[发明专利]一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路列车防溜领域，具体涉及一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测装置与方法。

背景技术

在铁路中间站，列车停车后防止其溜逸是保证铁道作业安全的重要要求，而放置智能铁鞋是车辆防溜作业的主要手段。传统的机械式智能铁鞋费时费力，已经不能满足铁道防溜作业日益增长的需求，智能铁鞋取代传统智能铁鞋已成必然。

作为一种新型的智能防溜装置，目前的智能铁鞋对溜逸位移还不能检测，这对事故的事后追忆、故障分析造成不利影响。此外，智能铁鞋在工作期间，如何区分溜逸或被盗还存在判断不够准确等诸多问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测装置及方法，具有区分溜逸和被盗并检测计算溜逸距离等功能。

一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测装置，该装置包含电源管理模块、距离检测模块、三轴加速度传感器模块、主控模块和无线传输模块，所述电源管理模块连接距离检测模块，所述距离检测模块、无线传输模块、三轴加速度传感器模块均与主控模块连接；所述距离检测模块检测智能铁鞋到车轮的距离；所述三轴加速度传感器模块测量智能铁鞋三轴静态加速度，分别是：两轨道间垂直方向的x轴方向加速度a_x，铁轨切线方向的y轴方向加速度a_y和垂直轨道平面方向的z轴方向加速度a_z。该装置通过测距判断智能铁鞋是否放置到位，若不到位则报警；通过检测振动情况下智能铁鞋的倾角来判断是否发生溜逸或被盗，若发生溜逸则计算溜逸位移，否则发出被盗报警。

一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测方法，基于本发明所述的智能铁鞋溜逸位移与报警检测装置，通过距离检测模块检测智能铁鞋到车轮的距离，判断智能铁鞋是否放置到位；通过三轴静态加速度传感器模块判断智能铁鞋振动情况和智能铁鞋的倾角α，并基于振动情况下智能铁鞋的倾角α来判断是否发生溜逸或被盗，若发生溜逸则计算溜逸位移s，否则发出被盗报警。

优选的，距离检测模块通过超声波检测智能铁鞋到车轮的距离，并设定阈值，如果距离大于设定阈值，则发出放置不到位报警。

优选的，通过三轴加速度传感器模块测量智能铁鞋三轴静态加速度，并设定阈值；若a_x，a_y和a_z中任一数值波动大于设定阈值，则判定智能铁鞋处于振动情况。

优选的，根据式：

计算得到智能铁鞋倾角α。

优选的，在智能铁鞋持续振动情况下，设定阈值，如果智能铁鞋倾角α在设定阈值之内，则视为溜逸；如果智能铁鞋倾角在设定阈值之外，则视为被盗。

优选的，通过三轴加速度传感器模块周期采样y轴方向加速度a_y，并对y轴方向加速度a_y进行双积分来计算溜逸位移s。

优选的，智能铁鞋工作时，包括以下步骤：

(1)智能铁鞋的主控模块，无线传输模块，三轴加速度传感器模块初始化；

(2)如果智能铁鞋处于振动情况且持续一定时间，转到步骤(3)；否则，转步骤(9)；优选的，所述一定时间为3秒；

(3)检测智能铁鞋倾角α；

(4)如果α在设定阈值上下限之间，转到步骤(5)；否则，转步骤(8)；

(5)初始化溜逸位移s为0；

(6)检测智能铁鞋y轴方向加速度a_y，并对y轴方向加速度a_y进行双积分来计算溜逸位移s；

(7)发出溜逸报警，并将溜逸位移传给远端监控计算机，转步骤(11)；

(8)发出被盗报警，转步骤(11)；

(9)距离检测模块初始化，检测车轮距离；

(10)如果车轮距离大于设定阈值，发出智能铁鞋放置不到位报警，转步骤(11)，优选的，设定阈值为15cm；否则发出智能铁鞋状态正常，转步骤(11)；

(11)结束。

优选的，通过加速度双积分计算溜逸位移，包括以下步骤：

(1)三轴加速度传感器模块初始化；

(2)初始化溜逸位移s＝0；

(3)开启定时器，设置三轴加速度传感器模块的采样周期t，优选的，采样周期t＝10ms；

(4)铁轨切线方向即沿三轴加速度传感器模块y轴方向，检测y轴方向加速度a_y在第i个采样时刻的瞬时加速度a_yi，根据式