地铁轨道两侧不规则沉降监测装置和方法

技术领域

本发明涉及一种地铁轨道两侧不规则沉降监测装置和方法，属于轨道交通运输领域。

背景技术

地铁自建成投入使用之后，常年不停的运行，承担着繁重的城市轨道交通任务，轨道受列车长时间的冲击和碾压，容易形成轨道的变形和沉降，尤其容易出现轨道两侧不规则沉降，这是一种潜在的危险源。如果不及时发现这种危险源，地铁线路的高效和安全运行就得不到保障。

发明内容

针对目前地铁轨道存在的沉降问题，本发明的目的在于提供一种地铁轨道两侧不规则沉降监测装置和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

地铁轨道两侧不规则沉降监测装置，包括传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和状态评估模块；

所述传感器模块包括若干个三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器对称设置在地铁列车每节车厢的左、右两侧；

所述数据采集模块分别连接所述传感器模块和数据处理模块；

所述数据处理模块对采集的数据进行处理和存储；

所述状态评估模块依据处理后数据采用阈值判定方式判断地铁轨道沉降状态。

地铁轨道两侧不规则沉降监测方法，包括：

根据地铁每天不同时间段的载重特性，将每天不同时间段分为若干个评价等级时间段；

由安装有监测装置的地铁列车车队连续测量并计算每节车厢的加速度数据，包括地铁列车每节车厢左、右两侧的加速度矢量及两侧加速度矢量夹角；

判断地铁列车车厢左、右两侧加速度矢量夹角

判断所述地铁列车其他车厢通过此位置时的

分析同一评价等级时间段内所有通过所述疑似沉降点的地铁列车，判断在所述疑似沉降点是否出现疑似轨道两侧不规则沉降现象，当超过9成地铁列车在所述疑似沉降点存在疑似轨道两侧不规则沉降现象，则判定所述疑似沉降点为待定沉降点；

分析在其他评价等级时间段内所有通过所述待定沉降点的地铁列车，判断在所述待定沉降点是否出现疑似轨道两侧不规则沉降现象，当超过9成地铁列车在所述待定沉降点存在疑似轨道两侧不规则沉降现象，则判定所述待定沉降点存在轨道两侧不规则沉降现象。

进一步的，地铁列车某节车厢左侧的加速度矢量

地铁列车某节车厢右侧的加速度矢量

地铁列车某节车厢左、右两侧加速度矢量夹角

其中，

进一步的，所述第一阈值为15°。

进一步的，还包括对存在轨道两侧不规则沉降现象的沉降点进行加速度分析，确定沉降更为严重的一侧。

进一步的，所述确定沉降更为严重的一侧，包括：

将存在轨道两侧不规则沉降现象的沉降点定为确定沉降点，将所述确定沉降点左、右两侧加速度方向分别与所述确定沉降点前后Lm轨道所测的加速度方向进行比较，其中L为正数；

当某一侧的加速度与前后轨道所测加速度方向差异大于第二阈值时，判定该侧出现沉降；

当左、右两侧加速度与前后轨道所测加速度方向差异均大于第二阈值时，则差异较大的一侧为沉降更为严重的一侧。

进一步的，所述第二阈值为10°。

进一步的，每天7：00-9：00和17：00-19：00的时间段为第一评价等级，12：00-14：00的时间段为第二评价等级，其他时间段为第三评价等级。

进一步的，安装有监测装置的地铁列车车队编号分别为M

本发明的有益效果为：

本发明实现了对地铁轨道两侧不规则沉降监测的自动化，能提高和完善现有定期人工检查的效率和自动化程度，节省了大量的人力物力，避免了现场测量的隐含的不安全性。具有实时的优势，能帮助现场工程师及时发现和掌控地铁轨道不规则沉降及其变化趋势，以便及时的采取维护与维修措施，能更好的确保地铁的正常运行。

附图说明

图1为本发明所述地铁轨道两侧不规则沉降监测方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

地铁轨道两侧不规则沉降监测装置，包括传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和状态评估模块。

所述传感器模块包括若干个三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器对称设置在地铁列车每节车厢的左、右两侧，用来测量地铁列车运行过程中轨道反馈给车厢的加速度信息，包括加速度的大小和方向。具体的，所述三轴加速度传感器可采用ASC-5511LN型电容传感器，数量由列车车厢数决定，若列车车厢为N节，则共需所述传感器2N个，所述传感器每两个安装在同一节车厢上，要求安装在车厢左右外表面相互对称的位置，将各传感器从前至后依次编号为L

所述数据采集模块分别连接所述传感器模块和数据处理模块，用来采集2N个三轴加速度传感器的加速度信息，并将所述加速度信息传输至数据处理模块。具体的，所述数据采集模块可采用TMR-300多通道数据采集系统，该多通道数据采集系统连接上述2N个三轴加速度传感器。

所述数据处理模块对采集的数据进行计算、对比、分析和存储。

所述状态评估模块依据处理后数据采用阈值判定方式判断地铁轨道沉降状态。

地铁轨道两侧不规则沉降监测方法，包括：

根据地铁每天不同时间段的载重特性，将每天不同时间段分为若干个评价等级时间段。

在工作日，地铁的早晚高峰人流量最大，载重较大，其它时间段内人流量较小，载重也小。可将每天7：00-9：00和17：00-19：00的时间段为第一评价等级，12：00-14：00的时间段为第二评价等级，其他时间段为第三评价等级。

由安装有监测装置的地铁列车车队连续测量并计算每节车厢的加速度数据，包括地铁列车每节车厢左、右两侧的加速度矢量及两侧加速度矢量夹角。

作为本实施例的进一步改进，安装有监测装置的地铁列车车队编号分别为M

其中，地铁列车某节车厢左侧的加速度矢量

地铁列车某节车厢右侧的加速度矢量

地铁列车某节车厢左、右两侧加速度矢量夹角

其中，

判断地铁列车车厢左、右两侧加速度矢量夹角

判断所述地铁列车其他车厢通过此位置时的

分析同一评价等级时间段内所有通过所述疑似沉降点的地铁列车，判断在所述疑似沉降点是否出现疑似轨道两侧不规则沉降现象，当超过9成地铁列车在所述疑似沉降点存在疑似轨道两侧不规则沉降现象，则判定所述疑似沉降点为待定沉降点。

分析在其他评价等级时间段内所有通过所述待定沉降点的地铁列车，判断在所述待定沉降点是否出现疑似轨道两侧不规则沉降现象，当超过9成地铁列车在所述待定沉降点存在疑似轨道两侧不规则沉降现象，则判定所述待定沉降点存在轨道两侧不规则沉降现象。

作为本实施例的进一步改进，还包括对存在轨道两侧不规则沉降现象的沉降点进行加速度分析，确定沉降更为严重的一侧，包括：

将存在轨道两侧不规则沉降现象的沉降点定为确定沉降点，将所述确定沉降点左、右两侧加速度方向分别与所述确定沉降点前后L m轨道所测的加速度方向进行比较，其中L为正数；

当某一侧的加速度与前后轨道所测加速度方向差异大于第二阈值时，所述第二阈值可选为10°，判定该侧出现沉降；

当左、右两侧加速度与前后轨道所测加速度方向差异均大于第二阈值时，则差异较大的一侧为沉降更为严重的一侧。

本发明实现了对地铁轨道两侧不规则沉降监测的自动化，能提高和完善现有定期人工检查的效率和自动化程度，节省了大量的人力物力，避免了现场测量的隐含的不安全性。具有实时的优势，能帮助现场工程师及时发现和掌控地铁轨道不规则沉降及其变化趋势，以便及时的采取维护与维修措施，能更好的确保地铁的正常运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。