一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法和系统与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域和信息技术领域，特别是指一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法和系统。


背景技术：

2.近年来，我国经济高速发展，人民生活水平显著提高。这离不开交通运输行业的雄厚基础。其中，铁路更是被誉为人类社会的血管，时刻为经济发展、人民生活的保障输送血液。铁路系统中，道岔是一个至关重要的组成部分，列车在铁路上必须按照铁轨的指引前行，无法自由地变向。道岔便是列车从一个股道驶向另一股道的重要结构。具有构造复杂、载荷大、使用寿命较短和养护维修投入量大等特点，成为了限制列车运行速度的关键技术之一。道岔的安全对于列车的正常运行至关重要。其中道岔的密贴程度更是很重要的一个技术指标。道岔在使用过程中难免出现一些漂浮物如塑料袋、树枝等卡在道岔，导致道岔不密贴，给列车的运行造成安全隐患。如何进行道岔密贴程度的检测已经成为解决铁路安全问题所必须考虑的方法技术。
3.以道岔尖轨处密贴程度的检测为例，道岔使用过程中，受环境温度变化影响和列车通过道岔时的冲击作用，道岔尖轨静态位置和动态时的位移量，特别是密贴程度的变化关系到行车安全，是需要定时检测和严格控制的关键部位。现有的传统的检测密贴的方法是测量第一牵引点(转辙机与尖轨连接位置)尖轨与基本轨之间的间隙，铁道部标准规定该间隙必须小于+4mm。达到+4mm转辙机内表示电路和密贴检查器开关不得接通表示信号，禁止行车。但目前还没有对该间隙连续变化进行检测的手段。对于当下逐渐兴起的高速铁路，高速铁路弯道曲率大，道岔尖轨部分很长，转辙需由多机牵引，各牵引点间曲率变化不平顺会造成列车晃动，关系乘客安全和乘坐舒适度评价。钢轨弯曲曲线是否平顺也需要不间断地连续监测，但目前还很难实现。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法和系统，通过系列纵波接触到铁路道岔设定区域后，接收返回波，计算系列返回波中的各波的接收时间的频率，确定出接触尖轨与基本轨之间的间隙两边对应的第一纵波和第二纵波，从而计算出铁路道岔密贴值，本发明提出的方法，简单易行，既避免了对本体的影响，也可以提高效率、节约成本。
5.本发明采用如下技术方案：
6.一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法，所述方法包括：
7.向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，所述系列纵波中各纵波间隔设定距离w2；
8.接收系列纵波的系列返回波；
9.获取系列返回波的各波的接收时间，并计算系列返回波的各波的频率；
10.根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波；
11.计算第一纵波和第二纵波的间距，即为尖轨与基本轨之间的距离，将所述距离信息转化成道岔密贴值。
12.具体地，向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，所述系列纵波间隔设定距离w2，其中：
13.w1＝w2*s；
14.s为系列纵波中纵波的个数。
15.具体地，根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波，具体为：
16.根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，分别计算相邻两纵波的接收时间差和频率差，并组成时间差序列和频率差序列；
17.获取出时间差序列中超出时间差阈值以及频率差序列中超出频率差阈值的相邻纵波对；
18.从相邻纵波对中确定出第一纵波和第二纵波。
19.具体地，所述序列纵波为超声兰姆波信号。
20.本发明实施例另一方面提供一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测系统，包括：
21.系列纵波发射单元：向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，所述系列纵波中各纵波间隔设定距离w2；
22.系列返回波接收单元：接收系列纵波的系列返回波；
23.接收时间和频率获取单元：获取系列返回波的各波的接收时间，并计算系列返回波的各波的频率；
24.第一纵波和第二纵波确定单元：根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波；
25.道岔密贴值获取单元：计算第一纵波和第二纵波的间距，即为尖轨与基本轨之间的距离，将所述距离信息转化成道岔密贴值。
26.具体地，所述系列纵波发射单元中，向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，所述系列纵波间隔设定距离w2，其中：
27.w1＝w2*s；
28.s为系列纵波中纵波的个数。
29.具体地，所述第一纵波和第二纵波，确定单元根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波，具体为：
30.根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，分别计算相邻两纵波的接收时间差和频率差，并组成时间差序列和频率差序列；
31.获取出时间差序列中超出时间差阈值以及频率差序列中超出频率差阈值的相邻纵波对；
32.从相邻纵波对中确定出第一纵波和第二纵波。
33.具体地，所述序列纵波为超声兰姆波信号。
34.本发明再一方面提供一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测电子设备，包括存
储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行时实现如上述一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法的步骤。
35.本发明又一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法中的步骤。
36.由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
37.本发明提供一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法，首先向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，所述系列纵波中各纵波间隔设定距离w2；接收系列纵波的系列返回波；获取系列返回波的各波的接收时间，并计算系列返回波的各波的频率；根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波；计算第一纵波和第二纵波的间距，即为尖轨与基本轨之间的距离，将所述距离信息转化成道岔密贴值；本发明提供的方法通过系列纵波接触到铁路道岔设定区域后，接收返回波，计算系列返回波中的各波的接收时间的频率，确定出接触尖轨与基本轨之间的间隙两边对应的第一纵波和第二纵波，从而计算出铁路道岔密贴值，本发明提出的方法，简单易行，既避免了对本体的影响，也可以提高效率、节约成本。
附图说明
38.图1为本发明实施例提供的一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法流程图；
39.图2为本发明实施例提供的一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测系统的结构示意图；
40.图3为本发明实施例提供的一种电子设备的实施例示意图；
41.图4为本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。
具体实施方式
42.本发明提供的方法通过系列纵波接触到铁路道岔设定区域后，接收返回波，计算系列返回波中的各波的接收时间的频率，确定出接触尖轨与基本轨之间的间隙两边对应的第一纵波和第二纵波，从而计算出铁路道岔密贴值，本发明提出的方法，简单易行，既避免了对本体的影响，也可以提高效率、节约成本。
43.如图1为本发明实施例提供的一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法流程图，具体为：
44.一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法，所述方法包括：
45.s101：向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，所述系列纵波中各纵波间隔设定距离w2；
46.纵波，是指振动方向与传播方向一致或平行的一类波，即媒介(质点)的运动方向同波的运动方向相同或相反。机械纵波又称为压缩波。纵波又称为疏密波，形成的波是疏密相间的波形。纵波传播速度较快，能通过固体、液体、气体传播。具体地，本发明实施例所述序列纵波为超声兰姆波信号。
47.首先向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，铁路道岔的密贴检测，就
是检测尖轨与基本轨之间的间隙情况，实施例中铁路道岔设定宽度w1，为铁路道岔处尖轨横轴中心点到基本轨横轴中心点的距离，当然也可以是尖轨横轴靠近基本轨的四分之一点到基本轨横轴靠近尖轨的四分之一点的距离，也可以为根据需求设定的距离。
48.系列纵波包括纵波序列，依次为a纵波，b纵波，c纵波.....共s个纵波.，各纵波之间的间隔尽可能的小，要小于尖轨与基本轨之间可能的最小间隙，确保发出的纵波系列能够检测到该间隙，本发明实施例中各纵波间隔设定距离w2为0.1mm；
49.所述系列纵波间隔设定距离w2，其中：
50.w1＝w2*s；
51.s为系列纵波中纵波的个数。
52.s102：接收系列纵波的系列返回波；
53.接收发出的系列纵波经过待测铁路道岔后的系列返回波，发出的系列波有接触尖轨后返回，有接触基本轨后返回，有穿过尖轨和基本轨的间隙接触到地面后返回。
54.s103：获取系列返回波的各波的接收时间，并计算系列返回波的各波的频率；
55.发出的系列波有接触尖轨后返回，有接触基本轨后返回，有穿过尖轨和基本轨的间隙接触到地面后返回，接触到不同部位的系列波返回的时间不同，接触到不同部位的系列波返回时呈现的频率也不同，这是提出本发明方法的原理基础；获取系列返回波中的各波的接收时间a
t
，b
t
，c
t
。。。。。。，并计算系列返回波的各波的频率aw，bw，cw。。。。。。。
56.s104：根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波；
57.具体地，根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波，具体为：
58.s1041：根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，分别计算相邻两纵波的接收时间差和频率差，并组成时间差序列和频率差序列；
59.分别计算相邻两纵波的接收时间差,|a
t-b
t
|,|b
t-c
t
|。。。。。。；并组成时间差序列t1,t2,t3......；
60.分别计算相邻两纵波频率差|a
w-bw|,|b
w-cw|，并组成频率差序列w1,w2,w3......；
61.s1042：获取出时间差序列中超出时间差阈值以及频率差序列中超出频率差阈值的相邻纵波对；
62.考虑到存在误差，即使接触同样的部位，两返回波的接收时间和频率也会存在差值，这里，我们设定阈值，认为两波接收时间差和频率差只要不超过该阈值，即认为接触相同的部位，这里设定尖轨和基本轨的高度和材质相同，设定的阈值根据不同的位置和传输距离会有所不同，依具体情况设定。这样，获取到时间差序列中超出时间差阈值以及频率差序列中超出频率差阈值的相邻纵波对。
63.s1043：从相邻纵波对中确定出第一纵波和第二纵波。
64.接触尖轨和接触基本轨的返回波，接收时间和频率基本相同，而接触到尖轨和基本轨之间的间隙的返回波，接收时间和频率与其他的会有大的变化，因此，可以从获取出时间差序列中超出时间差阈值以及频率差序列中超出频率差阈值的相邻纵波对中，确定出第一纵波和第二纵波，即接收时间和频率发生较大变化的第一个波和最后一个波，也是对应
尖轨和基本轨之间的间隙两边的两个波。
65.s105：计算第一纵波和第二纵波的间距，即为尖轨与基本轨之间的距离，将所述距离信息转化成道岔密贴值。
66.如图2，为本发明实施例另一方面提供一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测系统结构图，包括：
67.系列纵波发射单元201：向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，所述系列纵波中各纵波间隔设定距离w2；
68.纵波，是指振动方向与传播方向一致或平行的一类波，即媒介(质点)的运动方向同波的运动方向相同或相反。机械纵波又称为压缩波。纵波又称为疏密波，形成的波是疏密相间的波形。纵波传播速度较快，能通过固体、液体、气体传播。具体地，本发明实施例所述序列纵波为超声兰姆波信号。
69.首先向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，铁路道岔的密贴检测，就是检测尖轨与基本轨之间的间隙情况，实施例中铁路道岔设定宽度w1，为铁路道岔处尖轨横轴中心点到基本轨横轴中心点的距离，当然也可以是尖轨横轴靠近基本轨的四分之一点到基本轨横轴靠近尖轨的四分之一点的距离，也可以为根据需求设定的距离。
70.系列纵波包括纵波序列，依次为a纵波，b纵波，c纵波.....共s个纵波.，各纵波之间的间隔尽可能的小，要小于尖轨与基本轨之间可能的最小间隙，确保发出的纵波系列能够检测到该间隙，本发明实施例中各纵波间隔设定距离w2为0.1mm；
71.所述系列纵波间隔设定距离w2，其中：
72.w1＝w2*s；
73.s为系列纵波中纵波的个数。
74.系列返回波接收单元202：接收系列纵波的系列返回波；
75.接收发出的系列纵波经过待测铁路道岔后的系列返回波，发出的系列波有接触尖轨后返回，有接触基本轨后返回，有穿过尖轨和基本轨的间隙接触到地面后返回。
76.接收时间和频率获取单元203：获取系列返回波的各波的接收时间，并计算系列返回波的各波的频率；
77.发出的系列波有接触尖轨后返回，有接触基本轨后返回，有穿过尖轨和基本轨的间隙接触到地面后返回，接触到不同部位的系列波返回的时间不同，接触到不同部位的系列波返回时呈现的频率也不同，这是提出本发明方法的原理基础；获取系列返回波中的各波的接收时间a
t
，b
t
，c
t
。。。。。。，并计算系列返回波的各波的频率aw，bw，cw。。。。。。
78.第一纵波和第二纵波确定单元204：根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波；
79.具体地，根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波，具体为：
80.s1041：根据系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，分别计算相邻两纵波的接收时间差和频率差，并组成时间差序列和频率差序列；
81.分别计算相邻两纵波的接收时间差,|a
t-b
t
|,|b
t-c
t
|。。。。。。；并组成时间差序列t1,t2,t3......；
82.分别计算相邻两纵波频率差|a
w-bw|,|b
w-cw|，并组成频率差序列w1,w2,
w3......；
83.s1042：获取出时间差序列中超出时间差阈值以及频率差序列中超出频率差阈值的相邻纵波对；
84.考虑到存在误差，即使接触同样的部位，两返回波的接收时间和频率也会存在差值，这里，我们设定阈值，认为两波接收时间差和频率差只要不超过该阈值，即认为接触相同的部位，这里设定尖轨和基本轨的高度和材质相同，设定的阈值根据不同的位置和传输距离会有所不同，依具体情况设定。这样，获取到时间差序列中超出时间差阈值以及频率差序列中超出频率差阈值的相邻纵波对。
85.s1043：从相邻纵波对中确定出第一纵波和第二纵波。
86.接触尖轨和接触基本轨的返回波，接收时间和频率基本相同，而接触到尖轨和基本轨之间的间隙的返回波，接收时间和频率与其他的会有大的变化，因此，可以从获取出时间差序列中超出时间差阈值以及频率差序列中超出频率差阈值的相邻纵波对中，确定出第一纵波和第二纵波，即接收时间和频率发生较大变化的第一个波和最后一个波，也是对应尖轨和基本轨之间的间隙两边的两个波
87.道岔密贴值获取单元205：计算第一纵波和第二纵波的间距，即为尖轨与基本轨之间的距离，将所述距离信息转化成道岔密贴值。
88.如图3所示，本发明实施例提供了一种电子设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器320上并可在处理器320上运行的计算机程序311，处理器320执行计算机程序311时实现本发明实施例提供的一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法。
89.由于本实施例所介绍的电子设备为实施本发明实施例中所采用的设备，故而基于本发明实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中的方法所采用的设备，都属于本发明所欲保护的范围。
90.请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。
91.如图4所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质400，其上存储有计算机程序411，该计算机程序411被处理器执行时实现本发明实施例提供的一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法；
92.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
93.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
94.本发明提供一种基于纵波的铁路道岔密贴程度的检测方法，首先向待测铁路道岔设定宽度w1内同时发射系列纵波，所述系列纵波中各纵波间隔设定距离w2；接收系列纵波的系列返回波；获取系列返回波的各波的接收时间，并计算系列返回波的各波的频率；根据
系列返回波中各波的接收时间和各波的频率，确定第一纵波和第二纵波；计算第一纵波和第二纵波的间距，即为尖轨与基本轨之间的距离，将所述距离信息转化成道岔密贴值；本发明提供的方法通过系列纵波接触到铁路道岔设定区域后，接收返回波，计算系列返回波中的各波的接收时间的频率，确定出接触尖轨与基本轨之间的间隙两边对应的第一纵波和第二纵波，从而计算出铁路道岔密贴值，本发明提出的方法，简单易行，既避免了对本体的影响，也可以提高效率、节约成本。
95.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
96.上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。