一种轨道监测系统的制作方法

本发明涉及工程监测领域，具体而言，涉及一种轨道监测系统。

背景技术：

1、无缝线路是指将钢轨焊接起来的线路，称焊接长轨线路，又因长轨中有存在巨大的温度力，故也称温度应力式无缝线路。无缝线路在温升较大时，钢轨内部会积存巨大的温度压力，有可能导致轨道臌曲，又称胀轨跑道，也即丧失线路的稳定性。无缝线路臌曲的发展分为三个阶段：①持稳阶段，当轨温从锁定轨温开始升高时，钢轨内部虽已产生温度压力，但轨道仍保持初始状态而不变形。这时温度压力的作用以压缩变形能的形状储存于钢轨中。②胀轨阶段是随着轨温继续升高，轨道框架开始微小的横向变形，目视不甚明显，此时已进入胀轨阶段。③跑道阶段，当轨温继续升高，温度力增大，变形矢度也明显增加；当温度应力达到临界力时，道床被压而错动，且有相应的轻微响声，这预示着轨道处在胀轨转为跑道的临界阶段，一旦轨温稍有升高或受干扰，轨道框架刚度和横向道床阻力约束不住横向变形的发展，而在瞬间突然臌曲，使积蓄于钢轨中的能量突然释放，引起很大的变形，其矢度可达30～50cm，变形范围可达20～30m。

2、在实际应用场景中，隧道口是无缝线路臌曲的易发区域。因为隧道内外温差较大，钢轨热胀冷缩程度不同，导致极易发生胀轨断轨，如果不能及时对轨道进行检测和维修，不仅影响行车安全，缩短轨道的使用寿命，还可能造成列车颠覆，引发安全事故。因此，对隧道口的轨道变形进行重点监测与风险评估是非常必要的。

3、现有技术主要采用人工检测(如在轨道上及地面固定处设置标记，由工作人员定期进行变形检测)或者采用一些预装的接触式位移传感器测量纵向位移对无缝线路臌曲进行监测。但是，人工的方法检查周期长、效率低，无法做到实时监测、提前预警，并且检查和评估结果取决于检查人员的专业知识水平和检测经验，主观性强，准确度偏低；而接触式传感器一般无法对现有轨道进行安装，改造成本较高，并且无法测量竖直方向的变形(如胀轨导致轨道上抬)。

4、综上，本领域需要提供一种轨道监测系统，其能够克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

1、本发明提供了一种轨道监测系统，其能够解决现有技术存在的问题。本发明的目的通过以下技术方案得以实现。

2、本发明的一个实施方式提供了一种轨道监测系统，用于监测隧道口的轨道变形，其包括第一监测组件和第二监测组件，第一监测组件包括第一相机，第二监测组件包括第二相机，第一相机设置在隧道外靠近隧道口的轨道侧方并且拍摄轨道的侧方，第一相机以图像监测的方式监测轨道在垂直平面上的位移，第二相机设置在轨道上方且拍摄隧道口之外的轨道，第二相机以图像监测的方式监测轨道的横向位移。

3、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中第一监测组件还包括基准靶标和第一靶标，第一靶标设置在轨道侧面能够被第一相机拍摄到的位置，基准靶标设置在轨道侧方能够被第一相机拍摄到的固定位置上且位于与第一相机相对的轨道的另一侧。

4、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中第一靶标的数量大于等于隧道口铁路车道的数量，每个车道的轨道上至少设有一个第一靶标。

5、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中第一相机的数量大于等于2个，每个车道上的第一靶标的数量大于等于2个，每个第一靶标处于至少一个第一相机的监测范围内，每个第一相机的监测范围内均设有至少一个基准靶标。

6、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中多个第一相机线性排列在轨道侧方且分别拍摄设置于轨道侧方的第一靶标，任意相邻的两个第一相机均至少能够拍摄到一个相同的第一靶标。

7、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中第一相机拍摄基准靶标和第一靶标并通过监测图像识别基准靶标和轨道上的第一靶标，第一相机通过第一靶标在监测图像中的位置判断轨道是否在垂直平面上发生位移并计算第一靶标的位移量，第一相机通过基准靶标在监测图像中的位置修正计算得到的第一靶标的位移量，相邻的两个第一相机还通过同时拍摄的第一靶标在监测图像中的坐标对各自监测的其它第一靶标的位移量进行修正。

8、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中第一相机通过第一靶标在监测图像中的位置判断轨道是否在垂直平面上发生位移并计算第一靶标的竖直位移量和纵向位移量，当第一靶标的竖直位移量或纵向位移量超过预设的阈值时第一相机发出报警信息。

9、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中第二监测组件还包括多个第二靶标，第二相机的数量为2个，2个第二相机分别设置在隧道口顶部且位于轨道两侧的侧上方，多个第二靶标分别设置在轨道两边外侧的道床上且每个第二靶标均设置在固定位置上，轨道的每一边的外侧至少设有一个第二靶标，每个第二靶标和相邻的轨道均位于与第二靶标处于轨道同一侧的第二相机的监测范围内。

10、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中第二相机拍摄轨道和第二靶标并通过监测图像识别轨道和第二靶标，第二相机计算轨道中心线与各个第二靶标之间的距离判断轨道是否发生横向位移并计算轨道的横向位移量，当轨道的横向位移量超过预设的阈值时，第二相机发出报警信息。

11、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中轨道监测系统还包括远程平台，远程平台与第一监测组件和第二监测组件通信连接，第一监测组件和第二监测组件监测轨道位移并生成监测数据和监测图表，用户能够通过远程平台查看报警信息以及第一监测组件和第二监测组件上传的监测数据和监测图像。

12、根据本发明的上述一个实施方式提供的轨道监测系统，其中远程平台与第一监测组件和第二监测组件的通信连接为通过有线连接或通过3g、4g、5g或wifi的方式进行传输的无线连接。

13、根据本发明实施方式的轨道监测系统的优点在于：在保证了视频检测测量精度的同时扩大了测量距离；采用了视觉测量技术，能实时对轨道的长期监测，提高监测效率，节省人力；能够同时监测轨道的横向位移和纵向位移，还可监测轨道在竖直方向的变形，有效判断是否发生胀轨导致轨道上抬；能够自动生成轨道位移可视化图表，方便监测人员监测；能够对轨道形变发出预警，以便及时采取处理措施，防止发生进一步的破坏和引发二次事故，从而有效预防和减少运营安全事故；能够自动存储监测数据和图像，为轨道的日常维护提供技术依据。

技术特征：

1.一种轨道监测系统，用于监测隧道口的轨道变形，其特征在于，其包括第一监测组件和第二监测组件，第一监测组件包括第一相机，第二监测组件包括第二相机，第一相机设置在隧道外靠近隧道口的轨道侧方并且拍摄轨道的侧方，第一相机以图像监测的方式监测轨道在垂直平面上的位移，第二相机设置在轨道上方且拍摄隧道口之外的轨道，第二相机以图像监测的方式监测轨道的横向位移。

2.根据权利要求1所述的轨道监测系统，其特征在于，第一监测组件还包括基准靶标和第一靶标，第一靶标设置在轨道侧面能够被第一相机拍摄到的位置，基准靶标设置在轨道侧方能够被第一相机拍摄到的固定位置上且位于与第一相机相对的轨道的另一侧。

3.根据权利要求2所述的轨道监测系统，其特征在于，第一靶标的数量大于等于隧道口铁路车道的数量，每个车道的轨道上至少设有一个第一靶标。

4.根据权利要求3所述的轨道监测系统，其特征在于，第一相机的数量大于等于2个，每个车道上的第一靶标的数量大于等于2个，每个第一靶标处于至少一个第一相机的监测范围内，每个第一相机的监测范围内均设有至少一个基准靶标。

5.根据权利要求4所述的轨道监测系统，其特征在于，多个第一相机线性排列在轨道侧方且分别拍摄设置于轨道侧方的第一靶标，任意相邻的两个第一相机均至少能够拍摄到一个相同的第一靶标。

6.根据权利要求5所述的轨道监测系统，其特征在于，第一相机拍摄基准靶标和第一靶标并通过监测图像识别基准靶标和轨道上的第一靶标，第一相机通过第一靶标在监测图像中的位置判断轨道是否在垂直平面上发生位移并计算第一靶标的位移量，第一相机通过基准靶标在监测图像中的位置修正计算得到的第一靶标的位移量，相邻的两个第一相机还通过同时拍摄的第一靶标在监测图像中的坐标对各自监测的其它第一靶标的位移量进行修正。

7.根据权利要求6所述的轨道监测系统，其特征在于，第一相机通过第一靶标在监测图像中的位置判断轨道是否在垂直平面上发生位移并计算第一靶标的竖直位移量和纵向位移量，当第一靶标的竖直位移量或纵向位移量超过预设的阈值时第一相机发出报警信息。

8.根据权利要求7所述的轨道监测系统，其特征在于，第二监测组件还包括多个第二靶标，第二相机的数量为2个，2个第二相机分别设置在隧道口顶部且位于轨道两侧的侧上方，多个第二靶标分别设置在轨道两边外侧的道床上且每个第二靶标均设置在固定位置上，轨道的每一边的外侧至少设有一个第二靶标，每个第二靶标和相邻的轨道均位于与第二靶标处于轨道同一侧的第二相机的监测范围内。

9.根据权利要求8所述的轨道监测系统，其特征在于，第二相机拍摄轨道和第二靶标并通过监测图像识别轨道和第二靶标，第二相机计算轨道中心线与各个第二靶标之间的距离判断轨道是否发生横向位移并计算轨道的横向位移量，当轨道的横向位移量超过预设的阈值时，第二相机发出报警信息。

10.根据权利要求9所述的轨道监测系统，其特征在于，轨道监测系统还包括远程平台，远程平台与第一监测组件和第二监测组件通信连接，第一监测组件和第二监测组件监测轨道位移并生成监测数据和监测图表，用户能够通过远程平台查看报警信息以及第一监测组件和第二监测组件上传的监测数据和监测图像。

技术总结
本发明提供了一种轨道监测系统，用于监测隧道口的轨道变形，其包括第一监测组件和第二监测组件，第一监测组件包括第一相机，第二监测组件包括第二相机，第一相机设置在隧道外靠近隧道口的轨道侧方并且拍摄轨道的侧方，第一相机以图像监测的方式监测轨道在垂直平面上的位移，第二相机设置在轨道上方且拍摄隧道口之外的轨道，第二相机以图像监测的方式监测轨道的横向位移。本发明的优点在于：采用了视觉测量技术，能实时对轨道的变形进行长期监测，提高监测效率，节省人力；能够同时监测轨道的横向位移和纵向位移，还可监测轨道在竖直方向的变形，有效判断是否发生胀轨导致轨道上抬；方便监测人员监测；能够自动存储监测数据和图像。

技术研发人员：徐辉,宋爽,姚鸿梁
受保护的技术使用者：上海同禾工程科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14