[发明专利]一种基于振动加速度的列车运行安全在线监测方法

说明书

本发明提供了一种基于振动加速度的列车运行安全在线监测方法，包括以下步骤：获取某一时间段内列车上车轮的振动加速度数据；基于所述时间段内的所述振动加速度数据，获取所述列车的车轮抬升量和车轮横移量；判断所述时间段内的所述振动加速度数据的加速度峰值、加速度绝对值以及所述车轮抬升量和所述车轮横移量是否同时满足各自预设的阈值，获得判断结果；所述判断结果为是时，则进行脱轨趋势判断并报警。该基于振动加速度的列车运行安全在线监测方法的计算量小、计算速度快，适用于在线监测；只需要用到加速度传感器，成本低、安装方便。采用4个脱轨指标对列车脱轨进行判断，综合性强，反映脱轨状态更加全面。

技术领域

本发明涉及轨道交通监测技术领域，具体涉及一种基于振动加速度的列车运行安全在线监测方法。

背景技术

随着我国的社会经济不断发展，我国的高铁建设也进入了一个急速发展的时期，我国的高铁时速也从200公里/小时逐步提升到了350公里/小时。在提升时速的同时，预防高铁脱轨也就成为高铁安全运行的重中之重。

目前，各个国家都在积极展开列车脱轨在线监测的研究，但是目前并没有一种十分有效的监测产品和监测方法。

日本洪介仁提出了一种使用MEMS加速度传感器和角加速度传感器监测列车运行的方法，用于车辆脱轨趋势的监测。其方法是将MEMS加速度传感器和角加速度传感器安装转向架及车体内，并建立爬轨脱轨算法。通过传感器采得的数据计算转向架点头角速度的峰值，以及转向架侧滚角速度的时间累计值，利用该值与运行速度设定的临界值进行比较，即可判断出是否脱轨。

日本城取岳夫提出将加速度传感器安装在列车特定部位上，通过比较某一时刻采集到的振动加速度峰值与预先建立的峰值振动加速度的统计平均值和标准偏差值的数据库，以及振动加速度的波形是否为正、负非对称等因素来判断列车是否脱轨。

法国研究人员通过分析欧盟列车脱轨原因，在轨道附近设置超声扫描与电磁扫描系统，监测轮轨力几何特征、偏载特征等并与数据库资料对比分析来监测列车脱轨。

我国也研究出来几种监测列车脱轨的方法和系统，比如：

轨道动力无线监测系统，此系统主要利用钢轨剪力法检测轮轨作用力，通过无线带宽网络系统传输数据，由控制台软件采集数据进行存储，继而分别计算出脱轨系数等指标，从而实现对列车脱轨的连续检测。

根据朔黄铁路的实际情况，提出了一种检测车辆脱轨倾向的脱轨预警系统。该系统利用安装在车轮上的电磁位移式传感器，实时检测车轮与钢轨的横移相对位移，另一位移传感器检测车轮和钢轨的竖向相对位移，加速度传感器实时检测车轮横向加速度，速度传感器实时检测车轮转速。所以传感器实时刻处于检测状态，若检测到车轮与钢轨的相对位置在安全范围内，系统不进行记录工作；若检测到车轮钢轨的横向和竖向相对位移超过安全范围，并仍处于加速状态，则启动报警装置。

北京铁路局设计了一种脱轨检测装置，其主要采用弹簧—质量—震荡原理，对垂直方向的加速度产生反应，当检测到的垂向加速度超过设定的临界值时，即认为列车有脱轨风险，列车在最短时间内停车，防止列车倾覆。

但是，上述的几种监测方法或系统存在如下缺点：

(1)脱轨在线监测装置昂贵；(2)脱轨在线监测装置修理不方便；(3)脱轨在线监测装置精度不够高；(4)脱轨在线监测计算量大，实时性差；(5)使用的传感器较多，系统复杂。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于振动加速度的列车运行安全在线监测方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于振动加速度的列车运行安全在线监测方法，包括以下步骤：

步骤(1)：获取某一时间段内列车上车轮的振动加速度数据；