CN112342852A - 道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法，包括用于获取道岔检查部位位移图像数据的结构监测模块、用于获取道岔检查部位外观图像数据的外观监测模块、用于获取道岔检查部位环境数据的环境监测模块和主控模块；主控模块用于控制其他功能模块并获得对应的数据，主控模块还用于实时获取道岔检查部位的环境亮度和道岔工况综合检查器内部的温湿度，并将获得的各类数据汇总为初始数据。通过道岔工况综合检查器中各功能模块的设置，能够实时监控道岔检查部位，通过对初始数据的分析便可以获得道岔检查部位的状态，使得无需过多的检查人力便可以对道岔检查部位进行实时有效地检查。解决了如何对道岔进行及时有效地检查的问题。

Description

道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法。

背景技术

道岔是一种使列车从一股道转入另一股道的线路连接设备，道岔是个大家族，最常见的是普通单开道岔。道岔通常由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成，转辙器包括基本轨、尖轨和转辙机械。当列车要从A股道转入B股道时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨1密贴基本轨1，尖轨2脱离基本轨2，这样就开通了B股道，关闭了A股道，列车进入连接部分沿着导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。由于道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。

在使用过程中，道岔受列车运行冲击及温度变化造成的钢轨热胀冷缩，引起道岔几何尺寸发生变化，将导致转辙机械不能带动尖轨转换到规定的位置，引发道岔的挤岔、失表、磨卡等故障，进而导致列车线路中断。道岔几何尺寸的变化主要有以下两种：

1.道岔钢轨横移与窜动：道岔钢轨横移或窜动后，会导致道岔密贴、开口、轨距发生变化，可能导致挤岔、掉道、卡缺口等故障；

2.尖轨窜动(爬行)：尖轨窜动是指尖轨沿线路方向的纵向窜动。工电联合整治的标准是不超过20mm，尖轨的纵向窜动量超过标准，其危害是造成道岔动作杆、表示杆别劲，影响动作杆、表示杆的伸出和拉入转辙机的灵活动作，进而引起道岔转换故障。

目前，在道岔的日常检修中，由于巡视对象多，而人力资源配置不足，因此不能及时有效地检查各隐患的病害，进而导致道岔发生故障后不能及时检出，使得列车线路中断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法，以解决如何对道岔进行及时有效的监测的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种道岔工况综合检查器，包括结构监测模块、外观监测模块、环境监测模块和主控模块；所述结构监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像数据；所述外观监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的外观图像数据；所述环境监测模块用于获取道岔检查部位的环境数据；所述主控模块用于控制所述结构监测模块、所述外观监测模块和所述环境监测模块以获得所述位移图像数据、外观图像数据和环境数据，且所述主控模块用于实时获取所述道岔检查部位的环境亮度和所述道岔工况综合检查器内部的温湿度，并将获得的所述位移图像数据、所述外观图像数据、所述环境数据、所述环境亮度和所述所述道岔工况综合检查器内部的温湿度汇总为初始数据。

可选的，在所述的道岔工况综合检查器中，所述结构监测模块包括位移图像传感器和第一光源；所述位移图像传感器用于实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像，并将获取的所述位移图像以位移图像数据的形式传输至所述主控模块；所述第一光源用于在所述道岔检查部位的基本轨和尖轨处提供所述位移图像传感器所需的光亮。

可选的，在所述的道岔工况综合检查器中，所述外观监测模块包括外观图像传感器和第二光源；所述外观图像传感器用于实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的外观图像，并将获取的所述外观图像以外观图像数据的形式传输至所述主控模块；所述第二光源用于在所述道岔检查部位的基本轨和尖轨处提供所述外观图像传感器所需的光亮。

可选的，在所述的道岔工况综合检查器中，所述环境监测模块包括钢轨温度传感器、振动加速度传感器和角速度传感器；所述钢轨温度传感器用于实时获取所述道岔检查部位的钢轨温度；所述振动加速度传感器用于实时获取所述道岔检查部位在过车时的振动加速度；所述角速度传感器用于实时获取所述道岔检查部位的道床倾角数据；所述环境数据包括所述钢轨温度、所述振动加速度和所述道床倾角数据。

可选的，在所述的道岔工况综合检查器中，所述主控模块包括光敏传感器、温湿度传感器和控制器；所述光敏传感器用于实时获取所述道岔检查部位的环境亮度；所述温湿度传感器用于实时获取所述道岔工况综合检查器内部的温湿度；所述控制器用于控制所述结构监测模块、所述外观监测模块和所述环境监测模块，以获得所述位移图像数据、外观图像数据和环境数据，并将获得的所述位移图像数据、所述外观图像数据、所述环境数据、所述环境亮度和所述所述道岔工况综合检查器内部的温湿度汇总为初始数据。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种道岔工况综合监测系统，包括道岔综合监测控制箱和如上任一项所述的道岔工况综合检查器，所述道岔综合监测控制箱和所述道岔工况综合检查器通信连接，所述道岔综合监测控制箱用于分析所述道岔工况综合检查器获取的所述初始数据，并输出分析的结果。

可选的，在所述的道岔工况综合监测系统中，所述道岔综合监测控制箱包括数据处理模块、传输模块和电源模块；所述数据处理模块用于分析处理所述道岔工况综合检查器获取的所述初始数据，并获得分析的结果；所述传输模块用于通过有线传输和/或无线传输将分析的结果输出；所述电源模块用于给所述道岔综合监测控制箱和所述道岔工况综合检查器提供电源。

可选的，在所述的道岔工况综合监测系统中，所述道岔工况综合监测系统还包括道岔启动传感器，所述道岔启动传感器用于从一道岔电缆盒中获取道岔启动电流。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种利用如上任一项所述的道岔工况综合监测系统进行道岔工况综合监测的方法，包括：

在道岔检查部位处安装所述道岔工况综合检查器和所述道岔综合监测箱，并将所述道岔工况综合检查器与所述道岔综合监测控制箱通信连接；

在道岔电缆盒内安装道岔启动传感器，并将所述道岔启动传感器与所述道岔工况综合检查器通信连接；

利用所述道岔工况综合检查器实时获取所述道岔检查部位的初始数据；

利用所述道岔综合监测控制箱对获取的所述初始数据进行分析，并实时输出分析的结果。

可选的，在所述的道岔工况综合监测方法中，所述在道岔检查部位处安装所述道岔工况综合检查器的方法包括：

在所述道岔检查部位处安装结构监测模块，以使所述结构监测模块实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像数据；

在所述道岔检查部位处安装外观监测模块，以使所述外观监测模块实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨及相邻部位的外观图像数据；

在所述道岔检查部位处安装环境监测模块，以使所述环境监测模块实时获取所述道岔检查部位的环境数据；

在所述道岔检查部位处安装主控模块，以使所述主控模块实时获取所述道岔检查部位的环境亮度和所述道岔工况综合检查器内部的温湿度。

可选的，在所述的道岔工况综合监测方法中，所述位移图像数据包括钢轨横向位移图像数据、钢轨纵向位移图像数据；所述外观图像数据包括所述道岔检查部位的外观图像数据；所述环境数据包括钢轨温度、振动加速度和道床倾角数据。

可选的，在所述的道岔工况综合监测方法中，所述在道岔检查部位处安装所述道岔综合监测箱的方法包括：

在所述道岔检查部位处安装数据处理模块，以使所述数据处理模块实时分析所述道岔检查部位的初步数据，获取分析结果；

在所述道岔检查部位处安装传输模块，以使所述传输模块通过有线和/或无线通信将所述分析结果传输至一监测终端；

在所述道岔检查部位处安装电源模块，以使所述电源模块为所述道岔综合控制箱和道岔工况综合检查器提供电源。

可选的，在所述的道岔工况综合监测方法中，所述分析结果包括基本轨横移位移、基本轨伸缩位移、尖轨横移位移、尖轨伸缩位移，以及进而计算出的道岔结构几何尺寸值、道岔转换力、尖轨掉块判别、结构件表面裂纹判别、固定螺帽松动判别、道岔轨温、道岔振动和道床倾角数据。

本发明提供的道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法，其中道岔工况综合检查器包括结构监测模块、外观监测模块、环境监测模块和主控模块；所述结构监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像数据；所述外观监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的外观图像数据；所述环境监测模块用于获取道岔检查部位的环境数据；所述主控模块用于控制所述结构监测模块、所述外观监测模块和所述环境监测模块，以获得所述位移图像数据、外观图像数据和环境数据，且所述主控模块用于实时获取所述道岔检查部位的环境亮度和所述道岔工况综合检查器内部的温湿度，并将获得的所述位移图像数据、所述外观图像数据、所述环境数据、所述环境亮度和所述所述道岔工况综合检查器内部的温湿度汇总为初始数据。通过道岔工况综合检查器和道岔综合监测箱中各功能模块的设置，能够实时监控道岔检查部位的初始数据，从而能够实时获取道岔检查部位的状态。如此一来，使得无需过多的检查人力便可以准确检查道岔检查部位的状态。解决了如何对道岔进行及时有效地检查的问题。

附图说明

图1为本实施例提供的道岔工况综合检查器的结构示意图；

图2为本实施例提供的道岔工况综合监测系统的结构示意图；

图3为本实施例提供的道岔工况综合监测方法的流程图；

图4为本实施例提供的道岔工况综合监测系统的安装示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

还需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的道岔检查部位可以为道岔处于定位、反位时的尖轨与基本轨区域，以及其他需要被检查的轨道位置。

本实施例提供一种道岔工况综合检查器，如图1所示，所述道岔工况综合检查器包括结构监测模块、外观监测模块、环境监测模块和主控模块；所述结构监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像数据；所述外观监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的外观图像数据；所述环境监测模块用于获取道岔检查部位的环境数据；所述主控模块用于控制所述结构监测模块、所述外观监测模块和所述环境监测模块，以获得所述位移图像数据、外观图像数据和环境数据，且所述主控模块用于实时获取所述道岔检查部位的环境亮度和所述道岔工况综合检查器内部的温湿度，并将获得的所述位移图像数据、所述外观图像数据、所述环境数据、所述环境亮度和所述所述道岔工况综合检查器内部的温湿度汇总为初始数据。

本实施例提供的道岔工况综合检查器，通过道岔工况综合检查器中监测模块、外观监测模块、环境监测模块和主控模块的设置，能够实时监控道岔检查部位的初始数据，从而能够实时获取道岔检查部位的状态。如此一来，使得无需过多的检查人力便可以准确检查道岔检查部位的状态。解决了如何对道岔进行及时有效地检查的问题。

具体的，在本实施例中，所述结构监测模块包括位移图像传感器和第一光源；所述位移图像传感器用于实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像，并将获取的所述位移图像以位移图像数据的形式传输至所述主控模块；所述第一光源用于在所述道岔检查部位的基本轨和尖轨处提供所述位移图像传感器所需的光亮。第一光源可以使用激光光源，激光光源用于发射线性激光，以在道岔检查部位的基本轨和尖轨上产生线状激光图像，进而使位移图像传感器接收并采集道岔检查部位的图像。

另外，在本实施例中，所述外观监测模块包括外观图像传感器和第二光源；所述外观图像传感器用于实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的外观图像，并将获取的所述外观图像以外观图像数据的形式传输至所述主控模块；所述第二光源用于在所述道岔检查部位的基本轨和尖轨处提供所述外观图像传感器所需的光亮。第二光源可以使用可见光光源和/或红外光光源，可见光光源能够提供可见光，红外光光源可以提供红外光，用以照亮道岔检查部位，进而使外观图像传感器接收并采集道岔检查部位的基本轨和尖轨的图像。

此外，在本实施例中，所述环境监测模块包括钢轨温度传感器、振动加速度传感器和角速度传感器；所述钢轨温度传感器用于实时获取所述道岔检查部位的钢轨温度；所述振动加速度传感器用于实时获取所述道岔检查部位在过车时的振动加速度；所述角速度传感器用于实时获取所述道岔检查部位的道床倾角数据；所述环境数据包括所述钢轨温度、所述振动加速度和所述道床倾角数据。

以及，在本实施例中，所述主控模块包括光敏传感器、温湿度传感器和控制器；所述光敏传感器用于实时获取所述道岔检查部位的环境亮度；所述温湿度传感器用于实时获取所述道岔工况综合检查器内部的温湿度；所述控制器用于控制所述结构监测模块、所述外观监测模块和所述环境监测模块，以获得所述位移图像数据、外观图像数据和环境数据，并将获得的所述位移图像数据、所述外观图像数据、所述环境数据、所述环境亮度和所述所述道岔工况综合检查器内部的温湿度汇总为初始数据。

在具体使用本实施例提供的道岔工况综合检查器的过程中，可以将道岔工况综合检查器中的各个模块进行集成化设计和加工，这样不仅有利于减小设备的体积，还有利于道岔工况综合检查器在道岔检查部位的安装。同时，为了满足铁轨两侧轨道的监控，可以在一个道岔工况综合检查器上同时安装两组结构监测模块和外观监测模块，以便同时对两侧的轨道进行实时监控。

需要说明的是，由于本实施例提供的道岔工况综合检查器中存在多种电子元器件，因此，为使道岔工况综合检查器能够正常使用，需将这些电子元器件进行电连接并进行供电以实现其功能。图1中并未详细绘制各模块及各部件间的连接方式，但可以得见的是，通过对各模块的功能限定，道岔工况综合检查器中各模块间的具体供电线路及通讯线路的连接方式为本领域技术人员所可以实现的，此处不再赘述。

本实施例还提供一种道岔工况综合监测系统，如图2所示，所述道岔工况综合监测系统包括道岔综合监测控制箱和如上所述的道岔工况综合检查器，所述道岔综合监测控制箱和所述道岔工况综合检查器通信连接，所述道岔综合监测控制箱用于分析所述道岔工况综合检查器获取的所述初始数据，并输出分析的结果。

本实施例提供的道岔工况综合监测系统，通过道岔工况综合检查器能够实时对道岔检查部位进行监控，并获取对应的初始数据，通过道岔综合监测控制箱对道岔工况综合检查器获取的初始数据进行分析，便可以得到道岔检查部位实时监测的结果，从而使得无需过多的检查人力便可以准确、及时地检查道岔检查部位的状态。解决了如何对道岔进行及时有效地检查的问题。

具体的，在本实施例提供的道岔工况综合监测系统中，所述道岔综合监测控制箱包括数据处理模块、传输模块和电源模块；所述数据处理模块用于分析处理所述道岔工况综合检查器获取的所述初始数据，并获得分析的结果；所述传输模块用于通过有线传输和/或无线传输将分析的结果输出；所述电源模块用于给所述道岔综合监测控制箱和所述道岔工况综合检查器提供电源。

较佳的，所述传输模块同时具有有线传输和无线传输，例如，将道岔综合监测控制箱与一监测主机有线连接，通过有线传输，能够将分析的结果输出至监测主机；同时，将道岔综合监测控制箱与一监测终端通过无线通信连接，从而能够将分析的结果输出至监测终端。监测终端可以为手机或云端服务器等。无线传输解决了距离较远情况下如何及时获取监测结果数据的问题，有利于扩大一个监测点对多个道岔检查部位的检查，节约了设备成本。

进一步的，在本实施例中，所述道岔工况综合监测系统还包括道岔启动传感器，所述道岔启动传感器用于从一道岔电缆盒中获取道岔启动电流。具体的，所述道岔启动传感器与道岔工况综合检查器中的主控模块通信连接。所述主控模块在道岔处于操岔作业时，通过所述道岔启动传感器检测道岔转辙机的启动电流，获取所述道岔转换状态，进而启动所述道岔工况综合监测系统对所述道岔检查部位进行道岔转换过程的监测作业；所述主控模块在道岔处于静止状态时，通过所述主控模块内的计时器按固定时间间隔启动各模块的功能进行自动的监测作业；所述主控模块在道岔处于过车状态时，通过所述环境监测模块中所述振动加速度传感器检测道岔过车振动，获取所述道岔过车状态，进而启动所述道岔工况综合监测系统对所述道岔检查部位进行道岔过车过程的监测作业；所述主控模块在监测主机下发“开启监测”命令时，通过所述主控模块接收“开启监测”命令，进而启动所述道岔工况综合监测系统对所述道岔检查部位进行人工启动的监测作业。

本实施例还提供一种利用如上所述的道岔工况综合监测系统进行道岔工况综合监测的方法，如图3所示，所述道岔工况综合监测方法包括：

S1，在道岔检查部位处安装所述道岔工况综合检查器和所述道岔综合监测箱，并将所述道岔工况综合检查器与所述道岔综合监测控制箱通信连接；

S2，在道岔电缆盒内安装道岔启动传感器，并将所述道岔启动传感器与所述道岔工况综合检查器通信连接；

S3，利用所述道岔工况综合检查器实时获取所述道岔检查部位的初始数据；

S4，利用所述道岔综合监测控制箱对获取的所述初始数据进行分析，并实时输出分析的结果。

本实施例提供的道岔工况综合监测方法，通过在道岔检查部位处安装道岔工况综合检查器，并将道岔工况综合检查器与道岔综合监测控制箱通信连接，使得道岔工况综合检查器能够实时对道岔检查部位进行监测，进而通过道岔综合监测控制箱将监测的结果进行输出，从而使得无需过多的检查人力便可以准确、及时地检查道岔检查部位的状态。解决了如何对道岔进行及时有效地检查的问题。

具体的，在本实施例中，所述在道岔检查部位处安装所述道岔工况综合检查器的方法包括：

在所述道岔检查部位处安装结构监测模块，以使所述结构监测模块实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像数据；所述位移图像数据包括钢轨横向位移图像数据、钢轨纵向位移图像数据；

在所述道岔检查部位处安装外观监测模块，以使所述外观监测模块实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨及相邻部位的外观图像数据；

在所述道岔检查部位处安装环境监测模块，以使所述环境监测模块实时获取所述道岔检查部位的环境数据；所述环境数据包括钢轨温度、振动加速度和道床倾角数据；

在所述道岔检查部位处安装主控模块，以使所述主控模块实时获取所述道岔检查部位的环境亮度和所述道岔工况综合检查器内部的温湿度。

以及，在本实施例中，在道岔检查部位处安装所述道岔综合监测箱的方法包括：

在所述道岔检查部位处安装数据处理模块，以使所述数据处理模块实时分析所述道岔检查部位的初步数据，获取分析结果；所述分析结果包括基本轨横移位移、基本轨伸缩位移、尖轨横移位移、尖轨伸缩位移，以及进而计算出的道岔结构几何尺寸值、道岔转换力、尖轨掉块判别、结构件表面裂纹判别、固定螺帽松动判别、道岔轨温、道岔振动和道床倾角数据；

在所述道岔检查部位处安装传输模块，以使所述传输模块通过有线和/或无线通信将所述分析结果传输至一监测终端；

在所述道岔检查部位处安装电源模块，以使所述电源模块为所述道岔综合控制箱和道岔工况综合检查器提供电源。

以下，结合图4，以一具体实施方式对本发明提出的道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法进行说明。

首先，在道岔检查部位处安装所述道岔工况综合检查器，并将所述道岔工况综合检查器与所述道岔综合监测控制箱通信连接。具体的，道岔工况综合检查器可以安装在轨道中央的轨枕或道床板上。

在本实施例中，将集成设计制造的道岔工况综合检查器安装在轨道中央的轨枕上。调试各模块的对准角度，使得结构监测模块中的位移图像传感器和第一光源对准道岔检查部位，外观监测模块中的外观图像传感器和第二光源对准道岔检查部位。此外，在将道岔工况综合检查器与道岔综合监测控制箱通信连接后，可能还需对各个元器件进行校准，以确保监测结果的准确性。具体的校准方法为本领域技术人员所能够得知的，并不为本发明的重点，此处不再赘述。

同时，将所述道岔启动传感器安装在道岔电缆盒中，并与所述道岔工况综合检查器通信连接。所述道岔启动传感器检测道岔转换状态的方法为本领域技术人员所能够得知的，并不为本发明的重点，此处不再赘述。

然后，将道岔综合监测控制箱与监测终端进行通信连接。具体的，监测终端可以为监测主机、手机、云端服务器等具有有线和/或无线通信功能的设备。在本实施例中，道岔综合监测控制箱通过通信光缆或通信电缆与监测主机有线连接，并通过无线通信的方式与手机和云端服务器进行连接，以将监测的结果实时传送至监测终端，便于工作人员对道岔检查部位进行监测。

需要说明的是，由于本实施例提供的道岔工况综合监测系统中存在多种电子元器件，因此，为使道岔工况综合监测系统能够正常使用，需将这些电子元器件进行电连接并进行供电以实现其功能。图4中并未详细绘制各模块及各部件间的连接方式，但可以得见的是，通过对各模块的功能限定，道岔工况综合监测系统中各模块间的具体供电线路及通讯线路的连接方式为本领域技术人员所可以实现的，例如，道岔工况综合检查器通过无线或有线与道岔综合监测控制箱进行数据通信，供电模块分别对道岔工况综合检查器和道岔综合监测控制箱进行供电等，此处不再赘述。

当道岔工况综合监测系统全部安装调试完毕后，便可以正常进行监测作业。监测作业包括道岔操岔作业状态、道岔静止状态、道岔过车状态和监测主机启动的监测作业。

首先，当道岔处于操岔作业时，通过主控模块控制道岔电缆盒中的启动传感器识别到道岔转辙机启动状态后，由主控模块启动各模块的功能进行监测作业；当道岔处于静止状态时，通过主控模块内的计时器按固定时间间隔启动各模块的功能进行监测作业；当道岔处于过车状态时，通过主控模块控制环境监测模块的振动加速度传感器识别到道岔处于过车状态后，由主控模块启动各模块的功能进行监测作业；当监测主机下发“开启监测”命令时，通过主控模块收到的“开启监测”命令，由主控模块启动各模块的功能进行监测作业。

然后，道岔工况综合检查器便对道岔检查部位进行实时监测。具体的，结构监测模块中的激光光源开启，提供线性激光，同时位移图像传感器实时捕获被线性激光照射的基本轨和尖轨的图像，并将获取的位移图像传输至主控模块的控制器中；外观监测模块中的可见光光源和/或红外光光源开启，提供用于照亮道岔检查部位的亮光，同时外观图像传感器实时捕获被照亮的基本轨和尖轨的图像，并将获取的外观图像传输至主控模块的控制器中；环境监测模块中的钢轨温度传感器实时获取道岔检查部位的钢轨温度并将温度值反馈至主控模块的控制器中；振动加速度传感器和角速度传感器分别实时获取道岔检查部位在过车时的振动加速度和道床倾角数据，并将获取的数据反馈至主控模块的控制器中；而主控模块中的光敏传感器实时获取所述道岔检查部位的环境亮度，并将环境亮度反馈至主控模块的控制器中，当环境亮度较低时，可以通过控制器的控制，调整第二光源(可见光光源和/或红外线光源)，从而保证外观图像传感器能够获取清晰准确的图像；主控模块中的温湿度传感器实时获取所述道岔工况综合检查器内部的温湿度，通过该温湿度数据能够对控制器获取的其他数据进行校准，进而保证数据分析的准确性；主控模块中的控制器用于接收各类数据，并对各模块的元器件进行适当地调整，以保证道岔工况综合检查器的正常运行。

接着，道岔工况综合检查器中的控制器将接收到的各类数据进行汇总，形成初始数据，并将初始数据通过无线或有线传输的方式输出至道岔综合监测控制箱中的数据处理模块，数据处理模块对初始数据进行分析，得到最终的监测结果。

具体的，初始数据包括但不限于位移图像数据、外观图像数据和环境数据等。所述位移图像数据包括钢轨横向位移、钢轨纵向位移图像数据；所述外观图像数据包括尖轨和其他道岔检查部位图像数据；所述环境数据包括钢轨温度、振动加速度和道床倾角数据。

以及，监测结果中包括监测需识别的缺陷和其他必要的初始数据。监测需识别的缺陷包括但不限于外观缺陷和位移缺陷。外观缺陷包括但不限于尖轨掉块、钢轨结构件裂纹、固定螺丝松动等。通过位移图像数据和环境数据可以分析得到钢轨基本轨横移位移、基本轨伸缩位移、尖轨横移位移、尖轨伸缩位移，进而计算出道岔密贴、开口、轨距、伸缩、爬行等道岔结构几何尺寸值，通过对这些位移尺寸、几何尺寸与标准值进行比对，便可以得出道岔检查部位是否存在位移缺陷。

最终，道岔综合监测控制箱中的传输模块便通过无线和/或有线的方式，将最终的监测结果输出至监测终端。

当出现缺陷时，监测主机可以控制轨道系统实施对应的紧急措施，并报警通知工作人员对缺陷进行确认和维修。如此一来，不仅节约了监测人力，还提高了监测的准确性和及时性，保证了轨道运输安全。

需要说明的是，根据初始数据判断所述道岔检查部位是否出现缺陷的方法为软件设计的功能，本领域技术人员应当可以从其实现的功能出发设计出对应的图像处理软件，以及软件中各参数的设计也应当为本领域技术人员所掌握的，此处不做赘述。

综上所述，本实施例提供的道岔工况综合检查器、道岔工况综合监测系统及方法，包括结构监测模块、外观监测模块、环境监测模块和主控模块；所述结构监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像数据；所述外观监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的外观图像数据；所述环境监测模块用于获取道岔检查部位的环境数据；所述主控模块用于控制所述结构监测模块、所述外观监测模块和所述环境监测模块，以获得所述位移图像数据、外观图像数据和环境数据，且所述主控模块用于实时获取所述道岔检查部位的环境亮度和所述道岔工况综合检查器内部的温湿度，并将获得的所述位移图像数据、所述外观图像数据、所述环境数据、所述环境亮度和所述所述道岔工况综合检查器内部的温湿度汇总为初始数据。通过道岔工况综合检查器中各功能模块的设置，能够实时监控道岔检查部位的初始数据，从而能够实时获取道岔检查部位的状态。如此一来，使得无需过多的检查人力便可以准确检查道岔检查部位的状态。解决了如何对道岔进行及时有效地检查的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种道岔工况综合检查器，其特征在于，所述道岔工况综合检查器包括结构监测模块、外观监测模块、环境监测模块和主控模块；所述结构监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像数据；所述外观监测模块用于获取道岔检查部位的基本轨和尖轨的外观图像数据；所述环境监测模块用于获取道岔检查部位的环境数据；所述主控模块用于控制所述结构监测模块、所述外观监测模块和所述环境监测模块以获得所述位移图像数据、外观图像数据和环境数据，且所述主控模块用于实时获取所述道岔检查部位的环境亮度和所述道岔工况综合检查器内部的温湿度，并将获得的所述位移图像数据、所述外观图像数据、所述环境数据、所述环境亮度和所述所述道岔工况综合检查器内部的温湿度汇总为初始数据。

2.根据权利要求1所述的道岔工况综合检查器，其特征在于，所述结构监测模块包括位移图像传感器和第一光源；所述位移图像传感器用于实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像，并将获取的所述位移图像以位移图像数据的形式传输至所述主控模块；所述第一光源用于在所述道岔检查部位的基本轨和尖轨处提供所述位移图像传感器所需的光亮。

3.根据权利要求1所述的道岔工况综合检查器，其特征在于，所述外观监测模块包括外观图像传感器和第二光源；所述外观图像传感器用于实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的外观图像，并将获取的所述外观图像以外观图像数据的形式传输至所述主控模块；所述第二光源用于在所述道岔检查部位的基本轨和尖轨处提供所述外观图像传感器所需的光亮。

4.根据权利要求1所述的道岔工况综合检查器，其特征在于，所述环境监测模块包括钢轨温度传感器、振动加速度传感器和角速度传感器；所述钢轨温度传感器用于实时获取所述道岔检查部位的钢轨温度；所述振动加速度传感器用于实时获取所述道岔检查部位在过车时的振动加速度；所述角速度传感器用于实时获取所述道岔检查部位的道床倾角数据；所述环境数据包括所述钢轨温度、所述振动加速度和所述道床倾角数据。

5.根据权利要求1所述的道岔工况综合检查器，其特征在于，所述主控模块包括光敏传感器、温湿度传感器和控制器；所述光敏传感器用于实时获取所述道岔检查部位的环境亮度；所述温湿度传感器用于实时获取所述道岔工况综合检查器内部的温湿度；所述控制器用于控制所述结构监测模块、所述外观监测模块和所述环境监测模块，以获得所述位移图像数据、外观图像数据和环境数据，并将获得的所述位移图像数据、所述外观图像数据、所述环境数据、所述环境亮度和所述所述道岔工况综合检查器内部的温湿度汇总为初始数据。

6.一种道岔工况综合监测系统，其特征在于，所述道岔工况综合监测系统包括道岔综合监测控制箱和如权利要求1～5任一项所述的道岔工况综合检查器，所述道岔综合监测控制箱和所述道岔工况综合检查器通信连接，所述道岔综合监测控制箱用于分析所述道岔工况综合检查器获取的所述初始数据，并输出分析的结果。

7.根据权利要求6所述的道岔工况综合监测系统，其特征在于，所述道岔综合监测控制箱包括数据处理模块、传输模块和电源模块；所述数据处理模块用于分析处理所述道岔工况综合检查器获取的所述初始数据，并获得分析的结果；所述传输模块用于通过有线传输和/或无线传输将分析的结果输出；所述电源模块用于给所述道岔综合监测控制箱和所述道岔工况综合检查器提供电源。

8.根据权利要求6所述的道岔工况综合监测系统，其特征在于，所述道岔工况综合监测系统还包括道岔启动传感器，所述道岔启动传感器用于从一道岔电缆盒中获取道岔启动电流。

9.一种利用如权利要求6～8任一项所述的道岔工况综合监测系统进行道岔工况综合监测的方法，其特征在于，所述道岔工况综合监测方法包括：

在道岔检查部位处安装所述道岔工况综合检查器和所述道岔综合监测箱，并将所述道岔工况综合检查器与所述道岔综合监测控制箱通信连接；

在道岔电缆盒内安装道岔启动传感器，并将所述道岔启动传感器与所述道岔工况综合检查器通信连接；

利用所述道岔工况综合检查器实时获取所述道岔检查部位的初始数据；

利用所述道岔综合监测控制箱对获取的所述初始数据进行分析，并实时输出分析的结果。

10.根据权利要求9所述的道岔工况综合监测方法，其特征在于，所述在道岔检查部位处安装所述道岔工况综合检查器的方法包括：

在所述道岔检查部位处安装结构监测模块，以使所述结构监测模块实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨的位移图像数据；

在所述道岔检查部位处安装外观监测模块，以使所述外观监测模块实时获取所述道岔检查部位的基本轨和尖轨及相邻部位的外观图像数据；

在所述道岔检查部位处安装环境监测模块，以使所述环境监测模块实时获取所述道岔检查部位的环境数据；

在所述道岔检查部位处安装主控模块，以使所述主控模块实时获取所述道岔检查部位的环境亮度和所述道岔工况综合检查器内部的温湿度。

11.根据权利要求10所述的道岔工况综合监测方法，其特征在于，所述位移图像数据包括钢轨横向位移图像数据、钢轨纵向位移图像数据；所述环境数据包括钢轨温度、振动加速度和道床倾角数据。

12.根据权利要求9所述的道岔工况综合监测方法，其特征在于，所述在道岔检查部位处安装所述道岔综合监测箱的方法包括：

在所述道岔检查部位处安装数据处理模块，以使所述数据处理模块实时分析所述道岔检查部位的初步数据，获取分析结果；

在所述道岔检查部位处安装传输模块，以使所述传输模块通过有线和/或无线通信将所述分析结果传输至一监测终端；

在所述道岔检查部位处安装电源模块，以使所述电源模块为所述道岔综合控制箱和道岔工况综合检查器提供电源。

13.根据权利要求12所述的道岔工况综合监测方法，其特征在于，所述分析结果包括基本轨横移位移、基本轨伸缩位移、尖轨横移位移、尖轨伸缩位移，以及进而计算出的道岔结构几何尺寸值、道岔转换力、尖轨掉块判别、结构件表面裂纹判别、固定螺帽松动判别、道岔轨温、道岔振动和道床倾角数据。

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