專利名稱：一種鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)縫線路溫度應(yīng)力監(jiān)控技術(shù)，具體地，涉及一種鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]無(wú)縫線路是鐵路軌道結(jié)構(gòu)的一個(gè)重大進(jìn)步，世界上大多數(shù)國(guó)家都采用溫度應(yīng)力式 無(wú)縫線路。無(wú)縫線路是把鋼軌焊成長(zhǎng)軌節(jié)鋪設(shè)在線路上，在擰緊扣件鎖定后，由于各種線路 阻力約束長(zhǎng)軌節(jié)不能自由伸縮，所以隨著一年四季鋼軌軌溫的變化，長(zhǎng)軌節(jié)內(nèi)將承受不斷 變化的溫度拉力或壓力。然而，鋼軌內(nèi)部巨大的溫度拉力或壓力將嚴(yán)重危及列車的行車安 全，因此，鐵路部門需要及時(shí)監(jiān)控鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力的大小，以及時(shí)采取預(yù)防措施，從而防 止脹軌跑道或減少鋼軌折斷的發(fā)生，保障行車安全。[0003]目前，無(wú)縫線路鋼軌溫度應(yīng)力的測(cè)量大多是人工周期性的單次測(cè)量，不能實(shí)現(xiàn)連 續(xù)測(cè)量和自動(dòng)化監(jiān)控。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于解決對(duì)無(wú)縫線路鋼軌溫 度應(yīng)力情況的持續(xù)自動(dòng)監(jiān)控。[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)，包括測(cè)量裝置，設(shè)置 于鋼軌雙側(cè)軌腰上，用于分別測(cè)量鋼軌雙側(cè)的應(yīng)變值和/或軌溫值；信息采集裝置，與所述 測(cè)量裝置連接，用于采集所述應(yīng)變值和/或所述軌溫值；數(shù)據(jù)處理裝置，與所述信息采集裝 置連接，用于根據(jù)所述鋼軌雙側(cè)的應(yīng)變值和/或軌溫值，計(jì)算得到所述鋼軌的實(shí)際應(yīng)變值 和/或?qū)嶋H軌溫值；以及監(jiān)控裝置，與所述信息處理裝置連接，用于對(duì)所述實(shí)際應(yīng)變值和/ 或所述實(shí)際軌溫值進(jìn)行監(jiān)控。[0006]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括平均值計(jì)算模塊，與所述信息采集裝置連接，用 于分別計(jì)算鋼軌雙側(cè)軌腰的測(cè)量裝置測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值的平均值，即實(shí)際應(yīng)變值 和/或?qū)嶋H軌溫值。[0007]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括差值計(jì)算模塊，與所述信息采集裝置連接，用于 分別計(jì)算鋼軌雙側(cè)軌腰的測(cè)量裝置測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值的差值，得到應(yīng)變差值和/ 或軌溫差值；實(shí)際值計(jì)算模塊，與所述差值計(jì)算模塊連接，若所述軌溫差值小于或等于預(yù)先 確定的軌溫閾值，則分別計(jì)算所述鋼軌軌腰兩側(cè)的測(cè)量裝置測(cè)得的應(yīng)變值和軌溫值的平均 值，得到實(shí)際應(yīng)變值和實(shí)際軌溫值，若所述軌溫差值大于所述軌溫閾值，則判斷所述應(yīng)變差 值與所述軌溫差值的變化是否成比例，若是，則分別計(jì)算所述鋼軌軌腰兩側(cè)的測(cè)量裝置測(cè) 得的應(yīng)變值和軌溫值的平均值，得到實(shí)際應(yīng)變值和實(shí)際軌溫值，若否，則根據(jù)預(yù)先確定的權(quán) 值對(duì)所述鋼軌軌腰兩側(cè)的測(cè)量裝置測(cè)得的應(yīng)變值和軌溫值分別進(jìn)行加權(quán)求和，得到實(shí)際應(yīng) 變值和實(shí)際軌溫值。[0008]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括無(wú)線傳輸模塊，無(wú)線連接所述信息采集裝置和所述數(shù)據(jù) 處理裝置，用于從所述信息采集裝置接收所述應(yīng)變值和/或所述軌溫值并向所述數(shù)據(jù)處理裝置轉(zhuǎn)發(fā)。[0009]優(yōu)選地，所述測(cè)量裝置包括應(yīng)變傳感器和/或熱電偶溫度傳感器。[0010]通過(guò)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型通過(guò)在鋼軌雙側(cè)軌腰上設(shè)置的測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)量 鋼軌的應(yīng)變值和/或軌溫值，并對(duì)雙側(cè)測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值進(jìn)行相應(yīng)的處理得到更 加精確的實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)縫線路的軌溫和應(yīng)力的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān) 控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)縫線路鋼軌溫度應(yīng)力情況的持續(xù)自動(dòng)監(jiān)控以采取有效的預(yù)防鋼軌折斷措 施。[0011]本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說(shuō)明。


[0012]附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面 的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中[0013]圖1是本實(shí)用新型提供的鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)的框圖；[0014]圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)的框圖；[0015]圖3是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)的框圖；以及[0016]圖4是本實(shí)用新型提供的鋼軌應(yīng)變和/或軌溫的測(cè)量與采集的示意圖。
具體實(shí)施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處 所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。[0018]圖1是本實(shí)用新型提供的鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)的框圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括測(cè)量裝 置1、信息采集裝置2、數(shù)據(jù)處理裝置3和監(jiān)控裝置4。測(cè)量裝置I設(shè)置于鋼軌雙側(cè)軌腰上， 即每節(jié)鋼軌的兩側(cè)分別設(shè)置一測(cè)量裝置1，用于分別測(cè)量鋼軌的應(yīng)變值和/或軌溫值。信息 采集裝置2與測(cè)量裝置I連接，用于采集測(cè)量裝置I測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值。數(shù)據(jù)處 理裝置3與信息采集裝置2連接，用于根據(jù)信息采集裝置2采集得到的鋼軌雙側(cè)的應(yīng)變值 和/或軌溫值，計(jì)算得到整個(gè)斷面上鋼軌的實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值。監(jiān)控裝置4與 數(shù)據(jù)處理裝置3連接，用于對(duì)實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值進(jìn)行監(jiān)控。[0019]如圖2所示，數(shù)據(jù)處理裝置3可以包括平均值計(jì)算模塊31，該平均值計(jì)算模塊31 與信息采集裝置2連接，用于分別計(jì)算鋼軌雙側(cè)軌腰的測(cè)量裝置I測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌 溫值的平均值，即實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值。也就是說(shuō)，分別在每節(jié)鋼軌的兩側(cè)的兩個(gè) 測(cè)量裝置I測(cè)得了兩個(gè)應(yīng)變值和/或兩個(gè)軌溫值，平均值計(jì)算模塊31計(jì)算這兩個(gè)應(yīng)變值的 平均值，得到實(shí)際應(yīng)變值，并計(jì)算這兩個(gè)軌溫值的平均值，得到實(shí)際軌溫值。[0020]如圖3所示，數(shù)據(jù)處理裝置3可以包括差值計(jì)算模塊32和實(shí)際值計(jì)算模塊33。[0021]差值計(jì)算模塊32與信息采集裝置2連接，用于分別計(jì)算鋼軌雙側(cè)軌腰的測(cè)量裝置 I測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值的差值，得到應(yīng)變差值和/或軌溫差值。也就是說(shuō)，對(duì)于在每 節(jié)鋼軌軌腰兩側(cè)的兩個(gè)測(cè)量裝置I測(cè)得的兩個(gè)應(yīng)變值求取差值，得到應(yīng)變差值，對(duì)于在每 節(jié)鋼軌軌腰兩側(cè)的兩個(gè)測(cè)量裝置I測(cè)得的兩個(gè)軌溫值求取差值，得到軌溫差值。[0022]實(shí)際值計(jì)算模塊33與差值計(jì)算模塊32連接，若判斷得到軌溫差值小于或等于預(yù) 先確定的軌溫閾值，則分別計(jì)算在鋼軌軌腰兩側(cè)的測(cè)量裝置I測(cè)得的應(yīng)變值和軌溫值的平均值，得到實(shí)際應(yīng)變值和實(shí)際軌溫值。[0023]若實(shí)際值計(jì)算模塊33判斷得到軌溫差值大于軌溫閾值，則判斷應(yīng)變差值與軌溫 差值的變化是否成比例，例如，軌溫值每增加I度，應(yīng)變值增加相同的值，則可以認(rèn)為應(yīng)變 差值與軌溫差值的變化是成比例的。[0024]若應(yīng)變差值與軌溫差值的變化成比例，則分別計(jì)算鋼軌軌腰兩側(cè)的測(cè)量裝置I測(cè) 得的應(yīng)變值和軌溫值的平均值，得到實(shí)際應(yīng)變值和實(shí)際軌溫值。[0025]若應(yīng)變差值與軌溫差值的變化不成比例，則根據(jù)預(yù)先確定的權(quán)值對(duì)鋼軌軌腰兩側(cè) 的測(cè)量裝置I測(cè)得的應(yīng)變值和軌溫值分別進(jìn)行加權(quán)求和，得到實(shí)際應(yīng)變值和實(shí)際軌溫值。 其中，對(duì)于應(yīng)變值和軌溫值的計(jì)算權(quán)值可以相同，也可以不同。[0026]其中，該系統(tǒng)還可以包括無(wú)線傳輸模塊，以無(wú)線連接信息采集裝置2和數(shù)據(jù)處理 裝置3，用于從信息采集裝置2接收應(yīng)變值和/或所述軌溫值并轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)處理裝置3。[0027]優(yōu)選情況下，測(cè)量裝置I可以包括應(yīng)變傳感器，并可以安裝在每節(jié)鋼軌的雙側(cè)軌 腰上，來(lái)監(jiān)控鋼軌應(yīng)變的變化。優(yōu)選情況下，測(cè)量裝置I還可以包括熱電偶溫度傳感器，也 安裝在每節(jié)鋼軌的雙側(cè)軌腰上，來(lái)監(jiān)控鋼軌軌溫的變化。[0028]優(yōu)選情況下，信息采集裝置2可以由單片機(jī)及其外圍設(shè)備等組成，單片機(jī)可采集 應(yīng)變傳感器和/或熱電偶溫度傳感器的信號(hào)，并進(jìn)行濾波、處理和存儲(chǔ)，即對(duì)工具式表面應(yīng) 變傳感器和/或溫度傳感器測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值進(jìn)行信號(hào)采集、濾波和存儲(chǔ)等。其 中，單片機(jī)的外圍設(shè)備可以用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的電源管理和故障診斷等。一般情況下，單片機(jī) 可置于鋼軌的內(nèi)側(cè)軌腰上，內(nèi)外側(cè)的測(cè)量裝置I通過(guò)連接線接入單片機(jī)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變信 號(hào)和溫度信號(hào)的采集、處理和存儲(chǔ)。[0029]優(yōu)選情況下,無(wú)線傳輸模塊利用Zigbee無(wú)縫傳輸系統(tǒng)構(gòu)建無(wú)線收發(fā)信機(jī)，以實(shí)現(xiàn) 將信息采集裝置2測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值無(wú)線傳輸至數(shù)據(jù)處理裝置3，并借助單片機(jī)和 數(shù)據(jù)處理裝置3之間的串行通信完成人機(jī)交互控制。[0030]圖4是本實(shí)用新型提供的鋼軌應(yīng)變和/或軌溫的測(cè)量與采集的示意圖，從圖中可 以看出，測(cè)量裝置I安裝在鋼軌5的雙側(cè)軌腰上，信息采集裝置2實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌的測(cè)量裝置I 測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值的采集、處理和存儲(chǔ)，在無(wú)線傳輸模塊中可以利用Zigbee技術(shù) 建立無(wú)縫傳輸?shù)南到y(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，即將信息采集裝置2采集到的應(yīng)變值和/或 軌溫值無(wú)線傳輸至數(shù)據(jù)處理裝置3，或從監(jiān)控裝置4接收遠(yuǎn)程控制信息，如控制信息采集裝 置2的工作模式或指示其接收信息采集裝置2采集到的應(yīng)變值和/或軌溫值并將采集到的 應(yīng)變值和/或軌溫值按要求進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和匯總，從而可以為監(jiān)控裝置4提供鋼軌的應(yīng)變 和/或軌溫的狀態(tài)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，還可以及時(shí)根據(jù)鋼軌應(yīng)力狀態(tài)采取有效的預(yù)防跑道脹軌的 措施，其中，通過(guò)常規(guī)計(jì)算方法可以將應(yīng)變值轉(zhuǎn)化為應(yīng)力值。[0031]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限 于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技 術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。[0032]本實(shí)用新型通過(guò)在鋼軌軌腰上設(shè)置測(cè)量裝置1，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼軌的應(yīng)變值和/或軌 溫值的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)控，能夠及時(shí)得到鋼軌應(yīng)變和/或軌溫的變化，判定鋼軌的狀態(tài)，并能夠 根據(jù)溫度應(yīng)力的變化，及時(shí)準(zhǔn)確地確定鋼軌可能折斷的位置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼軌折斷的監(jiān)控。該 設(shè)備體積小，不影響鐵路的養(yǎng)護(hù)和維修，在采用良好的電池管理和長(zhǎng)壽命電池的情況下，可使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維修工作量更小，更便于現(xiàn)場(chǎng)使用。此外，還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)終端對(duì)所監(jiān)控的 實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值顯示在用戶界面上，并制成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表，以更加直觀地 對(duì)溫度應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控。[0033]另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各 種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。[0034]此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違 背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開(kāi)的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括 測(cè)量裝置，設(shè)置于鋼軌雙側(cè)軌腰上，用于分別測(cè)量鋼軌雙側(cè)的應(yīng)變值和/或軌溫值； 信息采集裝置，與所述測(cè)量裝置連接，用于采集所述應(yīng)變值和/或所述軌溫值； 數(shù)據(jù)處理裝置，與所述信息采集裝置連接，用于根據(jù)所述鋼軌雙側(cè)的應(yīng)變值和/或軌溫值，計(jì)算得到所述鋼軌的實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值；以及 監(jiān)控裝置，與所述數(shù)據(jù)處理裝置連接，用于對(duì)所述實(shí)際應(yīng)變值和/或所述實(shí)際軌溫值進(jìn)行監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 無(wú)線傳輸模塊，無(wú)線連接所述信息采集裝置和所述數(shù)據(jù)處理裝置，用于從所述信息采集裝置接收所述應(yīng)變值和/或所述軌溫值并向所述數(shù)據(jù)處理裝置轉(zhuǎn)發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量裝置包括應(yīng)變傳感器和/或熱電偶溫度傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋼軌監(jiān)控系統(tǒng)，包括測(cè)量裝置，設(shè)置于鋼軌雙側(cè)軌腰上，用于分別測(cè)量鋼軌雙側(cè)的應(yīng)變值和/或軌溫值；信息采集裝置，與測(cè)量裝置連接，用于采集應(yīng)變值和/或軌溫值；數(shù)據(jù)處理裝置，與信息采集裝置連接，用于根據(jù)鋼軌雙側(cè)的應(yīng)變值和/或軌溫值，計(jì)算得到整個(gè)斷面上鋼軌的實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值；以及監(jiān)控裝置，與數(shù)據(jù)處理裝置連接，用于對(duì)實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值進(jìn)行監(jiān)控。本實(shí)用新型通過(guò)在雙側(cè)鋼軌軌腰上設(shè)置的測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)量鋼軌的應(yīng)變值和/或軌溫值，并對(duì)雙側(cè)測(cè)得的應(yīng)變值和/或軌溫值進(jìn)行相應(yīng)的處理得到更加精確的實(shí)際應(yīng)變值和/或?qū)嶋H軌溫值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)縫線路的應(yīng)力和軌溫的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)控。
文檔編號(hào)E01B35/00GK202865710SQ20122059860
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者尹成斐, 李向國(guó), 王風(fēng), 王建西 申請(qǐng)人:中國(guó)神華能源股份有限公司, 朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司, 石家莊鐵道大學(xué)