高速铁路道岔尖轨监控系统及方法与流程

本发明涉及高速铁路道岔尖轨监控系统及方法。

背景技术：

我国高速铁路迅猛发展，通车里程超过一万公里，沿线车站大量的道岔，被认为是铁路的一大薄弱环节，其直接关系到高速铁路运营的安全。而我国的道岔维修多为故障后的维修，为保障高速铁路的运营效率，维修次数越小越好，时间越短越好。尤其是道岔尖轨、可动心轨的状态，以及其密贴度、斥离度，受诸多因素的影响，其可靠性最为引人关注。

我国的高速铁路在上世纪90年代末才开始发展起来。相应的有许多的科研单位及团体研究开发各种用于我国高速铁路道岔上的道岔状态监测装置以及各种密贴检查器。一直以来我国对道岔的密贴检查多采用人工凭经验，目测等检测表示杆缺口。为了实现自动监测，我国研发了zqj01型，dcqk-b型，jj2002-2型等多种转辙机缺口监测装置。但都没有实现实时，真正意义上的密贴监测。且随着高速铁路的高速化越来越重要，道岔密贴与否更加关系着行车安全。随着速度的提高，现有的监测装置已不能更加精确的检查监测道岔的状态。更需要先进的技术条件支持的先进监测装置来实现实时，精确的监测。经过查阅相关规范及对jma型密贴检器的详细研究以及对京沪火车的两大道岔使用尺寸的调研得出结论，所要设计研发的装置的基本功能是要对尖轨密贴位在0～4mm及斥离位65mm以上的监测。

关于道岔主要病害对尖轨密贴的影响：

(1)道岔连接环节松动。道岔除转辙设备与基本轨为固定连接外，尖轨根端与辙岔防爬装置，尖轨或尖轨铁与锁闭杆，锁闭杆与锁钩，锁钩与尖轨铁，表示连接杆与表示杆之间均为活动连接(zyj7型)。多处存在的连接间隙在到达连接终端的表示杆缺口时，已非道岔尖轨密贴的实际值。一旦尖轨出现弯曲、翻背、水平不良、爬行等，都会使各连接杆偏离原安装轴线，使连接处承受额外的变形力，加剧磨损，增大间隙，从而影响密贴，造成松动。

(2)爬行影响。对爬行的监测主要依靠人工测量道岔第一轨枕处轨缝与尖轨尖端的距离变化，测量虽容易、直观，但要靠定期巡检、测量、记录，易受管理质量与人为因素影响。

(3)温度影响。道岔的细长杆件长度必然受热胀冷缩影响发生变化。一般温度升高50℃，2m长的杆件长度可增加约1.17mm。由此可推算出某一温度变化区间杆件长度的变化对道岔特定间隙的影响。

(4)绷、卡的影响。“绷劲”使转辙设备输出的力增大，过大的密贴力有可能使4mm密贴检测结果发生变化，甚至使道岔无法启动。“绷劲”是施工不良遗留下的，以内应力形式存在，程度不一，且不易发现。“卡”发生在尖轨与基本轨的作用边，因肥边、尖轨拱腰、滑床板磨损、滑床板变形严重等原因，造成尖轨转换不到位，无法密贴，不能正常锁闭，锁闭后也不能正常解锁。。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种高速铁路道岔尖轨监控系统及方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种高速铁路道岔尖轨监控系统，道岔具有包括基本轨、尖轨、转辙机及用于通过火车的钢轨空隙；系统包括

监测装置，用于检测尖轨是否存在质量安全；

防护组件，用于对检测尖轨端部进行防护；

及预处理组件，用于对车轮侧面进行处理。

作为上述技术方案的进一步改进：

预处理组件包括设置在基本轨进入处的进入组件及送出处的送出组件；其中，

进入组件包括依次设置的

进入传感器，以监控火车最前端车轮是否驶入；

进入预清理钢刷，分布长度大于单个车轮侧部的外径周长，以对车轮侧部进行清扫；

进入清理摩擦辊，分布长度大于单个车轮侧部的外径周长，以对车轮侧部进行抛光；

进入清理嘴，用于对车轮进行吹风清理；

进入侧部行为公差检测部，安装有探头或传感器，用于对车轮侧部平面跳动公差、粗糙度进行检测；

带沟槽涂油脂毛刷，分布长度大于单个车轮侧部的外径周长，以对车轮侧部涂抹润滑油脂；在带沟槽涂油脂毛刷之间的沟槽内存储有油脂；带沟槽涂油脂毛刷连接有注入管道，移送入油脂；

送出组件包括依次设置的

送出传感器，以监控火车最前端车轮是否驶出；

送出清理辊，分布长度大于单个车轮侧部的外径周长，以对车轮侧部的油脂进行清理，具有冲洗嘴，冲洗嘴喷出煤油或洗油到车轮侧部及送出清理辊上；送出回收池，设置在送出清理辊下方，已收集车轮侧部及送出清理辊上下落的冲洗废液；

送出风干嘴，用于对车轮侧部吹风风干；

送出检测传感器，用于检测车轮侧面是否附着油脂；

离开传感器，用于监控火车最后端车轮是否驶入。

监测装置包括监测行走载体，在监测行走载体上安装有处理器、控制器、显示器、摄像头及无线收发器；在监测行走载体上还设置有监测模拟车轮，模拟火车车轮；

监测内侧挡臂，设置在监测行走载体下部两侧；

监测测试板，位于监测内侧挡臂且通过监测横向弹簧与监测内侧挡臂连接，监测测试板上分布有压力传感器、红外传感器及测距传感器，用于变道时，模拟监测车辆侧壁受力数值及磨损量，监测钢轨空隙的宽度公差、直线跳动及平行度；

监测第一长伸缩机械头与监测第二长伸缩机械头横向设置在监测行走载体一侧，监测第三长伸缩机械头与监测第四长伸缩机械头横向设置在监测行走载体另一侧；

监测第一长伸缩机械头与监测第二长伸缩机械头、监测第三长伸缩机械头与监测第四长伸缩机械头模拟螃蟹横向行走，

在尖轨上分布有监测工艺孔，监测行走载体设置有机械手以操控有监测接触传感器，以对应监测工艺孔。

防护组件包括设置在基本轨下端的防护u型支腿，以托载基本轨；在防护u型支腿两侧上横向调整分布有防护侧顶伸缩磁铁，在防护u型支腿上设置有位于基本轨内侧的防护纵向推拉手；

在防护纵向推拉手上设置有防护带滚轮滑座的防护工艺竖槽，在防护带滚轮滑座下方设置有防护升降导向斜面以与防护带滚轮滑座的底部滚轮接触；在防护带滚轮滑座上纵向设置有上方开口的防护锥形帽；

在防护锥形帽上套有上方开口的防护工艺帽；

防护锥形帽沿纵向方向，逐渐向外向下延长倾斜；

防护锥形帽用于套在尖轨上。

一种高速铁路道岔尖轨监控方法，所监控道岔具有包括基本轨、尖轨、转辙机及用于通过火车的钢轨空隙；该方法如下：

s1，在火车进入道岔之前，通过转辙机使得尖轨贴合在对应基本轨的内侧壁上；在尖轨端部安装防护组件；

s2，对车轮侧面进行处理；

s3，在检修时，模拟火车通过道岔检测尖轨是否存在质量安全。

作为上述技术方案的进一步改进：

在s1中，首先，根据火车路线及站长质量，火车路段监控中心通过转辙机使得尖轨与基本轨侧面贴合；然后，防护侧顶伸缩磁铁从两侧吸合与基本轨吸附，防护纵向推拉手驱动防护带滚轮滑座在防护升降导向斜面上升同时前行，使得防护锥形帽套装尖轨上，并根据防护工艺帽的变形及磨损进行更换。

在s2中，执行，s2.1及s2.2；

s2.1，首先，进入传感器监控火车最前端车轮是否驶入；然后，进入预清理钢刷对车轮侧部进行清扫；其次，进入清理摩擦辊对车轮侧部进行抛光；再次，进入清理嘴对车轮进行吹风清理；之后，进入侧部行为公差检测部通过探头或传感器对车轮侧部平面跳动公差、粗糙度进行检测；随后，带沟槽涂油脂毛刷对车轮侧部涂抹润滑油脂；

s2.2，首先，送出传感器监控火车最前端车轮是否驶入；然后，送出清理辊对车轮侧部的油脂进行清理，具有冲洗嘴，冲洗嘴喷出煤油或洗油到车轮侧部及送出清理辊上；其次，送出回收池已收集车轮侧部及送出清理辊上下落的冲洗废液；再次，送出风干嘴对车轮侧部吹风风干；之后，送出检测传感器检测车轮侧面是否附着油脂；随后，离开传感器监控火车最后端车轮是否驶入。

在s3中，首先，监测行走载体在道岔上行走，监测接触传感器，通过监测工艺孔检测尖轨贴合接触尺寸；然后，通过压力传感器、红外传感器及测距传感器，模拟监测车辆侧壁受力数值及磨损量，监测尖轨相对于监测测试板的宽度公差、直线跳动及平行度；其次，通过压力传感器、红外传感器及测距传感器，模拟监测车辆侧壁受力数值及磨损量，监测钢轨空隙的宽度公差、直线跳动及平行度；再次，当需要横跨到其他道岔时，启动伸缩机械头，监测第一长伸缩机械头与监测第三长伸缩机械头着地并横向驱动监测行走载体横向移动；之后，监测第二长伸缩机械头与监测第四长伸缩机械头着地并横向驱动监测行走载体横向移动直到监测行走载体到另一钢轨之上。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。本发明实现了自动检测，通过预处理实现了减少摩擦磨损，同时保证了车轮离开后的干净，避免尖轨对车轮的冲击，从而实现了对道岔的有效防护及监测防控。

附图说明

图1是本发明的使用结构示意图。

图2是本发明的钢轨结构示意图。

图3是本发明的监测装置结构示意图。

图4是本发明的防护组件结构示意图。

图5是本发明的转辙机结构示意图。

其中：1、监测装置；2、防护组件；3、预处理组件；4、基本轨；5、尖轨；6、转辙机；7、钢轨空隙；8、进入传感器；9、进入预清理钢刷；10、进入清理摩擦辊；11、进入清理嘴；12、进入侧部行为公差检测部；13、带沟槽涂油脂毛刷；14、注入管道；15、送出传感器；16、送出清理辊；17、送出回收池；18、送出风干嘴；19、送出检测传感器；20、离开传感器；21、监测行走载体；22、监测模拟车轮；23、监测内侧挡臂；24、监测横向弹簧；25、监测测试板；26、监测第一长伸缩机械头；27、监测第二长伸缩机械头；28、监测第三长伸缩机械头；29、监测第四长伸缩机械头；30、监测工艺孔；31、监测接触传感器；32、防护u型支腿；33、防护侧顶伸缩磁铁；34、防护纵向推拉手；35、防护工艺竖槽；36、防护带滚轮滑座；37、防护升降导向斜面；38、防护锥形帽；39、防护工艺帽。

具体实施方式

如图1-5所示，本实施例的高速铁路道岔尖轨监控系统，道岔具有包括基本轨4、尖轨5、转辙机6及用于通过火车的钢轨空隙7；系统包括

监测装置1，用于检测尖轨5是否存在质量安全；

防护组件2，用于对检测尖轨5端部进行防护；

及预处理组件3，用于对车轮侧面进行处理。

预处理组件3包括设置在基本轨4进入处的进入组件及送出处的送出组件；其中，

进入组件包括依次设置的

进入传感器8，以监控火车最前端车轮是否驶入；

进入预清理钢刷9，分布长度大于单个车轮侧部的外径周长，以对车轮侧部进行清扫；

进入清理摩擦辊10，分布长度大于单个车轮侧部的外径周长，以对车轮侧部进行抛光；

进入清理嘴11，用于对车轮进行吹风清理；

进入侧部行为公差检测部12，安装有探头或传感器，用于对车轮侧部平面跳动公差、粗糙度进行检测；

带沟槽涂油脂毛刷13，分布长度大于单个车轮侧部的外径周长，以对车轮侧部涂抹润滑油脂；在带沟槽涂油脂毛刷13之间的沟槽内存储有油脂；带沟槽涂油脂毛刷13连接有注入管道14，移送入油脂；

送出组件包括依次设置的

送出传感器15，以监控火车最前端车轮是否驶出；

送出清理辊16，分布长度大于单个车轮侧部的外径周长，以对车轮侧部的油脂进行清理，具有冲洗嘴，冲洗嘴喷出煤油或洗油到车轮侧部及送出清理辊16上；送出回收池17，设置在送出清理辊16下方，已收集车轮侧部及送出清理辊16上下落的冲洗废液；

送出风干嘴18，用于对车轮侧部吹风风干；

送出检测传感器19，用于检测车轮侧面是否附着油脂；

离开传感器20，用于监控火车最后端车轮是否驶入。

监测装置1包括监测行走载体21，在监测行走载体21上安装有处理器、控制器、显示器、摄像头及无线收发器；在监测行走载体21上还设置有监测模拟车轮22，模拟火车车轮；

监测内侧挡臂23，设置在监测行走载体21下部两侧；

监测测试板25，位于监测内侧挡臂23且通过监测横向弹簧24与监测内侧挡臂23连接，监测测试板25上分布有压力传感器、红外传感器及测距传感器，用于变道时，模拟监测车辆侧壁受力数值及磨损量，监测钢轨空隙7的宽度公差、直线跳动及平行度；

监测第一长伸缩机械头26与监测第二长伸缩机械头27横向设置在监测行走载体21一侧，监测第三长伸缩机械头28与监测第四长伸缩机械头29横向设置在监测行走载体21另一侧；

监测第一长伸缩机械头26与监测第二长伸缩机械头27、监测第三长伸缩机械头28与监测第四长伸缩机械头29模拟螃蟹横向行走，

在尖轨5上分布有监测工艺孔30，监测行走载体21设置有机械手以操控有监测接触传感器31，以对应监测工艺孔30。

防护组件2包括设置在基本轨4下端的防护u型支腿32，以托载基本轨4；在防护u型支腿32两侧上横向调整分布有防护侧顶伸缩磁铁33，在防护u型支腿32上设置有位于基本轨4内侧的防护纵向推拉手34；

在防护纵向推拉手34上设置有防护带滚轮滑座36的防护工艺竖槽35，在防护带滚轮滑座36下方设置有防护升降导向斜面37以与防护带滚轮滑座36的底部滚轮接触；在防护带滚轮滑座36上纵向设置有上方开口的防护锥形帽38；

在防护锥形帽38上套有上方开口的防护工艺帽39；

防护锥形帽38沿纵向方向，逐渐向外向下延长倾斜；

防护锥形帽38用于套在尖轨5上。

本实施例的高速铁路道岔尖轨监控方法，所监控道岔具有包括基本轨4、尖轨5、转辙机6及用于通过火车的钢轨空隙7；该方法如下：

s1，在火车进入道岔之前，通过转辙机6使得尖轨5贴合在对应基本轨4的内侧壁上；在尖轨5端部安装防护组件2；

s2，对车轮侧面进行处理；

s3，在检修时，模拟火车通过道岔检测尖轨5是否存在质量安全。

在s1中，首先，根据火车路线及站长质量，火车路段监控中心通过转辙机6使得尖轨5与基本轨4侧面贴合；然后，防护侧顶伸缩磁铁33从两侧吸合与基本轨4吸附，防护纵向推拉手34驱动防护带滚轮滑座36在防护升降导向斜面37上升同时前行，使得防护锥形帽38套装尖轨5上，并根据防护工艺帽39的变形及磨损进行更换。

在s2中，执行，s2.1及s2.2；

s2.1，首先，进入传感器8监控火车最前端车轮是否驶入；然后，进入预清理钢刷9对车轮侧部进行清扫；其次，进入清理摩擦辊10对车轮侧部进行抛光；再次，进入清理嘴11对车轮进行吹风清理；之后，进入侧部行为公差检测部12通过探头或传感器对车轮侧部平面跳动公差、粗糙度进行检测；随后，带沟槽涂油脂毛刷13对车轮侧部涂抹润滑油脂；

s2.2，首先，送出传感器15监控火车最前端车轮是否驶入；然后，送出清理辊16对车轮侧部的油脂进行清理，具有冲洗嘴，冲洗嘴喷出煤油或洗油到车轮侧部及送出清理辊16上；其次，送出回收池17已收集车轮侧部及送出清理辊16上下落的冲洗废液；再次，送出风干嘴18对车轮侧部吹风风干；之后，送出检测传感器19检测车轮侧面是否附着油脂；随后，离开传感器20监控火车最后端车轮是否驶入。

在s3中，首先，监测行走载体21在道岔上行走，监测接触传感器31，通过监测工艺孔30检测尖轨5贴合接触尺寸；然后，通过压力传感器、红外传感器及测距传感器，模拟监测车辆侧壁受力数值及磨损量，监测尖轨5相对于监测测试板25的宽度公差、直线跳动及平行度；其次，通过压力传感器、红外传感器及测距传感器，模拟监测车辆侧壁受力数值及磨损量，监测钢轨空隙7的宽度公差、直线跳动及平行度；再次，当需要横跨到其他道岔时，启动伸缩机械头，监测第一长伸缩机械头26与监测第三长伸缩机械头28着地并横向驱动监测行走载体21横向移动；之后，监测第二长伸缩机械头27与监测第四长伸缩机械头29着地并横向驱动监测行走载体21横向移动直到监测行走载体21到另一钢轨之上。

本发明通过监测装置1作为控制中心，可以实现对数据的采集与输出，防护组件2，防止在剧烈高速接触时候，尖轨与车轮的撞击，预处理组件3可以对车轮的修整，避免粘连杂物或变形影响变道的安全性与稳定性，进入传感器8实现对火车位置检测，进入预清理钢刷9实现对泥泞等清理，进入清理摩擦辊10用于清理铁锈，进入清理嘴11用于将杂物进行吹走，进入侧部行为公差检测部12，通过通用传感器及探头进行测量，带沟槽涂油脂毛刷13实现润滑以避免干摩擦，注入管道14实现定量定时注入润滑油脂，送出传感器15实现位置监控，以启动后续设备，送出清理辊16将油脂与附有杂物的清理，通过送出回收池17实现收集，避免污染土地，通过配合洗油或煤油提高清理效果，送出风干嘴18实现风干避免油液被携带而污染，送出检测传感器19实现对清洗与风干效果的检测，同时对风力及洗油量进行调整，离开传感器20检测到火车离开，相关设备停止工作，监测行走载体21模拟螃蟹，实现对于车站或枢纽处的道岔进行平时检测，以提供检修数据，监测模拟车轮22实现仿真，可以更换不同状态的车轮，监测内侧挡臂23为支撑，监测横向弹簧24实现缓冲，监测测试板25通过压力接触并考虑弹簧力及弹性压缩量，得到所需数据，监测第一长伸缩机械头26，监测第二长伸缩机械头27，监测第三长伸缩机械头28，监测第四长伸缩机械头29具有横向移动，升降动作等以实现横向跨道路，监测工艺孔30与监测接触传感器31实现了位置检测，防护u型支腿32升降设置或预制均可，防护侧顶伸缩磁铁33实现磁力吸合，防护纵向推拉手34实现牵拉动作，防护工艺竖槽35实现导向，防护带滚轮滑座36减少摩擦力，防护升降导向斜面37实现升降与纵向导向，防护锥形帽38起到防护作用，并实现对尖轨贴合误差量的补偿，防护工艺帽39为弹性材料，定期更换即可，其与车轮由点到面逐渐增大接触，从而减少冲撞面积。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一列举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

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