一种钢轨状态监测方法及监测设备与流程

技术特征：

1.一种钢轨状态监测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1、通过钢轨状态监测设备检测到钢轨的垂直磨耗和侧面磨耗值，计算得到测量磨耗得分；

步骤2、通过里程区间的坡度、桥隧比和轨检数据，计算得到钢轨磨耗因素得分；

步骤3、获取磨耗趋势得分；

步骤4、将一条铁路线路根据里程分为多个里程区间，通过所述的测量磨耗得分、钢轨磨耗因素得分及磨耗趋势得分，计算每段里程区间的钢轨磨耗程度得分；

步骤5、根据检测线路每段里程区间的钢轨磨耗程度得分，使用分类算法，对检测站段所有里程区间的钢轨磨耗程度进行分类，得到不同磨耗程度的连续里程区间集合。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨状态监测方法，其特征在于：所述的测量磨耗得分gwear是由钢轨状态监测设备检测到的垂直磨耗和侧面磨耗值计算得到，公式如下：

m为检测区间磨耗值，cwear为磨耗修正常数，由历史数据训练得到，gs，gc分别为垂直磨耗和侧面磨耗的磨耗判断函数。

3.根据权利要求1所述的一种钢轨状态监测方法，其特征在于：所述的钢轨磨耗因素得分gp计算公式如下：

为坡度磨耗得分，为桥隧磨耗得分，表示轨检磨耗得分数据，所述的轨检磨耗得分数据包括轨距磨耗得分、轨向磨耗得分、高低差磨耗得分、水平差磨耗得分及轨道三角坑磨耗得分。

4.根据权利要求1所述的一种钢轨状态监测方法，其特征在于：所述的磨耗趋势得分，计算步骤如下：

s31、获取检测区间的历史磨耗检测数据{(mi，ti，di)}，其中mi，ti，di分别为磨耗值、检测时间、日通车频次，元素按检测时间排序，即

s32、对历史磨耗检测数据{(mi，ti，di)}的检测时间ti进行标准化处理，得到修正后的检测时间t′i，公式如下：

t′0＝time

t′i＝t′i-1 di(ti-ti-1)

time为当前检测区间上一次的换轨时间；

s33、使用训练好的lstm预测模型，对磨耗值集合进行预测分析，得到磨耗值达到预警阈值mw时的标准化时间tr；

s34、计算磨耗趋势得分gt：

ct为趋势补偿常数，由历史数据训练得到。

5.根据权利要求1所述的一种钢轨状态监测方法，其特征在于：所述的每段里程区间的钢轨磨耗程度得分g，公式如下：

g＝gt(gwear gp)

gwear表示测量磨耗得分，gp表示钢轨磨耗因素得分，gt表示磨耗趋势得分。

6.根据权利要求1所述的一种钢轨状态监测方法，其特征在于：步骤5所述的使用分类算法，对检测站段所有里程区间的钢轨磨耗程度进行分类，得到不同磨耗程度的连续里程区间集合，其中，所述的连续里程区间集合中，两个检测点di＝(mileagei，gi)和dj＝(mileagej，gj)之间距离dis(di，dj)计算公式如下：

mileagei为检测点的对应里程数，gi为检测点的钢轨磨耗程度得分，cd为距离聚类常数，由历史数据训练得到。

7.一种实现权利要求1-6所述方法的钢轨状态监测设备，其特征在于：该设备用于检测得到钢轨的垂直磨耗和侧面磨耗值；所述的监测设备，包括t型底座、廓形传感器、遮光罩、陀螺仪、边缘设备、可移动支架、上位机；所述t型底座横轴位于一侧钢轨上方，与另一侧钢轨平行，竖轴与两条钢轨垂直；所述廓形传感器包含外壳、两个激光扫描仪；外壳顶端连接在t型底座的横轴一侧端，高于钢轨轨面；所述遮光罩位于廓形传感器正上方，与t型底座横轴固连在一起；所述陀螺仪安装在传感器外壳上方，与边缘设备通过以太网传输线连接，将采集的数据传输到相连的边缘设备；所述边缘设备通过以太网传输线与廓形传感器相连，获取数据分析廓形情况，通过通信设备传输分析结果；；所述可移动支架连接在t型底座的竖轴上；所述上位机通过以太网传输线与边缘设备相连，放置在可移动支架上。

8.根据权利要求7所述的一种钢轨状态监测设备，其特征在于：所述廓形传感器的外壳顶部有两个三角架构，保证行车检测时的稳定性，外壳的两端各有一个矩形空间，该矩形空间底边开放，用于安装激光扫描仪；该矩形空间的底边与钢轨之间呈四十五度夹角，两个矩形空间的底边呈九十度夹角，从而使得安装于内的激光扫描仪与钢轨之间呈四十五度夹角，两个激光扫描仪呈九十度夹角，以此获得完整的钢轨廓形数据点，即垂直磨耗和侧面磨耗值。

9.根据权利要求8所述的一种钢轨状态监测设备，其特征在于：所述两个矩形空间开放的底边，分别向内延伸一段，防止激光扫描仪掉落。

技术总结
本发明公开一种钢轨状态监测方法及监测设备，该方法包括：步骤1、通过钢轨状态监测设备检测到钢轨的垂直磨耗和侧面磨耗值，计算得到测量磨耗得分；步骤2、通过里程区间的坡度、桥隧比和轨检数据，计算得到钢轨磨耗因素得分；步骤3、获取磨耗趋势得分；步骤4、将一条铁路线路根据里程分为多个里程区间，计算每段里程区间的钢轨磨耗程度得分；步骤5、根据检测线路每段里程区间的钢轨磨耗程度得分，得到不同磨耗程度的连续里程区间集合。本发明可对钢轨磨损程度进行有效量化；具有通用性，得到的钢轨磨损状态的分析结果为后续钢轨大修等铁路维护工作提供数据支持；设备操作简单、安装方便，可大大提升钢轨廓形数据的测量效率及数据样本密度。

技术研发人员：梁帆
受保护的技术使用者：东莞先知大数据有限公司
技术研发日：2021.01.21
技术公布日：2021.05.11