器，触发大功率推挽模块输出24v恒压电源，直至火车行驶至一段距离之后，列车车身行驶至第二触发器组件处，第二触发器组件上的激光触发传感器发射的激光光源经漫反射后被接收，此时触发控制器接收到触发信号后触发大功率推挽模块输出24v电压，根据两次触发得到的数据可以计算火车的行进速度。

该触发系统的触发模式为：

模式一：当有养护工人走过或飞鸟经过时形成触发信号，只能中断第一触发器件中的激光触发传感器，且不能在设定的3-20秒时间内触发同一线路的第二触发器组件上的激光触发传感器，则被识别为无效触发，该系统采集到的数据不保存。

模式二：当列车经过时，分别触发第一触发器组件和第二触发器组件上的激光触发传感器（激光触发距离可调），列车经过在合理区间的时间内该系统保存触发数据，触发控制器记录经过的时间节点并算出列车的时速保存并上传后台。

模式三：空闲时每隔3-10分钟获取北斗时钟（可调），并对该触发系统系统进行校时，和上传定位数据等。

本发明提出了一种应用于桥梁实时在线监测系统的铁路列车触发系统，易于布设不受桥梁长度限制，0.05-20公里内均试用，且不会对铁路其他系统造成干扰。该系统通过使用激光触发传感器实现非接触式检测，实现高速无延时触发、且实现了对于并行车辆的准确识别，并通过载触发控制器中设置大功率推挽模块实现了高速远距离信号传输，通过内置的4g/5g全网通模块，可通过远程升级、控制触发器的延时和查看监控：触发状态、记录、时速，并能启停采集系统、修复检测bug。该触发控制器具有的北斗校时模块和时钟模块，可主动控制采集保存校时等功能。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。