一种高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统及方法

摘要

本发明属于轨道安全技术领域，具体提供了一种高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统及方法，包括图像采集模块及温度采集模块，通过图像采集模块实时采集尖轨尖端与基本轨相对位移、基本轨根端与尖轨相对位移、尖轨与基本轨密贴合与否、桥梁梁缝伸缩量、钢轨顶面光带状态及抬轨歪斜情况，并通过后台终端显示；通过温度采集模块采集钢轨的温度并通过后台终端显示。该方案实现了对无砟轨道钢轨伸缩调节器地段轨道结构位移量和温度的非接触式测量，且实时自动反应轨道的服役状态，从而确保无砟轨道钢轨伸缩调节器及抬轨装置的正常使用，确保线路安全运营和养护，具有较好的商业推广和应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于轨道安全技术领域，具体涉及一种高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统及方法。

背景技术

随着我国客运专线建设的全面开展，桥梁所占的比例越来越大。在大跨度桥上铺设无缝线路，桥梁伸缩引起的梁轨相互作用加剧，钢轨将承受巨大的附加力，超出钢轨的允许应力，同时桥梁和钢轨也将产生较大的相对位移影响线路的稳定性，因此对于大跨度桥上无缝线路须考虑采用钢轨伸缩调节器。

无砟轨道具有高平顺、高稳定、耐久和少维修等优点，深受运营维护单位欢迎，随着大跨度桥上铺设无砟轨道技术的突破，目前大跨度桥上铺设无砟轨道的桥梁主跨度已突破300m，对应的大跨桥梁端采用的是无砟轨道钢轨伸缩调节器。

根据相关线路上钢轨伸缩调节器及梁缝处的抬轨装置在使用过程中，由于高速铁路天窗时间短、大桥上道检查困难，在养护过程中难以做到及时发现相关问题，导致该区段存在左右股钢轨伸缩位移不一致、抬轨装置轨枕变形不一致、剪刀叉变形较大甚至卡死等病害，造成较大的养护维修工作量和经济损失。因此为了便于后期养护维修，需对该区段进行监控，并建立实时安全预警机制，及时反馈无砟轨道钢轨伸缩调节器及抬轨装置的使用情况和线路运行情况，从而确保无砟轨道钢轨伸缩调节器及抬轨装置的正常使用，确保线路安全运营和养护。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器维护难的问题。

为此，本发明提供了一种高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统，包括图像采集模块及温度采集模块；

所述图像采集模块包括位于轨道调节器两侧上方的视频摄像机组，所述轨道调节器包括抬轨、尖轨及基本轨，所述视频摄像机组用于采集尖轨尖端与基本轨相对位移、基本轨根端与尖轨相对位移、尖轨与基本轨密贴合状态、桥梁梁缝伸缩量、钢轨顶面光带状态及抬轨歪斜情况，并通过后台终端显示；

所述温度采集模块包括温度传感器组，所述温度传感器组用于监测轨道调节器的温度并通过后台终端显示。

优选地，所述轨道调节器两侧设有立杆组，所述视频摄像机组及所述温度传感器组均安装于所述立杆组上。

优选地，所述立杆组包括第一立杆、第二立杆、第三立杆及第四立杆，所述第一立杆及第三立杆对称布置于所述尖轨的两侧，所述第二立杆及所述第四立杆对称布置于所述尖轨与基本轨交界处的两侧。

优选地，所述视频摄像机组包括第一高清球机、第二高清球机、第三高清球机、第四高清球机、第一高清枪机、第二高清枪机、第三高清枪机及第四高清枪机，所述温度传感器组包括第一红外筒型枪机、第二红外筒型枪机、第三红外筒型枪机及第四红外筒型枪机；

所述第一立杆上设有第一高清球机、第一高清枪机及第一红外筒型枪机；所述第二立杆上设有第二高清球机、第二高清枪机及第二红外筒型枪机；所述第三立杆上设有第三高清球机、第三高清枪机及第三红外筒型枪机；所述第四立杆上设有第四高清球机、第四高清枪机及第四红外筒型枪机。

优选地，所述视频摄像机组位于所述轨道调节器两侧的限界外侧的桥梁梁面上。

优选地，所述视频摄像机组还用于监测调节区扣件的工作状态并后台显示。

优选地，所述轨道调节器包括左线左股钢轨、左线右股钢轨、右线左股钢轨及右线右股钢轨，所述温度传感器组用于同时分别独立测量左线左股钢轨、左线右股钢轨、右线左股钢轨及右线右股钢轨的温度。

本发明还提供了一种高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测方法，包括：

在轨道调节器的两侧架设多个立杆，各所述立杆上均设有图像采集模块及温度采集模块；

通过图像采集模块实时采集尖轨尖端与基本轨相对位移、基本轨根端与尖轨相对位移、尖轨与基本轨密贴合状态、桥梁梁缝伸缩量、钢轨顶面光带状态及抬轨歪斜情况，并通过后台终端显示；

通过温度采集模块采集钢轨的温度并通过后台终端显示。

本发明的有益效果：本发明提供的这种高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统及方法，包括图像采集模块及温度采集模块，通过图像采集模块实时采集尖轨尖端与基本轨相对位移、基本轨根端与尖轨相对位移、尖轨与基本轨密贴合与否、桥梁梁缝伸缩量、钢轨顶面光带状态及抬轨歪斜情况，并通过后台终端显示；通过温度采集模块采集钢轨的温度并通过后台终端显示。该方案实现了对无砟轨道钢轨伸缩调节器地段轨道结构位移量和温度的非接触式测量，且实时自动反应轨道的服役状态，从而确保无砟轨道钢轨伸缩调节器及抬轨装置的正常使用，确保线路安全运营和养护，具有较好的商业推广和应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统及方法的结构原理示意图。

附图标记说明：第一尖轨位移测点1，第二尖轨位移测点2，第三尖轨位移测点3，第四尖轨位移测点4，第一基本轨位移测点5，第二基本轨位移测点6，第三基本轨位移测点7，第四基本轨位移测点8，第一立杆9，第二立杆10，第三立杆11，第四立杆12，第一高清球机13，第二高清球机14，第三高清球机15，第四高清球机16，第一高清枪机17，第二高清枪机18，第三高清枪机19，第四高清枪机20，第一红外筒型枪机21，第二红外筒型枪机22，第三红外筒型枪机23，第四红外筒型枪机24，桥梁梁面25，轨枕间距测点26。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统，如图1所示，包括图像采集模块及温度采集模块；

所述图像采集模块包括位于钢轨两侧上方的视频摄像机组，所述钢轨包括抬轨、尖轨及基本轨，所述视频摄像机组用于采集尖轨尖端与基本轨相对位移、基本轨根端与尖轨相对位移、尖轨与基本轨密贴合与否、桥梁梁缝伸缩量、钢轨顶面光带状态及抬轨歪斜情况，并通过后台终端显示；

所述温度采集模块包括温度传感器组，所述温度传感器组用于钢轨的温度并通过后台终端显示。

在钢轨两侧布置图像采集模块和温度采集模块。图像采集模块包括视频摄像机组，其包括多个视频摄像机，各个视频摄像机分工对钢轨的每个区域段进行视频监测。温度采集模块包括温度传感器组，可以是远程红外监测仪，如红外测温仪。其中，钢轨包括抬轨、尖轨及基本轨，这里的钢轨指的是钢轨伸缩调节器，钢轨伸缩调节器主要由几段可以相互运动的钢轨组成，具体包括抬轨、尖轨及基本轨等。

监测内容包括：

(1)尖轨尖端与基本轨相对位移；(2)基本轨根端与尖轨相对位移；(3)尖轨与基本轨密贴情况；(4)桥梁梁缝伸缩情况；(5)伸缩调节器区钢轨顶面光带情况；(6)剪刀叉的歪斜及联接点位移；(7)抬轨装置钢枕歪斜情况；(8)扣件状态；(9)钢轨温度。

由于钢轨伸缩调节器属于轨道结构的敏感部位，为了保证在长期监测过程中线路的安全运行，对于无砟轨道钢轨伸缩调节器区的轨道结构部件位移、温度及表观状态的监测，均采用非接触的图像识别方法。

现场监测设备类型和安装方式为：轨道调节器两侧设有立杆组，所述视频摄像机组及所述温度传感器组均安装于所述立杆上。立杆组包括第一立杆9、第二立杆10、第三立杆11及第四立杆12，所述第一立杆9及第三立杆11对称布置于所述尖轨的两侧，所述第二立杆10及所述第四立杆12对称布置于所述尖轨与基本轨交界处的两侧。监测区域共设置了12台视频摄像机，其中4台高清网络高清球机、4台高清网络高清枪机、4台热成像红外摄像机。具体地，每根立杆上设置1台高清网络高清球机、1台高清网络高清枪机和1台热成像红外摄像机，这里的热成像红外摄像机为红外筒型枪机。4根立杆分布在线路两侧的限界外，其中2根立杆对应钢轨伸缩调节器尖轨尖端的位置安装、2根立杆对应钢轨伸缩调节器尖轨根端的位置安装。且摄像机立杆安装在线路限界外侧的桥梁梁面上。

具体地，摄像机和立杆分配关系如下：

所述第一立杆9上设有第一高清球机13、第一高清枪机17及第一红外筒型枪机21；所述第二立杆10上设有第二高清球机14、第二高清枪机18及第二红外筒型枪机22；所述第三立杆11上设有第三高清球机15、第三高清枪机及第三红外筒型枪机23；所述第四立杆12上设有第四高清球机16、第四高清枪机20及第四红外筒型枪机24。

各个摄像机的功能分配如下：

(1)尖轨尖端与基本轨相对位移(简称为尖轨伸缩位移)：尖轨伸缩位移的测量主要是图1中的4个测点(第一尖轨位移测点至第四尖轨位移测点)。其中第一尖轨位移测点1由第三高清球机15进行测量，第二尖轨位移测点2由第一高清球机13进行测量，第三基本轨位移测点7由第三高清枪机19进行测量，第四尖轨位移测点4由第一高清球机13进行测量。

(2)基本轨根端与尖轨相对位移(简称为基本轨伸缩位移)：基本轨伸缩位移的测量主要是图1中的4个测点(第一基本轨位移测点5至第四基本轨位移测点8)。其中第一基本轨位移测点5由第二高清枪机18进行测量，第二基本轨位移测点6由第四高清球机16进行测量，第三基本轨位移测点7由第二高清球机14进行测量，第四基本轨位移测点8由第四高清枪机20进行测量。

(3)尖轨与基本轨密贴合情况：第一尖轨位移测点1和第三尖轨位移测点3处的尖轨与基本轨密贴情况由第三高清球机15进行观察，第二尖轨位移测点2处和第四尖轨位移测点4处的尖轨与基本轨密贴情况由第一高清球机13进行观察。

(4)桥梁梁缝的伸缩情况：第一高清球机13测量桥梁左侧梁缝宽度，第二高清球机14测量桥梁右侧梁缝宽度。

(5)伸缩调节器区钢轨顶面光带情况：伸缩调节器区钢轨顶面光带情况通过四个高清球机进行观察；

(6)剪刀叉的歪斜及联接点位移：剪刀叉的歪斜及联接点位移通过第一高清球机13和第三高清球机15进行测量；

(7)抬轨装置钢枕歪斜情况：抬轨装置钢枕歪斜主要是对轨枕间距测点26的轨枕间距进行测量，分别对应的是高清球机1和高清球机3。

(8)扣件状态：调节器区扣件的状态主要是通过4个高清球机和4个高清枪机进行观察。

(10)钢轨温度：第一红外筒型枪机21测量左线左股钢轨温度，第二红外筒型枪机22测量左线右股钢轨温度，第三红外筒型枪机23测量右线左股钢轨温度，第四红外筒型枪机24测量右线右股钢轨温度。

经过实践检验，该检测系统已经应用到高速铁路轨道上。上述各相机分工协作，全面覆盖整个测量区域无死角，且各自检测不影响，交叉覆盖率低，工作效率高。

本发明的有益效果：本发明提供的这种高速铁路无砟轨道钢轨伸缩调节器监测系统及方法，包括图像采集模块及温度采集模块，通过图像采集模块实时采集尖轨尖端与基本轨相对位移、基本轨根端与尖轨相对位移、尖轨与基本轨密贴合与否、桥梁梁缝伸缩量、钢轨顶面光带状态及抬轨歪斜情况，并通过后台终端显示；通过温度采集模块采集钢轨的温度并通过后台终端显示。该方案实现了对无砟轨道钢轨伸缩调节器地段轨道结构位移量和温度的非接触式测量，且实时自动反应轨道的服役状态，从而确保无砟轨道钢轨伸缩调节器及抬轨装置的正常使用，确保线路安全运营和养护，具有较好的商业推广和应用前景。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。