一種軌道幾何不平順的檢測評(píng)估系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種軌道幾何不平順的檢測評(píng)估系統(tǒng)，屬于軌道交通基礎(chǔ)檢測設(shè) 備與檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 軌道交通作為一種交通方式，是國家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展命脈。目前，我國已 成為世界上高速鐵路運(yùn)營里程最長、運(yùn)行速度最快、建設(shè)規(guī)模最大的國際。近幾年，隨著我 國政府的大力推廣，高速鐵路已成為中國制造的名片。與此同時(shí)，全球?qū)Ω咚勹F路以及城 際軌道交通的需求也越來越多，"一帶一路"的戰(zhàn)略構(gòu)想也正通過國際間的軌道交通徐徐展 開。軌道交通市場的不斷擴(kuò)大，加速推進(jìn)了軌道交通相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，然而，隨著列車 車速的提升、載運(yùn)量的增加以及運(yùn)輸密度的大幅度提高，使得輪軌系統(tǒng)間的動(dòng)力影響問題 變得更為復(fù)雜。因此，列車運(yùn)行的安全性問題越發(fā)值得關(guān)注。
[0003] 列車線路發(fā)生的永久性幾何變形導(dǎo)致軌道存在幾何偏差，也稱為軌道幾何不平 順。軌道幾何不平順是車軌系統(tǒng)振動(dòng)的主要原因，是影響列車運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵 因素，也是軌道結(jié)構(gòu)部件損傷和失效的重要原因。因此，軌道幾何不平順檢查一直是軌道檢 測的必檢項(xiàng)目。目前，國內(nèi)外應(yīng)用較多的軌道不平順檢測設(shè)備，主要是以軌檢車和綜合檢 測車為主，軌檢車需要人力推行檢測，檢測效率低，檢測結(jié)果容易受步行速度、推行平穩(wěn)程 度的影響；綜合檢測車造價(jià)昂貴，且檢測時(shí)往往要求線路封閉，影響正常交通運(yùn)營；此外， 二者都是基于激光、圖像處理等手段的檢測原理，然而，鐵軌的強(qiáng)反射光、軌道上的泥沙、積 雪、垃圾等都將會(huì)不同程度地影響圖像處理的精度，同時(shí)軌檢車或綜合檢測車自身的檢測 梁松動(dòng)所導(dǎo)致的檢測結(jié)果變化往往不易被發(fā)覺，從而造成檢測結(jié)果失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種軌道幾何不平順的檢測評(píng)估系統(tǒng)，以解決在軌道交通領(lǐng) 域中，軌檢車需要人力推行檢測，存在檢測效率低，檢測結(jié)果受人工影響而不準(zhǔn)確的問題； 綜合檢測車存在造價(jià)昂貴且檢測時(shí)往往要求線路封閉，影響正常交通運(yùn)營的問題，同時(shí)軌 檢車或綜合檢測車自身的檢測梁松動(dòng)所導(dǎo)致的檢測結(jié)果變化往往不易被發(fā)覺，從而造成檢 測結(jié)果失真的問題。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：
[0006] -種軌道幾何不平順的檢測評(píng)估系統(tǒng)，它包括在待檢測軌道上獨(dú)立行使的機(jī)車， 安置在機(jī)車內(nèi)的激振系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，信號(hào)采集系統(tǒng)，導(dǎo)航系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)；
[0007] 所述激振系統(tǒng)，用于對(duì)行駛中的機(jī)車施加連續(xù)激振作用，并通過機(jī)車將該激振作 用傳遞給待檢測的軌道上；
[0008] 所述控制系統(tǒng)，用于控制整個(gè)檢測系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，通過控制機(jī)車的行駛速度、激 振系統(tǒng)的激振頻率和激振幅值，使得激振時(shí)機(jī)車的輪軌與待檢測軌道始終保持接觸狀態(tài)；
[0009] 所述信號(hào)采集系統(tǒng)，用于采集激振系統(tǒng)作用下機(jī)車的動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)以及激振系統(tǒng) 與機(jī)車之間的傳力信號(hào)，并將采集到的信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理系統(tǒng)；
[0010] 所述導(dǎo)航系統(tǒng)，用于記錄機(jī)車的行駛軌跡和行使速度信息，并將所記錄的信息發(fā) 送給信號(hào)處理系統(tǒng)；
[0011] 所述信號(hào)處理系統(tǒng)，接收信號(hào)采集系統(tǒng)以及導(dǎo)航系統(tǒng)所發(fā)送的系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)，根 據(jù)接收的響應(yīng)信號(hào)獲得實(shí)測的檢測系統(tǒng)動(dòng)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)，比較移動(dòng)機(jī)車軌道耦合數(shù)值模型的 動(dòng)態(tài)響應(yīng)同已測得的動(dòng)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)之間的差別，利用非線性識(shí)別算法計(jì)算得到軌道靜態(tài)不 平順的估計(jì)值，對(duì)列車軌道數(shù)值模型進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，可獲得軌道的動(dòng)態(tài)變形，根據(jù)靜態(tài) 幾何不平順和軌道動(dòng)態(tài)變形，即可確定軌道的動(dòng)態(tài)幾何不平順。
[0012] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0013] 一、現(xiàn)有軌檢車和綜合檢測車需要在進(jìn)行一定數(shù)量的手工測量后得到軌道靜態(tài)不 平
[0014] 順，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軌道動(dòng)態(tài)變形和軌道動(dòng)態(tài)不平順的評(píng)估工作，本發(fā)明提供 的檢測系統(tǒng)無需手工測量即可獲得靜態(tài)不平順，因此，節(jié)約了至少40%的人力和物力。
[0015] 二、與現(xiàn)有技術(shù)中車輛參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行車輛存在偏差的缺陷相比，本發(fā)明是在建 立了列車軌道耦合模型的基礎(chǔ)上，獲得軌道的動(dòng)態(tài)變形，因此，軌道動(dòng)態(tài)變形的評(píng)估結(jié)果更 符合實(shí)際情況，可行性更高。
[0016] 三、本發(fā)明在電力驅(qū)動(dòng)自行檢測時(shí)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)車無級(jí)變速，避免檢測系統(tǒng)自身振動(dòng) 對(duì)軌道動(dòng)態(tài)振動(dòng)的影響，大幅度提高了檢測精度。
[0017] 四、本發(fā)明可通過牽引車進(jìn)行牽引檢測，也可自行檢測，檢測效率提高了 30%。本 發(fā)明與綜合檢測車相比，造價(jià)低廉，適于普及，對(duì)人煙稀少的偏遠(yuǎn)地區(qū)也可使用。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明的工作原理示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明中軌道幾何不平順檢測系統(tǒng)的分析流程圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明中軌道幾何不平順檢測系統(tǒng)的信號(hào)處理系統(tǒng)構(gòu)成圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明中軌道幾何不平順檢測系統(tǒng)的簡化模型圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0024] 一：結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方 式包括在待檢測軌道上獨(dú)立行使的機(jī)車1，安置在機(jī)車1內(nèi)的激振系統(tǒng)2,控制系統(tǒng)3,信號(hào) 采集系統(tǒng)4,導(dǎo)航系統(tǒng)5和信號(hào)處理系統(tǒng)6 ;
[0025] 所述激振系統(tǒng)2,用于對(duì)行駛中的機(jī)車1施加連續(xù)激振作用，并通過機(jī)車1將該激 振作用傳遞給待檢測的軌道上；
[0026] 所述控制系統(tǒng)3,用于控制整個(gè)檢測系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，通過控制機(jī)車1的行駛速 度、激振系統(tǒng)2的激振頻率和激振幅值，使得激振時(shí)機(jī)車1的輪軌與待檢測軌道始終保持接 觸狀態(tài)；
[0027] 所述信號(hào)采集系統(tǒng)4,用于采集激振系統(tǒng)2作用下機(jī)車1的動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)以及激振 系統(tǒng)2與機(jī)車1之間的傳力信號(hào)，并將采集到的信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理系統(tǒng)6 ;
[0028] 所述導(dǎo)航系統(tǒng)5,用于記錄機(jī)車1的行駛軌跡和行使速度信息，并將所記錄的信息 發(fā)送給信號(hào)處理系統(tǒng)6;
[0029] 所述信號(hào)處理系統(tǒng)6,接收信號(hào)采集系統(tǒng)4以及導(dǎo)航系統(tǒng)5所發(fā)送的系統(tǒng)響應(yīng)信 號(hào)，根據(jù)接收的響應(yīng)信號(hào)獲得實(shí)測的檢測系統(tǒng)動(dòng)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)，比較移動(dòng)機(jī)車軌道耦合數(shù)值 模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)同已測得的動(dòng)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)之間的差別，利用非線性識(shí)別算法計(jì)算得到軌道 靜態(tài)不平順的估計(jì)值，對(duì)列車軌道數(shù)值模型進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，可獲得軌道的動(dòng)態(tài)變形，根 據(jù)靜態(tài)幾何不平順和軌道動(dòng)態(tài)變形，即可確定軌道的動(dòng)態(tài)幾何不平順。
[0030] 本發(fā)明還包括能量供應(yīng)系統(tǒng)7,為機(jī)車1及整個(gè)檢測系統(tǒng)提供動(dòng)力源，保證激振系 統(tǒng)2,控制系統(tǒng)3,信號(hào)采集系統(tǒng)4,導(dǎo)航系統(tǒng)5和信號(hào)處理系統(tǒng)6的正常工作。
[0031] 本發(fā)明中將待檢測軌道進(jìn)行有限元?jiǎng)澐郑阌谲壍赖膭?dòng)態(tài)幾何不平順的計(jì)算。
[0032] 本發(fā)明中信號(hào)采集系統(tǒng)4包括力傳感器和加速度傳感器，力傳感器連接在激振系 統(tǒng)2上進(jìn)行檢測，加速度傳感器設(shè)置在機(jī)車1的每個(gè)輪的轉(zhuǎn)軸上進(jìn)行檢測。
【具體實(shí)施方式】 [0033] 二：結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中 所述機(jī)車1在待檢測軌道上以既定速度自行行駛或機(jī)車1通過牽引車牽引行駛，機(jī)車1的 輪軌間距可根據(jù)待檢測軌道的類型進(jìn)行調(diào)整。其他結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系與一相 同。
【具體實(shí)施方式】 [0034] 三：結(jié)合圖1和