本發(fā)明涉及軌道檢測監(jiān)測領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種尖軌縱向位移監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、在高速鐵路運行中，道岔是構(gòu)成鐵路軌道的關(guān)鍵設(shè)備，而道岔具有數(shù)量多、構(gòu)造復(fù)雜、限制列車速度、行車安全性低、養(yǎng)護維修投入大等特點，是軌道的一大薄弱環(huán)節(jié)。其中道岔尖軌直接影響列車運行速度和安全。尖軌縱向位移量是指道岔尖軌相對于基本軌的縱向位移，尖軌爬行易造成尖軌與基本軌不密貼，是道岔主要病害之一。

2、現(xiàn)階段對于尖軌縱向位移監(jiān)測方式分為圖像識別監(jiān)測、激光監(jiān)測和機械監(jiān)測三種。已有的圖像識別式尖軌位移監(jiān)測，主要基于工業(yè)相機組合，搭配深度學習算法進行位移測量。鄧辰鑫等人在申請?zhí)枮?02210362300.9的發(fā)明專利中，提供了“一種鐵路道岔尖軌爬行測量方法”，用圖像采集設(shè)備采集尖軌和基本軌的圖像并獲取尖軌邊緣坐標，通過標定像素尺對比得到尖軌邊緣與邊界的實際距離，與尖軌未發(fā)生爬行的初始距離對比，計算爬行方向和爬行距離。王鵬翔等人在申請?zhí)枮?01710719956.0的發(fā)明專利中，提供了“基于圖像識別的道岔尖軌爬行量監(jiān)測方法、裝置及其系統(tǒng)”，通過圖像采集設(shè)備獲取尖軌尖端及標尺位置，對比爬行前后尖軌尖端棱線的相對位置，通過像素點個數(shù)及所占距離計算出道岔尖軌爬行量。尹輝等人在申請?zhí)枮?01610232538.4的發(fā)明專利中，提出了“基于圖像自動判讀的尖軌伸縮位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)”，采用特征色度分量積分的刻度尺實現(xiàn)圖像精確區(qū)域提取，結(jié)合特征色度分量積分與數(shù)字匹配，對尖軌伸縮位移進行判讀。在激光檢測方面，賈子祥等人在申請?zhí)枮?02223202517.8的實用新型專利中，提供了“一種鐵路道岔尖軌爬行監(jiān)測儀”，使用紅外測距模塊傳感器監(jiān)測尖軌爬行量，配合可拆卸滑動槽、太陽能光伏板和靜音滑輪，實現(xiàn)便攜式監(jiān)測。閻大志等人在申請?zhí)枮?02121861889.4的實用新型專利中，提供了“一種道岔尖軌爬行量測量裝置”，通過固定組件中設(shè)置定位基準，在滑動組件上設(shè)置刻度條和光學組件，測量刻度條光學組件與定位面之間的位移差，檢測尖軌與基本軌之間的爬行量。陳磊等人在申請?zhí)枮?01911258437.4的發(fā)明專利中，提供了“基于視頻的道岔尖軌爬行監(jiān)測方法”，通過尖軌邊緣輪廓識別實現(xiàn)爬移監(jiān)測，提高監(jiān)測的準確度。楊玲芝等人在申請?zhí)枮?0152256527.0的實用新型專利中，提供了“基于尖軌位移的道岔狀態(tài)檢測系統(tǒng)”，激光位移傳感器垂直指向尖軌的內(nèi)側(cè)豎直端面，工控機接收傳感器輸出信號并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸出給數(shù)據(jù)采集卡進行分析。

3、上述圖像識別和激光監(jiān)測方法在受列車振動、沙塵、雨雪、光線等不穩(wěn)定因素等影響時，會影響測量精度，后期圖像處理難度大，無法發(fā)揮理想效果，且此方案設(shè)備價格高，不利于大面積推廣。

4、目前對于機械測量監(jiān)測設(shè)備研究較少，現(xiàn)有機械測量分為兩種方案，其一是譚華在申請?zhí)枮?0141283429.6的發(fā)明專利中提出的“一種道岔鋼軌爬行量監(jiān)測裝置”，采用電渦流傳感器，通過測量尖軌尖端與基本軌之間的間隙變化量間接計算尖軌伸縮量，但電渦流傳感器對于磁化金屬識別的穩(wěn)定性與精度較低，技術(shù)尚不完善；其二是任同群在申請?zhí)枮?0191630367.4的發(fā)明專利中提出的“尖軌縱向爬行及密貼間隙一體化實時測量裝置”，將尖軌位移分解為位移變化與角度變化，采用不同傳感器依次測量，但此方案是針對尖軌尖端測量，且測量值為尖軌絕對位移，與尖軌縱向位移量定義不符。

5、綜上所述，圖像識別和激光監(jiān)測方法無法克服環(huán)境因素影響，且成本過高，機械測量監(jiān)測設(shè)備研究較少，且現(xiàn)有方案存在精度問題，故尖軌位移監(jiān)測方面尚缺乏一種低誤差、高可靠性、低成本、裝拆方便的監(jiān)測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有尖軌位移監(jiān)測設(shè)備可靠性差、精度不穩(wěn)定、維護成本高、工裝復(fù)雜等問題，本發(fā)明提出了一種尖軌縱向位移監(jiān)測方法，利用尖軌根端監(jiān)測尖軌位移的監(jiān)測設(shè)備中的磁致伸縮傳感器進行數(shù)據(jù)采集，提高了設(shè)備靠性，降低維護成本，同時可避免鋼軌橫向位移帶來的監(jiān)測誤差。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

3、一種尖軌縱向位移監(jiān)測方法，采用尖軌縱向位移監(jiān)測裝置，其特征在于，

4、所述尖軌縱向位移監(jiān)測裝置包括：基本軌裝置結(jié)構(gòu)，設(shè)置在基本軌上，包括兩組基本軌夾具、大孔徑墊板、小孔徑墊板及磁致伸縮傳感器；尖軌裝置結(jié)構(gòu)，設(shè)置在尖軌跟端，包括一組尖軌夾具及磁環(huán)；所述磁致伸縮傳感器由所述磁環(huán)內(nèi)穿過，用于測量尖軌位移量；所述兩組基本軌夾具均包括后端夾具和基本軌前端夾具，由長螺栓進行連接，并通過夾具凹槽安裝于軌底；所述尖軌夾具包括后端夾具和尖軌前端夾具，由長螺栓進行連接，并通過夾具凹槽安裝于軌底；述磁環(huán)內(nèi)置于所述尖軌前端夾具，可在頂部磁環(huán)調(diào)節(jié)槽內(nèi)沿橫向及縱向調(diào)整，確保所述磁致伸縮傳感器測量桿穿過且不接觸磁環(huán)；

5、所述尖軌縱向位移監(jiān)測方法包括以下步驟：

6、s10，設(shè)尖軌縱向位移監(jiān)測裝置的坐標系為o-xyz，x方向為磁致伸縮傳感器測量桿軸向方向，y方向與尖軌夾具頂面垂直，z方向沿測量桿徑向方向且與尖軌夾具頂面平行；

7、s11，尖軌縱向位移監(jiān)測裝置安裝于鋼軌軌底，擰緊長螺栓，保證后端夾具與尖軌前端夾具緊固連接；

8、s12，將磁環(huán)內(nèi)置于尖軌磁環(huán)調(diào)節(jié)槽內(nèi)，用非導(dǎo)磁材料將磁環(huán)調(diào)整至適當位置，使磁致伸縮傳感器測量桿從磁環(huán)內(nèi)部穿過，并用尖軌夾具墊板緊固；

9、s12，將尖軌縱向位移監(jiān)測設(shè)備保持穩(wěn)定，人工讀取或自動讀取此刻也即ti時刻，磁環(huán)測量點與測量桿的相對位置(xi,0,0)，并將測量結(jié)果實時傳輸并保存在上位機中；

10、s13，當尖軌跟端產(chǎn)生縱向位移后，人工讀取或自動讀取此刻，也即tj時刻磁環(huán)測量點與測量桿的相對位置(xj,0,0)，并將測量結(jié)果實時傳輸并保存在上位機中；

11、s14，計算尖軌跟端當前縱向位移量dij＝xj-xi；

12、s15，通過尖軌伸縮量公式δl＝αδtl計算出尖軌尖端位移變化量，得到尖軌整體位移量d＝δl+dij，其中α為熱膨脹系數(shù)，δt為溫度變化量，l為尖軌長度；

13、s16，重復(fù)步驟s11至s15，可截取不同時間間隔δt，即可獲得任意時刻尖軌縱向位移量。

14、進一步地，所述磁致伸縮傳感器，設(shè)置在所述兩組基本軌前端夾具之間，通過緊固板與緊固孔配合，將傳感器電子倉與所述基本軌前端夾具連接。

15、進一步地，所述小孔徑墊板，與所述基本軌前端夾具配合，設(shè)置在夾具內(nèi)側(cè)面，由四個短螺栓進行連接，用于緊固所述磁致伸縮傳感器測量桿。

16、進一步地，所述大孔徑墊板，設(shè)置在所述基本軌前端夾具外側(cè)面，由四個短螺栓進行連接，用于緊固所述磁致伸縮傳感器電子倉，保證每次測量的尖軌縱向位移量實時傳輸并保存至上位機中。

17、進一步地，還包括尖軌夾具墊板，用短螺栓緊固在磁環(huán)調(diào)節(jié)槽位置，用于緊固所述磁環(huán)；所述磁環(huán)內(nèi)置于所述磁環(huán)調(diào)節(jié)槽，在磁環(huán)調(diào)節(jié)槽填充非導(dǎo)磁彈性材料，用于調(diào)整所述磁環(huán)位置，并配合所述尖軌夾具墊板進行緊固。

18、本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：

19、1、本發(fā)明針對尖軌縱向位移監(jiān)測問題，研發(fā)了一種基于磁致伸縮原理的接觸式測量方法，可確保整體檢測裝置在復(fù)雜環(huán)境下保持較高監(jiān)測精度?，F(xiàn)有接觸式磁致伸縮測量裝置均以尖軌尖端為測量對象，從而忽視了尖軌跟端的縱向位移，且在尖軌轉(zhuǎn)轍過程中易產(chǎn)生較大誤差。本發(fā)明聚焦于尖軌跟端的縱向位移測量，通過尖軌伸縮量公式計算出尖軌尖端縱向位移，進而得到尖軌整體位移量。

20、2、本發(fā)明研發(fā)了一套具有通用性的分體式工裝夾具，區(qū)別于其他接觸式磁致伸縮測量裝置，其工裝原理可確保整體系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性。本發(fā)明采用機械結(jié)構(gòu)與磁致伸縮傳感器結(jié)合的方法，通過磁環(huán)與測量桿先對位置變化監(jiān)測尖軌縱向位移，其中分為兩組基本軌裝置結(jié)構(gòu)和一組尖軌裝置結(jié)構(gòu)，基本軌裝置結(jié)構(gòu)所涉及夾具可根據(jù)不同量程的磁致伸縮傳感器調(diào)整工裝位置。尖軌裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)的磁環(huán)可在調(diào)節(jié)槽內(nèi)部移動，確保與測量桿接觸之間無接觸，調(diào)節(jié)槽內(nèi)的非導(dǎo)磁材料最大限度保證了測量精度，同時起到了磁環(huán)與調(diào)節(jié)槽之間的緩沖作用。本發(fā)明填補了尖軌縱向位移監(jiān)測在領(lǐng)域的技術(shù)缺陷，可實現(xiàn)提高設(shè)備適用性、降低維護成本。