本发明涉及列车速度检测领域，具体涉及一种列车速度检测装置及方法。
背景技术：
列车速度是铁路设备检测的基本信息，列车速度应用广泛，其可应用于分析列车冲击效应、设备的性能评估等方面。现有技术中，检测列车速度的方式多种多样，如参见申请号为cn201510462922.9的专利，该专利公开了一种列车速度检测方法，其主要采用的是雷达测试法；参见申请号为cn201210387255.9的专利，该专利公开了一种列车速度测量方法，其主要采用的是利用机车车轮转速换算法；以及最常规的列车速度测量方法，根据列车通过的固定距离和时间来计算列车速度。然而，cn201510462922.9专利中的雷达测试法需要在铁轨或者轨枕上布置雷达传感器，并要求已知雷达传感器的方向和安装高度，实际操作难度大，且要求将传感器安装在设备表面，长期受到车辆振动及风雨侵蚀，对传感器的耐久性影响较大，数据分析精度与车型关系密切。并且，cn201210387255.9的专利中的车轮转速换算法由于需要在列车上安装传感器，读取列车轮轴的转速，换算至列车速度，由于获得的列车速度无对应列车所处的桩号信息，且传感器安装在移动的列车上，用户无法获得实时获取列车通过指定桩号的的速度。再者，利用列车通过的固定距离和时间计算列车速度的方法，首先需要在桥梁上选择两个断面，且在两个断面上布置时间记录仪，记录列车通过两个断面的准确时间，在该方法中，为了保证本方法速度测试结果精度，不仅需要两个断面之间的距离设置应尽量远，保证一定的记录时间，而且由于列车速度较快，记录的时间相对较短，对时间记录仪的精度要求非常高，而现有的时间记录仪很难满足精度要求，使得记录时间的准确性不高，导致列车速度计算出现偏差。技术实现要素：针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种列车速度检测装置，不仅易于安装，位置更换方便，可根据需要获取列车通过指定位置时的列车速度，而且检测精度高，可靠性更好。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：在上述技术方案的基础上与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明的列车速度检测装置包括竖向传感器和振动采集设备，根据需要将竖向传感器安装到相应位置即可，易于安装，位置更换方便，可实时获取到列车通过该位置时的列车速度，而且，振动采集设备通过分析第一振动信号的第一振动频率来计算列车车速，通过频率分析法，检测精度高，可靠性更好。(2)本发明的竖向传感器还用于输出无列车通行时桥梁竖向加速度的第二振动信号，并根据第一振动信号和第二振动信号判断桥梁是否发生竖向共振，从而可以对列车速度起到很好的预警作用。(3)本发明的列车速度检测装置还包括横向传感器，可以通过列车通行时桥梁横向加速度的第三振动信号、以及无列车通行时桥梁横向加速度的第四振动信号判断桥梁是否发生横向共振，从而可以对列车速度起到很好的预警作用。附图说明图1为本发明实施例中列车速度检测装置的结构示意图；图2为本发明实施例中第一振动信号的示意图；图3为本发明实施例中第一振动频率的分析示意图。图中：1-竖向传感器，2-横向传感器，3-振动采集设备，4-桥梁，5-桥墩。具体实施方式以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。需要说明的是，本发明不局限于以下实施方式，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，以下实施方式给出的是桥梁上列车速度检测装置及方法，基于本发明的检测原理，本发明的列车速度检测装置及方法也可同样适用于道路等情况，这些改进和润饰也应被视为本发明的保护范围之内。参见图1所示，本发明实施例提供一种列车速度检测装置，包括设于桥梁4中跨的竖向传感器1和振动采集设备3。竖向传感器1用于输出列车通行时桥梁竖向加速度的第一振动信号；振动采集设备3用于接收并分析所述第一振动信号，计算得到所述第一振动信号的第一振动频率，并根据所述第一振动频率及预设的列车单节车厢长度计算得到列车速度。参见图2和图3所示，第一振动信号为随时间变化的振动波形，在经过傅里叶变换后，即可得到第一振动信号对应的第一振动频率。本发明实施例中列车速度检测装置的具体实现过程如下：由于不同列车车型对应的单节车厢长度l是固定的，可以通过列车的公开信息即可获取，不同列车在通过桥梁4的响应大小也会有所不同，列车每节车厢均包括前后两组车轮，前后两组车轮会依次通过竖向传感器1的设定位置，桥梁4会在列车通行时发生受迫振动，根据竖向传感器1输出的第一振动信号，此时第一振动信号的周期即为单节车厢前后车轮通过竖向传感器1所需的时间，由于第一振动信号的周期和频率互为倒数关系，对第一振动信号进行傅里叶变换即可得到对应的第一振动频率f，即为桥梁受迫振动频率，根据所述第一振动频率及预设的列车单节车厢长度即可计算得到列车速度，公式如下：v＝2πfl式中，v为列车速度，l为列车单节车厢长度，f为第一振动频率。不同列车车型对应的单节车厢长度l如下表1：表1：不同列车车型对应的单节车厢长度序号列车车型车厢车长(m)1c80122c7013.23c6014本发明实施例中的列车速度检测装置根据需要将竖向传感器1安装到相应位置即可，易于安装，位置更换方便，可实时获取到列车通过该位置时的列车速度，而且，振动采集设备3通过分析第一振动信号的第一振动频率来计算列车车速，通过频率分析法，检测精度高，可靠性更好。进一步地，所述竖向传感器1还用于输出无列车通行时桥梁竖向加速度的第二振动信号；所述振动采集设备3还用于接收并分析所述第二振动信号，计算得到所述第二振动信号的第二振动频率，并通过比较所述第一振动频率和第二振动频率来判断所述桥梁4是否发生竖向共振，从而可以对列车速度起到很好的预警作用。第二振动频率即为桥梁竖向自振振动频率，当第一振动频率等于第二振动频率，或者第一振动频率与第二振动频率比较接近时，则判断桥梁4发生竖向共振，此时检测到的列车速度即为列车竖向共振临界速度，可根据判断结果及时通知列车调整车速，从而对列车速度起到很好的预警作用。进一步地，本发明实施例的列车速度检测装置还包括设于桥墩5顶部的横向传感器2。横向传感器2用于输出列车通行时桥梁横向加速度的第三振动信号、以及输出无列车通行时桥梁横向加速度的第四振动信号；所述振动采集设备3还用于接收并分析所述第三振动信号和第四振动信号，计算得到所述第三振动信号对应的第三振动频率、第四振动信号对应的第四振动频率，并通过比较所述第三振动频率和第四振动频率来判断所述桥梁4是否发生横向共振，从而可以对列车速度起到很好的预警作用。其中，第三振动频率即为桥梁横向受迫振动频率，第四振动频率即为桥梁4横向自振振动频率，当第三振动频率等于第四振动频率，或者第三振动频率与第四振动频率比较接近时，则判断桥梁4发生横向共振，此时检测到的列车速度即为列车横向共振临界速度，可根据判断结果及时通知列车调整车速，从而对列车速度起到很好的预警作用。优选地，所述竖向传感器1和横向传感器2均为加速度传感器。本发明实施例中还提供了一种基于上述列车速度检测装置的检测方法，包括步骤：设于桥梁4中跨的竖向传感器1在列车通行时输出桥梁竖向加速度的第一振动信号；振动采集设备3接收并分析所述第一振动信号，计算得到所述第一振动信号的第一振动频率，并根据所述第一振动频率及预设的列车单节车厢长度计算得到列车速度。本发明实施例中的列车速度检测方法根据需要将竖向传感器1安装到相应位置即可，易于安装，位置更换方便，可实时获取到列车通过该位置时的列车速度，而且，振动采集设备3通过分析第一振动信号的第一振动频率来计算列车车速，通过频率分析法，检测精度高，可靠性更好。进一步地，本发明实施例中的列车速度检测方法，还包括步骤：所述竖向传感器1在无列车通行时输出桥梁竖向加速度的第二振动信号；所述振动采集设备3接收并分析所述第二振动信号，计算得到所述第二振动信号的第二振动频率，并通过比较所述第一振动频率和第二振动频率来判断所述桥梁4是否发生竖向共振。本发明实施例的列车速度检测方法还可根据第一振动信号和第二振动信号判断桥梁4是否发生竖向共振，从而可以对列车速度起到很好的预警作用。更进一步地，本发明实施例中的列车速度检测方法，还包括步骤：设于桥墩5顶部的横向传感器2在列车通行时输出桥梁横向加速度的第三振动信号，并在无列车通行时输出桥梁横向加速度的第四振动信号；所述振动采集设备3接收并分析所述第三振动信号和第四振动信号，计算得到所述第三振动信号对应的第三振动频率、第四振动信号对应的第四振动频率，并通过比较所述第三振动频率和第四振动频率来判断所述桥梁4是否发生横向共振。本发明实施例的列车速度检测方法还可以通过列车通行时桥梁横向加速度的第三振动信号、以及无列车通行时桥梁横向加速度的第四振动信号判断桥梁4是否发生横向共振，从而可以对列车速度起到很好的预警作用。具体地，根据所述第一振动频率及预设的列车单节车厢长度计算列车速度的公式为：v＝2πfl式中，v为列车速度，l为列单节车车厢长度，f为第一振动频率。优选地，所述竖向传感器1和横向传感器2均为加速度传感器。本发明不局限于上述实施方式，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。当前第1页12