一种判断道岔缺口监测终端支架松动的方法及装置与流程

本发明涉及道岔转辙机领域，特别是一种判断道岔缺口监测终端支架松动的方法及装置。

背景技术：

道岔转辙机是铁路系统使用的一套控制列车安全运行的设备，是保证行车安全的必要条件，设备的运行正常与否，关系到列车和人民生命财产的安全。而道岔缺口监测终端就是一直监测转辙机的运行状态，确保正常工作的智能终端。道岔缺口监测终端一般是由支架固定在转辙机内部，但由于转辙机和铁轨直接相连，在列车高速行驶时会产生剧烈的振动，这可能使终端的支架松动。如果松动的零件掉落卡住转辙机，将导致转辙机工作异常，这对列车安全运行有着严重的威胁。所以对支架松动的检测至关重要。目前，对安装在转辙机内的道岔缺口监测终端不能直接从外部观察到，道岔缺口监测终端的支架是否松动，只在例行检查时，拆开转辙机查看固定支架的螺丝是否松动，如果松动了就进行加固防止零件掉落卡住转辙机。但是，这是这种检查方法不能实时判断安装在转辙机内的道岔缺口监测终端支架是否松动，造成事故隐患。

技术实现要素：

本发明是针对目前不能对转辙机内的道岔缺口监测终端支架是否松动进行实时监测，可能导致事故隐患，提供一种判断道岔缺口监测终端支架松动的方法及装置，利用该方法可以远程监测支撑道岔缺口监测终端的支架是否松动，一量松动了，马上处理，可以消除事故隐患。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种判断道岔缺口监测终端支架松动的方法，该方法利用道岔缺口监测终端上的加速度传感器实时采集设备在某时刻t的x/y/z各轴加速度，判断设备是否处于静止状态，计算静止状态时x/y/z各轴加速度与设备初始安装时的加速度两个矢量之间的夹角δ；如果夹角δ大于一定的阈值，则认为道岔缺口监测终端支架发生了松动。

进一步的，上述的判断道岔缺口监测终端支架松动的方法中：包括以下步骤：

步骤1、判断当前状态是否是静止状态；该步骤中包括：

周期采集一段时间t内的x/y/z各轴加速度s(t)＝(x(t),y(t),z(t))数据，通过下式计算该段时间t内x/y/z各轴方向的加速度数据的平均值和标准差；式中：s(t)为t时刻的加速度，x(t)、y(t)、z(t)分别为加速度在x轴、y轴、z轴方向的分量，n为时间t内采样点数，δ为平均值，σ为标准差；

x轴：

y轴：

z轴

各轴加速度标准差σ是否小于给定的静止阈值，如果是肯定的，则判定设备处于静止状态，则将该段时间内3轴各自加速度的平均值δ作为当前时段的静止加速度s；否则等待下一个间隔时间t再计算，直到判断处于静止状态；

步骤2、计算当前静止状态和初始静止状态的夹角δ；

步骤3、判断δ是不是超过设定松动阈值的步骤；该步骤中，若δ超过设定松动阈值时，发出道岔缺口监测终端支架松动警报。

进一步的，上述的判断道岔缺口监测终端支架松动的方法中：还包括以下步骤：

计算某时刻t的x/y/z各轴加速度s(t)＝(x(t),y(t),z(t))，与设备初始安装时的加速度s0＝(x0,y0,z0)的夹角按照下面公式：

夹角δ的大小反应设备安装位置的变化。

本发明还提供了一种判断道岔缺口监测终端支架松动的装置，包括：

设置在道岔缺口监测终端上的加速度传感器；

实时采集加速度传感器输出信号的采集电路和加速度数据处理电路；

将采集电路采集的数据和松动报警信息传送到后台的数据通信装置。

进一步的，上述的判断道岔缺口监测终端支架松动的装置中：还包括与数据处理终端相连的报警装置。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明。

附图说明

附图1是本发明静止状态和初始状态加速度夹角示意图。

具体实施方式

实施例1，本实施例是一种用于判断道岔缺口监测终端支架松动的装置，借助道岔缺口监测终端本身的加速度传感器，和采集加速度传感器输入数据的采集电路，如果加速度传感输出的是模拟信号，还需要有ad转换器，然后就是借助道岔缺口监测终端本身的处理能力，对采集的数据进行处理，一但处理结果是道岔缺口监测终端支架松动了，立即报警。当然，本实施例中，还包括将采集到的数据上传到后台中心上位机，由上位机进行数据处理，并在后台展示处理结果。

本实施例中，一种判断道岔缺口监测终端支架松动的方法，该方法利用道岔缺口监测终端上的加速度传感器实时采集设备在某时刻t的x/y/z各轴加速度s(t)＝(x(t),y(t),z(t))，与设备初始安装时的加速度s0＝(x0,y0,z0)对比，计算出两个矢量之间的夹角δ；如果夹角δ大于一定的阈值，则认为道岔缺口监测终端支架发生了松动，上试中，s(t)、x(t)、y(t)、z(t)是t时刻道岔缺口监测终端上的加速度传感器输出的x/y/z各轴方向的加速度数据。数据采集和处理过程如下：

步骤1、判断当前状态是否是静止状态；该步骤中包括：

周期采集一段时间t内的x/y/z各轴加速度数据，通过下式计算该段时间t内x/y/z各轴方向的加速度数据的平均值和标准差；式中：n为时间t内采样点数，δ为平均值，σ为标准差；

x轴：

y轴：

z轴

各轴加速度标准差σ是否小于给定的静止阈值，如果是肯定的，则判定设备处于静止状态，则将该段时间内3轴各自加速度的平均值δ作为当前时段的静止加速度s；否则等待下一个间隔时间t再计算，直到判断处于静止状态；

步骤2、计算当前静止状态和初始静止状态的夹角δ；

步骤3、判断δ是不是超过设定松动阈值的步骤；该步骤中，若δ超过设定松动阈值时，发出道岔缺口监测终端支架松动警报。

步骤4、计算某时刻t的x/y/z各轴加速度s(t)＝(x(t),y(t),z(t))，与设备初始安装时的加速度s0＝(x0,y0,z0)的夹角按照下面公式：

某一时刻的δ(t)不能反应设备安装位置的变化，他是根据瞬间加速度计算出来的，振动越强，δ越大，但并未松动。

具体的，本实施例中，利用缺口监测终端上的加速度传感器实时采集设备在某时刻t的x/y/z各轴加速度s(t)＝(x(t),y(t),z(t))，与设备初始安装时的加速度s0＝(x0,y0,z0)对比，计算出两个矢量之间的夹角δ。如果夹角δ大于一定的阈值，则认为终端发生了松动。

本发明包括两个算法，一是静止状态的判断，二是安装位置变化的计算。通过实时检测设备静止状态及位置变化来实现对设备松动的检测。

首先是静止状态判断：

缺口监测终端周期采集一段时间t内的x/y/z各轴加速度数据，通过计算该段时间内的各轴加速度标准差是否小于给定的静止阈值，来判定设备是否处于静止状态。各轴加速度在这段时间t内的平均值和标准差计算公式如下，n为采样点数，δ为平均值，σ为标准差。

x轴：

y轴：

z轴：

若为静止状态，则将该段时间内3轴各自加速度的平均值δ作为当前时段的静止加速度s，即设备的当前静止位置。若未达到静止条件则等待下一个间隔时间t再计算。

初始安装位置确定：

缺口监测终端在现场安装固定好以后，根据上面的方法可以得当前静止加速度s0＝(x0,y0,z0)，即设备的初始安装位置用于后续松动检测。如果设备安装位置经过调整，该初始安装位置对应的静止加速度也需相应进行更新。

计算安装位置变化

如图1所示，黑色方体1表示缺口监测终端初始安装位置，黑色方体2表示工作一段时间后的当前位置。箭头方向为加速度矢量方向，两个方向夹角就是δ。由数学公式

可以计算出夹角δ的大小。夹角δ的大小可以反应设备安装位置的变化。

支架松动的判断

缺口监测终端会不断监测静止状态，并计算当前静止状态和初始静止状态的夹角δ。当支架松动时，δ会超过阈值，就会触发松动警报。当松动导致缺口监测终端掉线，无法获取到δ的值时，上位机可以通过检测到设备掉线触发设备离线警报。

当通讯正常时，缺口监测终端会很频繁的计算δ(t)并且上报给上位机，而静止时才能计算出δ的值，如果δ大于阈值时，必定松动，向上位机上报松动报警。

当振动很强烈时，支架松动，并且缺口监测终端的通讯连接线都断开，这时上位机会发现缺口监测终端通讯中断，而中断前上报的δ(t)刚好大于阈值时，则可能是振动导致掉线，上位机应该主动触发警报。

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