[发明专利]一种在线钢轨断裂车载监测的故障位置定标装置及定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种定标装置及定标方法， 特别涉及安装在列车上的表明钢轨故障位置的在线钢轨断裂车载监测的故障位置定标装置及定标方法，属于故障诊断技术领域。 

背景技术

发明专利 “一种钢轨断裂车载非接触快速监测技术”（申请号  200710034542.0，公开号为CN101264767；公开日为：2008年9月17日）利用安装在机车或车辆的轮对轴箱上的传感器检测轨道断裂故障对通过的车轮所发生的冲击，该传感器获得的冲击信号经过处理后送到监控计算机的钢轨故障诊断专家系统，由其对所获冲击信号进行实时分析诊断、分离出钢轨断裂的信息。而轨道断裂故障的位置信息，在《一种钢轨断裂车载非接触快速监测技术》中是通过对车轮转速的测量，经过计算变换获得的对应行车里程值。由于车载监测装置采样频率很高，故可以获得实时、连续的行车里程值；而且，这种通过车轮测速获取的里程值，可以表达弯道、或者坡度情况下的铁路线路里程变化的真实情况。但是，这种方法也有明显的局限性：只有在车载监测装置开始工作时才开始计算里程值；计算里程值的开始点位置，该方法本身无法确定，也就是说没有基准位置；车辆实际运营中，轮径磨耗、打滑、轮径变化、甚至气候变化，都对车轮转速测量精度产生影响，因此，完全依靠该方法计算行车里程来确定钢轨故障点位置，特别是经过长距离、长时间行车后，有可能产生很大的累积误差。因此，在该专利技术的基础上，改进定标技术，是铁路线路维护工作的实际需要。

现有的公知的有关定标方法有下列三种：

方法一，转速计数测量里程：是通过安装在车轴上的转速传感器随车轮转动产生的脉冲信号进行累加计数，然后根据轮径值计算出实际行车里程值。该方案在钢轨检测中取得了一定的效果，但不适应于长距离的钢轨检测，原因如下：

a) 通过测量给出的轮径值本身存在误差，例如，对于公称直径D=1.25m的车轮，若存在0.5mm的轮径误差，将引起约1.6mm的车轮周长误差，即车轮每转一圈，会造成1.6mm的误差。假设钢轨检测的行车距离为50km，车轮周长为D*π=3.927m。在50km的行车中，轮子需转动12732圈，若每圈误差为1.6mm，则行车50km后，总计误差达到了204m。若行车距离持续加长，误差会逐渐累加，无法达到故障点定标的目的。

b) 以上的论述仅为理想情况，在实际行车中，轮径磨耗、打滑、甚至气候变化，都对根据车轮转速测量里程的精度产生影响，完全依靠该方法计算行车里程来确定钢轨故障点位置，特别是长距离、长时间行车后，有可能产生很大的累积误差。

c) 机车在车辆段内或非要求监测的辅线路段行驶时，用转速计数测量的里程值累加，但公里标仍然默认为该车辆段固定值，机车行驶出段后，段内行驶的里程已经叠加到该段公里标后的计数值中，以致车刚越过公里标时，转速计数测量里程已经远远超出了实际公里标位置，从而造成无法判定故障钢轨在正线的确切位置的问题。

方法二，信号机定标：铁路系统已经拥有一套内部使用的定标路桩和定标信号系统。铁路重要干线或货车用重载线路的独立的标示公里标的信号系统，是通过在这些路段的铁路沿线布设一定数量的信号机，向过往机车或车辆发送线路公里标、车站编号、信号机编号等定标信息。如果依靠这个方法获得发生钢轨断裂的铁路线路的里程坐标（即：公里标），局限性在于：

a) 机车或车辆的实时里程坐标是专门供给机车或车辆控制系统使用的，其它系统一般无法获取该信息，或无法长期获取该信息。特别是，由于获取该信息的通信需要相互应答，则为防止对其他系统与信号机的通信影响机车车辆控制系统与信号机的通信而不允许其他系统同时使用时，以至与控制系统安装在同一机车车辆的“在线钢轨断裂车载监测”系统不能由信号机获得信息。加之由于必须确保机车控制的安全而不允许其他系统与机车控制系统通信获得信号机信息，故在正常行车中获取信号机信息的所有途径均被限制。

b) 只有在通过信号机的特定位置才可能获得这种定标信号，而信号机的设置是有限的，在非重点线路段很少设置，特别是，在发生钢轨断裂的位置就正好有信号机的几率是极小的。

因此该方法不能直接为钢轨断裂监测的定标。

方法三，GPS定位系统：GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。当通过硬件和软件构成的GPS定位系统终端装载在车上用于车辆定位的时候，称为车载GPS定位系统，在公路车辆中得到大量采用，利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，或为出行路线导航。