一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，包括總監(jiān)控端、以及數(shù)個分別設(shè)置在軌道各監(jiān)測點上的子監(jiān)控終端；其中，各個子監(jiān)控終端分別包括控制器、以及分別與控制器相連的衛(wèi)星定位模塊、慣性測量模塊、子通信模塊；總監(jiān)控端包括相互連接的監(jiān)控服務(wù)器和總通信模塊，總監(jiān)控端與各個子監(jiān)控終端之間通過總通信模塊和子通信模塊進行通信；本實用新型設(shè)計的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，在傳統(tǒng)衛(wèi)星測量方式的基礎(chǔ)之上，配合慣性測量模塊實時采集其所在監(jiān)測點的位置信息，有效保證了高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控的精度。
【專利說明】一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高速鐵路中最重要得兩個特點是高平順性和高穩(wěn)定性，這兩個特點決定了軌道基礎(chǔ)沉降變形監(jiān)測的意義和重要性。
[0003]當(dāng)行車速度在160km/h以下時，對波長為56、70、83、97m中長波高低的不平順可不予管理，但分別在200、250、300、350km/h速度下時，其激擾頻率與日本、法國高速車輛的車體垂向自振頻率IHz相當(dāng)，導(dǎo)致車體產(chǎn)生“不明原因得強烈振動”，但軌檢車測不出這種振動，且養(yǎng)路機械修不了，隨著這個問題逐漸被人們所意識到，人們開始關(guān)注軌道路基的不均勻沉降和初始不平順問題，因此，對于建設(shè)高平順性和高穩(wěn)定性的高速鐵路來說，沉降監(jiān)控的作用和意義顯得尤為重要。
[0004]我國正著力推廣聞速鐵路建造技術(shù)，并加速推進聞速鐵路的建設(shè)，聞速鐵路的建設(shè)首先在施工技術(shù)上要求高，其次對運營管理提出了更高的要求。由于我國地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，區(qū)域性的地面不均勻沉降對高速鐵路的建設(shè)又會產(chǎn)生難以預(yù)估的影響，因此沉降監(jiān)測成為建設(shè)過程中得重中之重，如何在建設(shè)過程中對高速鐵路的建設(shè)進行有效的監(jiān)控，不僅是施工順利進行的保障，同時也是施工安全及運營后得安全保障。
[0005]軌道基礎(chǔ)沉降的分析、建模及科學(xué)預(yù)測是沉降監(jiān)測的重要內(nèi)容，沉降監(jiān)測的目的是通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理與分析，以確定軌道基礎(chǔ)的沉降過程、規(guī)律和幅度，查找變形原因，并判斷這種變形是否正常。近年來，在我國經(jīng)濟建設(shè)高速發(fā)展和“十二五”規(guī)劃大力建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的背景下，高速鐵路得到了迅猛的發(fā)展，當(dāng)鐵路速度達到200km/h以上時，我們稱之為高鐵，針對高鐵，由于軌道縱向上的不平順而引起的列車震動相比于同等條件下的普通列車要嚴(yán)重得多，因此，高鐵軌道的不平順性將大大影響到旅客的舒適度。
[0006]針對以上問題，目前普遍使用衛(wèi)星測量方式，但該測量系統(tǒng)使用無線電波進行工作，常常會受到電離層天氣的影響，在電離層天氣發(fā)生擾動時，測量系統(tǒng)會產(chǎn)生幾千米的誤差，因此，電離層的變化嚴(yán)重影響單頻衛(wèi)星接收機的精度，而電離層閃爍則會影響所有類型衛(wèi)星接收機的工作，特別是某些固定的區(qū)域，經(jīng)常無法進行高精度的測量，衛(wèi)星測量系統(tǒng)失靈事件時常發(fā)生。
實用新型內(nèi)容
[0007]針對上述技術(shù)問題，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種解決了傳統(tǒng)衛(wèi)星測量方式中的不足，能夠有效提高軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控精度的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)。
[0008]本實用新型為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:本實用新型設(shè)計了一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，包括總監(jiān)控端、以及數(shù)個分別設(shè)置在軌道各監(jiān)測點上的子監(jiān)控終端；其中，各個子監(jiān)控終端分別包括控制器、以及分別與控制器相連的衛(wèi)星定位模塊、子通信模塊；總監(jiān)控端包括相互連接的監(jiān)控服務(wù)器和總通信模塊，總監(jiān)控端與各個子監(jiān)控終端之間通過總通信模塊和子通信模塊進行通信；所述各個子監(jiān)控終端還分別包括與控制器相連的慣性測量模塊。
[0009]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述總通信模塊和各個子通信模塊均為無線通信模塊，所述總監(jiān)控端與所述各個子監(jiān)控終端之間通過總通信模塊和子通信模塊進行無線通信。
[0010]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述控制器為單片機。
[0011]本實用新型所述一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0012](I)本實用新型設(shè)計的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，基于現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，增設(shè)慣性測量模塊的監(jiān)測點進行位置信息測量，有效彌補了傳統(tǒng)衛(wèi)星測量方式中的不足，大大提高了軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控的精度，保證了高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性；
[0013](2)本實用新型設(shè)計的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)中，針對總監(jiān)控端與各個子監(jiān)控終端之間的通信，采用無線方式進行通信，使得系統(tǒng)架設(shè)更加方便，且更加便于后期的設(shè)備維護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型設(shè)計的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)的模塊圖；
[0015]圖2是本實用新型設(shè)計的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0017]如圖1所示，本實用新型設(shè)計了一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，包括總監(jiān)控端、以及數(shù)個分別設(shè)置在軌道各監(jiān)測點上的子監(jiān)控終端；其中，各個子監(jiān)控終端分別包括控制器、以及分別與控制器相連的衛(wèi)星定位模塊、子通信模塊；總監(jiān)控端包括相互連接的監(jiān)控服務(wù)器和總通信模塊，總監(jiān)控端與各個子監(jiān)控終端之間通過總通信模塊和子通信模塊進行通信；所述各個子監(jiān)控終端還分別包括與控制器相連的慣性測量模塊。
[0018]本實用新型設(shè)計的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，基于現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，增設(shè)慣性測量模塊的監(jiān)測點進行位置信息測量，有效彌補了傳統(tǒng)衛(wèi)星測量方式中的不足，大大提高了軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控的精度，保證了高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
[0019]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述總通信模塊和各個子通信模塊均為無線通信模塊，所述總監(jiān)控端與所述各個子監(jiān)控終端之間通過總通信模塊和子通信模塊進行無線通信。
[0020]本實用新型設(shè)計的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)中，針對總監(jiān)控端與各個子監(jiān)控終端之間的通信，采用無線方式進行通信，使得系統(tǒng)架設(shè)更加方便，且更加便于后期的設(shè)備維護。
[0021]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述控制器為單片機。[0022]與此相應(yīng)，如圖2所示，本實用新型設(shè)計了一種基于高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，所述各個子監(jiān)控終端中的衛(wèi)星定位模塊實時采集其所在監(jiān)測點的定位信息，并發(fā)送至與之對應(yīng)的控制器；所述各個子監(jiān)控終端中的慣性測量模塊實時采集其所在監(jiān)測點的位置信息，并發(fā)送至與之對應(yīng)的控制器；控制器按時間序列分別接收定位信息和位置信息，并按時間序列將其整合得到監(jiān)測點位置信息，控制器將監(jiān)測點位置信息發(fā)送至所述總監(jiān)控端，所述監(jiān)控服務(wù)器接收由各個子監(jiān)控終端發(fā)送的監(jiān)測點位置信息，判斷軌道各監(jiān)測點的沉降情況，實現(xiàn)對高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降的監(jiān)控。
[0023]本實用新型設(shè)計的基于高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，在傳統(tǒng)衛(wèi)星測量方式的基礎(chǔ)之上，配合慣性測量模塊實時采集其所在監(jiān)測點的位置信息，有效保證了高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控的精度。
[0024]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述控制器采用擴展卡爾曼濾波器，按時間序列將定位信息和位置信息進行整合得到監(jiān)測點位置信息。
[0025]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述控制器按時間序列接收到由所述衛(wèi)星定位模塊采集到的定位信息后，根據(jù)定位信息對衛(wèi)星定位模塊工作正常與否進行判斷，若判斷衛(wèi)星定位模塊工作正常，則所述控制器按時間序列將定位信息和位置信息進行整合得到監(jiān)測點位置信息；若判斷衛(wèi)星定位模塊工作非正常，則所述控制器按時間序列將由所述慣性測量模塊采集到的位置信息進行整合得到監(jiān)測點位置信息。
[0026]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述控制器采用殘差x2檢驗法，根據(jù)由所述衛(wèi)星定位模塊采集到的定位信息對衛(wèi)星定位模塊工作正常與否進行判斷。
[0027]本實用新型設(shè)計的基于高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法中，針對傳統(tǒng)衛(wèi)星測量方式的測量結(jié)果進行驗證判斷，判斷其工作過程是否正常，并根據(jù)判斷結(jié)果，針對分別由衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊采集到的信息進行整合，用以提高最終獲得監(jiān)測點位置信息的精確度。
[0028]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述監(jiān)控服務(wù)器接收由各個子監(jiān)控終端發(fā)送的監(jiān)測點位置信息，針對同一監(jiān)測點，對比不同時間點該監(jiān)測點的監(jiān)測點位置信息，判斷軌道監(jiān)測點的沉降情況。
[0029]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述監(jiān)控服務(wù)器接收由各個子監(jiān)控終端發(fā)送的監(jiān)測點位置信息，針對同一時間點，對比相鄰監(jiān)測點的監(jiān)測點位置信息，判斷軌道監(jiān)測點的沉降情況。
[0030]本實用新型設(shè)計的基于高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法中，監(jiān)控服務(wù)器針對最終接收到的監(jiān)測點位置信息，可以靈活多樣的采用多種方式進行比較判斷，獲得最終軌道監(jiān)測點的沉降情況。
[0031]本實用新型設(shè)計的高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法在實際應(yīng)用過程當(dāng)中，所述各個子監(jiān)控終端中的衛(wèi)星定位模塊實時采集其所在監(jiān)測點的定位信息，并發(fā)送至與之對應(yīng)的控制器；所述各個子監(jiān)控終端中的慣性測量模塊實時采集其所在監(jiān)測點的位置信息，并發(fā)送至與之對應(yīng)的控制器；控制器按時間序列分別接收定位信息和位置信息。
[0032]所述控制器按時間序列接收到由所述衛(wèi)星定位模塊采集到的定位信息后，根據(jù)定位信息對衛(wèi)星定位模塊工作正常與否進行判斷，若判斷衛(wèi)星定位模塊工作正常，則所述控制器按時間序列將定位信息和位置信息進行整合得到監(jiān)測點位置信息；若判斷衛(wèi)星定位模塊工作非正常，則所述控制器按時間序列將由所述慣性測量模塊采集到的位置信息進行整合得到監(jiān)測點位置信息。其中，所述控制器采用殘差x2檢驗法，根據(jù)由所述衛(wèi)星定位模塊采集到的定位信息對衛(wèi)星定位模塊工作正常與否進行判斷，過程如下:
[0033]建立系統(tǒng)誤差方程:
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，包括總監(jiān)控端、以及數(shù)個分別設(shè)置在軌道各監(jiān)測點上的子監(jiān)控終端；其中，各個子監(jiān)控終端分別包括控制器、以及分別與控制器相連的衛(wèi)星定位模塊、子通信模塊；總監(jiān)控端包括相互連接的監(jiān)控服務(wù)器和總通信模塊，總監(jiān)控端與各個子監(jiān)控終端之間通過總通信模塊和子通信模塊進行通信；其特征在于:所述各個子監(jiān)控終端還分別包括與控制器相連的慣性測量模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述總通信模塊和各個子通信模塊均為無線通信模塊，所述總監(jiān)控端與所述各個子監(jiān)控終端之間通過總通信模塊和子通信模塊進行無線通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高速鐵路軌道基礎(chǔ)沉降監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器為單片機。
【文檔編號】G01C5/00GK203588056SQ201320736095
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】王其, 管永康, 陳媛, 李金林, 李辰帥, 程致遠, 朱哲夫 申請人:南京信息工程大學(xué)