铁路声风屏障安全监测装置、系统及方法与流程

本发明涉及一种铁路声风屏障安全监测装置，本发明还涉及一种铁路声风屏障安全监测系统，本发明还涉及一种铁路声风屏障安全监测方法，属于铁路安全检测装置领域。

背景技术：

正常情况下，声风屏障条固定在立柱的固定槽内，不会掉落。但是列车高速经过引起的气流波动、气候环境因素等原因，会导致声风屏障条与立柱接触缝隙长度发生变化导致声风屏障条脱落。如果声风屏障条掉落至轨道上将会造成特别重大的安全事故。所以需要对声风屏障进行定期检查维护，避免特别重大安全事故的发生。

本发明主要解决铁路沿线声风屏障条与固定立柱之间相关安全参数的快速测量、记录，并通过远程通信将数据传输至服务器。通过大数据的分析，找出参数变化的原因。为测量铁路沿线声风屏障提供一种高效、快捷、准确、并且能够进行自动分析的智能监测系统。为制定铁路沿线声风屏障维护，安装方案提供基础数据的依据。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁路声风屏障安全监测装置、系统及方法，以解决上述问题。

本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种铁路声风屏障安全监测装置，其特征在于，包括：第一相机，第二相机，第三相机；相机支撑杆，前端用于安装第一相机 和第二相机；云台，支撑相机支撑杆，并带动相机支撑杆进行旋转，平台，安装云台，平台沿铁轨运动，其中，第一相机拍摄声风屏障条和立柱上方的间隙，第二相机拍摄螺栓，第三相机拍摄立柱的垂直度。

进一步，本发明的铁路声风屏障安全监测装置，还可以具有这样的特征，还具有：第四相机，第四相机用于拍摄砧木上的记号来记录行进位置。

进一步，本发明的铁路声风屏障安全监测装置，还可以具有这样的特征：其中，螺栓上具有紧固对准线，当第一相机拍摄到对准线没有对齐时，系统记录并报警。

进一步，本发明的铁路声风屏障安全监测装置，还可以具有这样的特征，还具有：配重块，设置在相机支撑杆的末端，平衡相机支撑杆。

进一步，本发明的铁路声风屏障安全监测装置，还可以具有这样的特征:其中，第三相机朝向声风屏障条的立面。

本发明还提供一种铁路声风屏障安全监测系统，其特征在于，包括：

如上述任意一项的铁路声风屏障安全监测装置，以及通信系统和后台数据管理系统，其中，通信系统将检测信息传送给后台数据管理系统，后台数据管理系统根据预定的正常值，判断声风屏障的螺栓是否松动、声风屏障条是否发生位移、以及立柱的垂直度是否处于正常范围内，若上述参数超出正常值，则进行报警，并存储正常和不正常的数据。

进一步，本发明的铁路声风屏障安全监测系统，还可以具有这样的特征：其中，在声风屏障条的立面上具有位置标示线，当位置标示线与其初始位置相比发生变化时，后台数据管理系统记录并报警。

本发明还提供一种铁路声风屏障安全监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将铁路声风屏障安全监测装置设置于检测起始点；

步骤二：启动各相机，对声风屏障条和立柱上方的间隙，螺栓拧紧情况和立柱的垂直度进行拍摄；

步骤三：将拍摄到的数据与预定的正常数值进行比较，如果超出正常范围，则报警，并且通过远程通信系统将数据传输至数据管理系统形 成报警记录，如果拍摄到的数据在正常范围内，则通过远程通信系统将数据传输到数据管理系统进行存储；

步骤四：数据管理系统生成报表。

发明的有益效果

根据本发明的铁路声风屏障安全监测装置，由于采用了三个相机进行视觉检测，分别对声风屏障条和立柱上方的间隙，螺栓的拧紧情况，以及立柱的垂直度。因此无需人爬到高处进行检视，提高了检测效率。

另外，本发明的铁路声风屏障安全监测装置携带方便，组装快速，适应户外作业。

另外，本发明的铁路声风屏障安全监测装置的测量效率高，安全性高，能够大量的检测参数的变化从而判断声风屏障条是否有掉落的风险。

进一步，本发明通过对声风屏障条的初始数据收集，排除险情。然后对所有合格的声风屏障条做标记，通过标记可以实现低成本的巡检。

测量数据自动记录，并通过远程通信系统实时传回后台数据管理系统，避免人工录入数据效率低下且易出错的缺点。

所有测量数据保存，为大数据分析提供数据基础，找出尺寸变化的原因，根据分析结果制定合理的安装维护方案。

附图说明

图1是铁路声风屏障安全监测装置的硬件结构示意图；

图2是铁路声风屏障安全监测系统的系统组成框图；

图3是铁路声风屏障安全监测方法的流程图；

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

图1是铁路声风屏障安全监测装置的硬件结构示意图，如图1所示，铁路声风屏障安全监测装置具有：第一相机1，第二相机2，第三相机5，第四相机9，相机支撑杆4，云台6，电气控制箱7，平台17。

第一相机1拍摄声风屏障条3和立柱16上方的间隙，声风屏障包括立柱16和夹在两根立柱16中间的声风屏障条3，在本实施方式中，立柱16采用H型钢。

第二相机2拍摄螺栓15的紧固状态，当螺母和螺杆上的指示线对齐，或者说处于一条直线上时，说明螺栓15处于紧固状态。当螺母和螺杆上的指示线没有对齐，或者说错开时，说明螺栓处于松动状态。紧固和松动可由视觉软件或者人工进行判断。另外，通过相机拍摄到的图像也可以检查螺栓的锈蚀和脱落等异常情况。

第三相机5拍摄立柱16的垂直度，第三相机5朝向声风屏障的内侧立面，第三相机5可以连接在云台上。声风屏障条3的立面上具有位置标示线18，当位置标示线18与其初始位置相比发生变化时，系统记录并报警。位置标示线18为在离立柱边界距离D的位置做的一条竖直标记，此竖直标记贯穿两根立柱之间的各条声风屏障条。当位置标示线18是一条直线时说明声风屏障条3没有位移。当检测到标示线18中的直线错开时说明声风屏障有位移，设直线位移后离立柱边界距离为D1，则声风屏障条3的位移＝D-D1。

第四相机9，第四相机9用于拍摄砧木14上的记号来记录行进位置。

相机支撑杆4，前端用于安装第一相机1和第二相机2；

云台6，支撑相机支撑杆4，并带动相机支撑杆4进行旋转，相机支 撑杆可沿云台6做360度旋转。

平台17，安装云台6，平台17沿铁轨运动，平台17的下面具有导轮12，导轮12带动平台17在铁轨13上运动。

螺栓15上具有紧固对准线，当第二相机拍摄到对准线没有对齐时，系统记录并报警。

配重块10，设置在相机支撑杆4的末端，平衡相机支撑杆4。

电机11为整个铁路声风屏障安全监测装置提供行走动力。

通过电气控制箱7来处理四台相机所收集的数据。

铁路声风屏障安全监测装置还具有显示屏8，操作人员通过显示屏8操作并读取数据。

平台17上还具有把手，推动把手，使整台设备通过导轮12在导轨13上移动。显示屏8可以设置在把手上，以方便操作人员读取数据。

进一步，上述铁路声风屏障安全监测装置，结合通信系统和后台数据管理系统，形成铁路声风屏障安全监测系统。铁路声风屏障安全监测系统包括：视觉测量系统，包括上述的第一相机到第四相机。如图2所示，后台数据管理系统包括数据存储系统，大数据分析系统，报表和处理方案生成系统。现场测量设备包括视觉测量系统，现场数据处理系统，现场测量控制系统。多套现场测量设备和共用一套后台数据管理系统。

系统的工作过程如图3所示，测量设备在现场展开后，由操作人员推着测量设备步行前进。视觉系统中的相机由连杆固定在声风屏障条3的顶部方向。当视觉系统判断到达立柱位置后，开始进行拍照测量。测量结果与标准数据进行比较，如果超差则报警，并通过远程通信系统将 数据传输至后台数据管理系统形成报警记录。如果没有超差则将数据发送至后台数据管理系统进行数据存储。后台数据管理系统大数据分析系统能够对采集的数据进行分析，根据要求生成报表及解决方案。

其中，通信系统将检测信息传送给后台数据管理系统，后台数据管理系统根据预定的正常值，判断声风屏障的螺栓、声风屏障条3、以及立柱16的垂直度是否处于正常范围内，若上述参数超出正常值，则进行报警，并存储正常和不正常的数据。

检测过程如下：

步骤一：将铁路声风屏障安全监测装置设置于检测起始点；

步骤二：启动各相机，对声风屏障条和立柱上方的间隙，螺栓拧紧情况和立柱的垂直度进行拍摄；

步骤三：将拍摄到的数据与预定的正常数值进行比较，如果超出正常范围，则报警，并且通过远程通信系统将数据传输至数据管理系统形成报警记录，如果拍摄到的数据在正常范围内，则通过远程通信系统将数据传输到数据管理系统进行存储；

步骤四：数据管理系统生成报表。

在检测结束后，对所有合格的声风屏障条3做标记，以实现低成本的巡检。

各检测部位的测量方式和参数如下：

1)、声风屏障与轨道外侧距离≤2.7米时，绝缘连杆4放于云台6上，可以带动第一相机1和第二相机2，360度方向旋转测量。

2)、声风屏障与轨道外侧距离≥2.7米或声风屏障高度＞3米时，绝 缘连杆4可以与云台6分离，由人工托举测量。第一相机1和第二相机2所安装的绝缘连杆4的前端装有滚轮，分体式测量时，滚轮能够在声风屏障顶部滚动，减轻测量人员的负重。

3)、测量时，只要相机与被测物体相对高度保持一致即可准确测量立柱16的角度和间隙尺寸。拍照后0.1秒即能显示测量尺寸和角度。

4)、在测量声风屏障固定立柱底层间距和顶层间距的同时，第三相机5直接测量立柱16与固定平面的夹角，并记录。当角度超过预定值时则报警。这里的预定值可以在5°到15°之间进行选择，具体值应由相应路段的实际情况而定。

5)、声风屏障条3的长度尺寸为a，顶层的声风屏障条3与两侧立柱16之间的缝隙尺寸分别为b1，b2，用于声风屏障固定的立柱16的底层间距为L1，顶层间距为L2。由第三相机5可测得L1,L2,由第一相机1可测得b1，b2。

如：L1>L2则

a＝L2-(b1+b2)

L1-a<第一预定值，则认为合格，如果不是则认为不合格。在本实施方式中此第一预定值可以为50mm，在其它的实施方式中，第一预定值的范围可以在40-60mm中进行选择。

如：L1<L2则

a＝L1-(b1+b2)

L2-a<第二预定值，则认为合格，如果不是则认为不合格。在本实施方式中此第二预定值可以为50mm，在其它的实施方式中，第二预定值的 范围可以在40-60mm中进行选择。

如：b1+b2>第三预定值，则认为不合格。在本实施方式中此第三预定值可以为50mm，在其它的实施方式中，第三预定值的范围可以在

40-60mm中进行选择。

6)、将立柱16的倾斜分为三种形式：两根立柱垂直，这时只需要测量声风屏障条与立柱的缝隙尺寸；立柱之间成倒“八”字，此时需要将立柱与水平面的夹角与设定值比较，当立柱与水平面的夹角小于设定值时则报警；立柱间成正“八”字形，这种情况下不仅需要比较立柱与水平面的夹角，还需要对声风屏障条逐一进行测量。

7)、在离立柱边界距离D的位置做一条竖直标记。当标记是一条直线时说明声风屏障条没有位移。当检测到直线分开时说明声风屏障有位移，设位直线位移后离立柱边界距离为D1，则声风屏障条位移＝D-D1。

8)、立柱内侧固定螺栓由3号相机进行拍摄，外侧固定螺栓由2号相机进行观察，如发现异常则报警，异常包括脱落、生锈或者松动。螺栓紧固状态的检测，可以使用类似检测声风屏障位移的方式。在螺栓紧固后，画一条直线，当发现竖直线条不在一条直线上时即认为螺栓松动需要紧固。

9)、立柱16的编码基于里程，测量设备在起始测量点输入起始点里程，设备向前运动时编码器开始测量设备移动的距离。测量声风屏障条3的缝隙尺寸时同步保存立柱里程信息。第四相机9检测枕木上的里程标记用于校准里程数。如果有报警信号则将立柱的里程信息发送回调度 室，以快速确定问题发生的地点。

10)、测量时需避开接触网和回流线。回流线高度为5米，安全距离为1.5米，测量传感器高度0.2米，当声风屏障高度超过3.1米时，测量传感器离回流线的距离小于安全范围。

声风屏障检测合格做标记后可以进行正常的日检，周检，月检和年检。日检或周检可采用人工方式，观察标记变化，来判断声风屏障是否有变化。当发现位置变化，记录并报警。对报警点用设备复测，如果超差则马上进行处理，处理完成检验合格后重新做标记。月检采用检测设备观察标记变化，及测量立柱垂直度。来判断是否超差，如果超差则报警。报警处理完毕并检验合格后重新做标记。年检采用检测设备，不仅检测声风屏障立柱垂直度，并且对声风屏障顶部的间隙进行测量。如果尺寸超差则报警。报警记录处理完毕检验合格后重新对声风屏障做标记。

通过对巡检的分级(日检，周检，月检，年检)进一步提高巡检的频次，降低巡检成本，提高巡检准确率。