轨道监测装置及控制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010715360.5 (22)申请日 2020.07.21 (71)申请人 湖北文理学院 地址 441053 湖北省襄阳市襄城区隆中路 296号 (72)发明人 沈小芳张海波肖娟陈华波 肖娜丁露 (74)专利代理机构 深圳市世纪恒程知识产权代 理事务所 44287 代理人 肖文静 (51)Int.Cl. B61L 23/04(2006.01) (54)发明名称 轨道监测装置及控制方法 (57)摘要 本发明涉及轨道监测技术领域， 尤其涉及一 种轨道监测装置及控制方法。 所述。

2、装置包括： 稳 压电源， 用于对并行的两条轨道进行供电， 以使 两条轨道之间形成电容充放电回路； 电流检测模 块， 用于实时检测电容充放电回路的当前电流信 号， 并将当前电流信号输入至信号分析模块； 信 号分析模块， 用于记录接收到的当前电流信号的 时间参数信息， 并根据时间参数信息生成电流时 间曲线； 信号分析模块， 还用于根据电流时间曲 线监测轨道的当前状态。 通过上述装置为轨道进 行通电以形成电容充放电回路， 根据电容充放电 回路的当前电流对所述轨道的状态进行监测。 本 发明上述装置具有受温度影响低、 无需大规模布 置传感器就能广范围监测轨道、 响应速度快等优 点。 权利要求书2页 说明。

3、书11页 附图4页 CN 111806518 A 2020.10.23 CN 111806518 A 1.一种轨道监测装置， 其特征在于， 所述轨道监测装置包括： 稳压电源、 电流检测模块 及信号分析模块； 其中， 所述稳压电源， 用于对并行的两条轨道进行供电， 以使两条轨道之间形成电容充放电 回路； 所述电流检测模块， 用于实时检测所述电容充放电回路的当前电流信号， 并将所述当 前电流信号输入至所述信号分析模块； 所述信号分析模块， 用于记录接收到的所述当前电流信号的时间参数信息， 并根据所 述时间参数信息生成电流时间曲线； 所述信号分析模块， 还用于根据所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状。

4、态。 2.如权利要求1所述的轨道监测装置， 其特征在于， 所述信号分析模块， 还用于根据所 述电流时间曲线获取电流变化率与电流幅值； 所述信号分析模块， 还用于在所述电流变化率大于等于电流变化率阈值或所述电流幅 值的超过电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态。 3.如权利要求2所述的轨道监测装置， 其特征在于， 所述信号分析模块， 还用于在所述 电流变化率大于第一充电电流变化率阈值或所述电流幅值的超过第一充电电流幅值阈值 时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态； 所述信号分析模块， 还用于根据所述电流时间曲线获取所述电流幅值的持续时间， 在 所述持续时间大于等于第一预设时间时， 判。

5、定所述异常状态为所述轨道被掩埋。 4.如权利要求2所述的轨道监测装置， 其特征在于， 所述信号分析模块， 还用于在所述 电流变化率大于第二充电电流变化率阈值或所述电流幅值的超过第二充电电流幅值阈值 时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态； 所述信号分析模块， 还用于根据预设内侧形变曲线对所述电流时间曲线进行判定， 在 所述电流时间曲线符合所述预设内侧形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道向内侧变形。 5.如权利要求2所述的轨道监测装置， 其特征在于， 所述信号分析模块， 还用于在所述 电流变化率大于第一放电电流变化率阈值或所述电流幅值的超过第一放电电流幅值阈值 时， 判定所述轨道的当前状态为异常。

6、状态； 所述信号分析模块， 还用于根据预设外侧形变曲线对所述电流时间曲线进行判定， 在 所述电流时间曲线符合所述预设外侧形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道向外侧变形。 6.如权利要求2所述的轨道监测装置， 其特征在于， 所述信号分析模块， 还用于在所述 电流变化率大于第二放电电流变化率阈值或所述电流幅值的超过第二放电电流幅值阈值 时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态； 所述信号分析模块， 还用于根据预设断裂形变曲线对所述电流时间曲线进行判定， 在 所述电流时间曲线符合所述预设断裂形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道断裂。 7.如权利要求2所述的轨道监测装置， 其特征在于， 所述信号分析模块。

7、， 还用于根据预 设温度形变曲线对所述电流时间曲线进行判定， 在所述电流时间曲线符合所述预设温度形 变曲线时， 判定所述异常状态为温度变化， 并判定所述异常状态为无需进行报警的异常状 态。 8.如权利要求1至7任一项所述的轨道监测装置， 其特征在于， 所述轨道监测装置还包 括报警系统； 其中， 权利要求书 1/2 页 2 CN 111806518 A 2 所述信号分析模块， 还用于在所述轨道的当前状态为异常状态时， 发送报警指令至所 述报警系统； 所述报警系统， 用于根据所述报警指令进行报警。 9.一种轨道监测装置控制方法， 其特征在于， 所述轨道监测装置控制方法基于如权利 要求1至8任一项所。

8、述的所述轨道监测装置， 所述轨道监测装置控制方法包括： 稳压电源对并行的两条轨道进行供电， 以使两条轨道之间形成电容充放电回路； 电流检测模块实时检测所述电容充放电回路的当前电流信号， 并将所述当前电流信号 输入至信号分析模块； 所述信号分析模块记录接收到的所述当前电流信号的时间参数信息， 并根据所述时间 参数信息生成电流时间曲线； 所述信号分析模块根据所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状态。 10.如权利要求9所述的轨道监测装置控制方法， 其特征在于， 所述信号分析模块根据 所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状态的步骤之后， 还包括： 所述信号分析模块在所述轨道的当前状态为异常状态时， 发送。

9、报警指令至报警系统； 所述报警系统根据所述报警指令进行报警。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111806518 A 3 轨道监测装置及控制方法 技术领域 0001 本发明涉及轨道监测技术领域， 尤其涉及一种轨道监测装置及控制方法。 背景技术 0002 视频监控单元是铁路灾害监测系统的重要组成部分， 安置在铁路沿线机房， 端口 直接与室外设备连接， 需要很高的抗干扰能力。 当前的监控单元容易收到温度的干扰影响， 信号不准确。 同时基本都依赖可见光条件， 光线条件较差时难以获取准确的信号。 视频监控 技术的发展高度依赖于视频编解码技术、 视频检索技术、 模式识别技术等视频处理技术， 成 本高。。

10、 且需要沿铁路线布置大量的监控摄像头， 成本较高。 由于温度变化引发了传感器回路 电阻的变化， 从而导致现有技术所采用的传感器监测不准确， 现有技术的传感器容易受到 温度和雨雪天气的影响。 发明内容 0003 本发明的主要目的在于提供一种轨道监测装置及控制方法， 旨在解决现有技术轨 道监测传感器监测效率低、 容易受温度影响的技术问题。 0004 为实现上述目的， 本发明提供了一种轨道监测装置， 所述轨道监测装置包括： 稳压 电源、 电流检测模块及信号分析模块； 其中， 0005 所述稳压电源， 用于对并行的两条轨道进行供电， 以使两条轨道之间形成电容充 放电回路； 0006 所述电流检测模块，。

11、 用于实时检测所述电容充放电回路的当前电流信号， 并将所 述当前电流信号输入至所述信号分析模块； 0007 所述信号分析模块， 用于记录接收到的所述当前电流信号的时间参数信息， 并根 据所述时间参数信息生成电流时间曲线； 0008 所述信号分析模块， 还用于根据所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状态。 0009 可选地， 所述信号分析模块， 还用于根据所述电流时间曲线获取电流变化率与电 流幅值； 0010 所述信号分析模块， 还用于在所述电流变化率大于等于电流变化率阈值或所述电 流幅值的超过电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态。 0011 可选地， 所述信号分析模块， 还用于在所。

12、述电流变化率大于第一充电电流变化率 阈值或所述电流幅值的超过第一充电电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状 态； 0012 所述信号分析模块， 还用于根据所述电流时间曲线获取所述电流幅值的持续时 间， 在所述持续时间大于等于第一预设时间时， 判定所述异常状态为所述轨道被掩埋。 0013 可选地， 所述信号分析模块， 还用于在所述电流变化率大于第二充电电流变化率 阈值或所述电流幅值的超过第二充电电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状 态； 说明书 1/11 页 4 CN 111806518 A 4 0014 所述信号分析模块， 还用于根据预设内侧形变曲线对所述电流时间曲线进行。

13、判 定， 在所述电流时间曲线符合所述预设内侧形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道向内侧 变形。 0015 可选地， 所述信号分析模块， 还用于在所述电流变化率大于第一放电电流变化率 阈值或所述电流幅值的超过第一放电电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状 态； 0016 所述信号分析模块， 还用于根据预设外侧形变曲线对所述电流时间曲线进行判 定， 在所述电流时间曲线符合所述预设外侧形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道向外侧 变形。 0017 可选地， 所述信号分析模块， 还用于在所述电流变化率大于第二放电电流变化率 阈值或所述电流幅值的超过第二放电电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状。

14、态为异常状 态； 0018 所述信号分析模块， 还用于根据预设断裂形变曲线对所述电流时间曲线进行判 定， 在所述电流时间曲线符合所述预设断裂形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道断裂。 0019 可选地， 所述信号分析模块， 还用于根据预设温度形变曲线对所述电流时间曲线 进行判定， 在所述电流时间曲线符合所述预设温度形变曲线时， 判定所述异常状态为温度 变化， 并判定所述异常状态为无需进行报警的异常状态。 0020 可选地， 所述轨道监测装置还包括报警系统； 其中， 0021 所述信号分析模块， 还用于在所述轨道的当前状态为异常状态时， 发送报警指令 至所述报警系统； 0022 所述报警系统， 。

15、用于根据所述报警指令进行报警。 0023 此外， 为实现上述目的， 本发明还提出一种轨道监测装置控制方法， 所述轨道监测 装置控制方法基于如上文所述的所述轨道监测装置， 所述轨道监测装置控制方法包括： 0024 稳压电源对并行的两条轨道进行供电， 以使两条轨道之间形成电容充放电回路； 0025 电流检测模块实时检测所述电容充放电回路的当前电流信号， 并将所述当前电流 信号输入至信号分析模块； 0026 所述信号分析模块记录接收到的所述当前电流信号的时间参数信息， 并根据所述 时间参数信息生成电流时间曲线； 0027 所述信号分析模块根据所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状态。 0028 可选地。

16、， 所述信号分析模块根据所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状态的步 骤之后， 还包括： 0029 所述信号分析模块在所述轨道的当前状态为异常状态时， 发送报警指令至报警系 统； 0030 所述报警系统根据所述报警指令进行报警。 0031 本发明通过设置所述轨道监测装置包括： 稳压电源、 电流检测模块及信号分析模 块； 其中， 所述稳压电源， 用于对并行的两条轨道进行供电， 以使两条轨道之间形成电容充 放电回路； 所述电流检测模块， 用于实时检测所述电容充放电回路的当前电流信号， 并将所 述当前电流信号输入至所述信号分析模块； 所述信号分析模块， 用于记录接收到的所述当 前电流信号的时间参数信息。

17、， 并根据所述时间参数信息生成电流时间曲线； 所述信号分析 说明书 2/11 页 5 CN 111806518 A 5 模块， 还用于根据所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状态。 通过上述装置为火车轨道 进行通电以形成电容充放电回路， 通过电流传感器检测所述电容充放电回路的当前电流， 并根据所述当前电流对所述轨道的状态进行监测。 具有受温度影响低、 无需大规模布置传 感器就能广范围监测轨道、 响应速度快等优点， 节约了监测火车轨道的成本， 降低了布置火 车轨道监测装置的难度。 附图说明 0032 图1为本发明轨道监测装置第一实施例的结构示意图； 0033 图2为本发明轨道监测装置第二实施例的结。

18、构示意图； 0034 图3为本发明轨道监测装置第二实施例的轨道被掩埋时的电流时间曲线的示意 图； 0035 图4为本发明轨道监测装置第三实施例的轨道向内侧变形时的电流时间曲线的示 意图； 0036 图5为本发明轨道监测装置第四实施例的轨道向外侧变形时的电流时间曲线的示 意图； 0037 图6为本发明轨道监测装置第五实施例的轨道断裂时的电流时间曲线的示意图； 0038 图7为本发明轨道监测装置第六实施例的轨道受到温度变化影响时的电流时间曲 线的示意图； 0039 图8为本发明轨道监测装置控制方法第一实施例的流程示意图。 0040 附图标号说明： 0041 标号名称标号名称 100电容充放电回路V。

19、稳压电源 200电流检测模块A电流传感器 300信号分析模块 400报警系统 0042 本发明目的的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。 具体实施方式 0043 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。 参 考图1， 图1为本发明轨道监测装置第一实施例的结构示意图， 所述轨道监测装置包括： 稳压 电源V、 电流检测模块200及信号分析模块300。 0044 所述稳压电源V， 用于对并行的两条轨道进行供电， 以使两条轨道之间形成电容充 放电回路100。 0045 需要说明的是， 所述稳压电源V可设置为5V至36V(36V以下为安全电压， 。

20、不会对人 体产生伤害)， 例如： 采用18V电压施加在并行的两条轨道上， 可以覆盖约500公里的火车轨 道路线。 具体实施中， 考虑到火车轨道通常位于户外环境， 山区环境难以搭设电缆， 所述稳 压电源V可以为太阳能电池板。 0046 易于理解的是， 通过对两条轨道进行供电以形成电容充放电回路100， 参考图1， 由 于轨道之间没有金属连接物， 两条轨道为电容的两极板， 轨道之间的间距为电容的极距d0， 说明书 3/11 页 6 CN 111806518 A 6 对电容的两极板进行充电后， 若两极板之间的极距d0、 极板没有变化， 电容充放电回路100 中电流为0A。 而在轨道变形、 被覆盖、 。

21、断开或者裂开、 受温度影响膨胀或是收缩时， 极距d0或 者极板发生变化， 造成电容充放电， 电容充放电回路100产生了电流， 可通过所述电流的情 况对所述轨道的当前状态进行监测。 0047 所述电流检测模块200， 用于实时检测所述电容充放电回路100的当前电流信号， 并将所述当前电流信号输入至所述信号分析模块300。 0048 参考图1， 图1中所述电流检测模块200包含电流传感器A， 所述电流传感器A可以采 集所述电容充放电回路100中的当前电流信号， 所述电流检测模块200中还包含采集卡(图 中未示出， 但并不影响本实施例的解释说明)， 所述电流传感器A将所述当前电流信号输入 到所述采集。

22、卡中， 所述采集卡将所述当前电流信号以数字信号的形式输出到所述信号分析 模块300中。 0049 易于理解的是， 由于火车轨道设置的位置的特殊性， 不便于电连接， 所述电流检测 模块200还可以包含无线通信模块， 通过所述无线通信模块将所述当前电流信号通过无线 传输发送到设置在远方的信号分析模块300中。 0050 所述信号分析模块300， 用于记录接收到的所述当前电流信号的时间参数信息， 并 根据所述时间参数信息生成电流时间曲线。 0051 具体实施中， 所述信号分析模块300可以为上位机， 所述信号分析模块300在进行 信号分析的过程中， 可以实时地将监测数据展示给技术人员。 0052 所。

23、述信号分析模块300， 还用于根据所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状态。 0053 易于理解的是， 所述电流时间曲线在所述轨道没有异常的情况下， 均保持为电流 趋近于0A， 或者电流围绕0A进行小幅度的波动(轨道上有火车通过产生振动等造成波动)。 在轨道异常的情况下， 充放电电流产生差异。 0054 所述信号分析模块300， 还用于根据所述电流时间曲线获取电流变化率与电流幅 值。 所述信号分析模块300， 还用于在所述电流变化率大于等于电流变化率阈值或所述电流 幅值的超过电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态。 0055 需要说明的是， 轨道的变化包括： 轨道变形、 被覆盖、 断。

24、开或者裂开、 受温度影响膨 胀或是收缩。 对于受温度影响膨胀或者收缩造成轨道的变化， 通常不会造成轨道的损坏。 而 对于变形、 被覆盖、 断开或者裂开等状态， 严重情况下可能会导致火车行驶时出现事故。 对 应于不同的轨道变化设置有不同的电流变化率阈值及电流幅值阈值， 取其中最小值作为判 定所述轨道当前进入了异常状态的标准， 再根据各异常状态对应的电流变化率阈值及电流 幅值阈值对所述异常状态属于何种异常状态进行判断。 0056 易于理解的是， 由于存在不同的异常状态， 因此所述电流时间曲线也存在多种变 化， 可根据预设的异常状态对应的电流时间曲线与当前电流时间曲线进行比对， 以判断当 前的异常状。

25、态具体为何种状态， 以监测到所述轨道的当前状态。 0057 应当理解的是， 本实施例的装置相较于现有技术， 区别于视频监控技术需要大量 的现场采集设备， 本轨道监测装置可以覆盖的轨道长度大， 无需大量布置， 节约成本和能 源； 区别于视频编解码技术、 视频检索技术、 模式识别技术等视频处理技术， 本轨道监测装 置是根据现场电流传感器发出的电流信号进行信号分析的， 具有时效性高、 灵敏度高和响 应速度快的特点； 区别于其他类型的传感器信号容易受到温度波动的影响， 本轨道监测装 说明书 4/11 页 7 CN 111806518 A 7 置所采用的报警策略是比较当前电流随时间变化率与预设阀值的大小。

26、。 由于天气原因引发 的轨道温度变化过程缓慢， 因此引发电流变化率极低， 故而不影响本轨道监测装置。 0058 具体实施中， 一个信号分析模块300可以同时接收多个电流检测模块200传输的数 字信号形式的当前电流信号， 所述电流检测模块200对应一个电容充放电回路100。 因而， 一 个信号分析模块300可以通过所述电流时间曲线同时对多段火车轨道进行监测。 0059 本发明实施例通过上述装置为火车轨道进行通电以形成电容充放电回路， 通过电 流传感器检测所述电容充放电回路的当前电流， 并根据所述当前电流对所述轨道的状态进 行监测。 具有受温度影响低、 无需大规模布置传感器就能广范围监测轨道、 响。

27、应速度快等优 点， 节约了监测火车轨道的成本， 降低了布置火车轨道监测装置的难度。 0060 基于本发明的轨道监测装置第一实施例提出本发明轨道监测装置第二实施例， 参 考图2， 图2为本发明轨道监测装置第二实施例的结构示意图。 0061 所述轨道监测装置还包括报警系统400。 0062 所述信号分析模块300， 还用于在所述轨道的当前状态为异常状态时， 发送报警指 令至所述报警系统400。 0063 易于理解的是， 根据所述电流时间曲线， 可以获取到所述异常状态的起始时间， 结 合所述电流时间曲线包含的电流变化率、 电流幅值等信息， 可以获取到所述异常状态具体 为何种状态。 因而， 所述报警指。

28、令中具体可以包含所述异常状态为何种异常状态、 所述异常 状态的起始时间等信息。 进一步地， 还可以包含电流传感器A的设置位置及对应的火车轨道 位置。 0064 所述报警系统400， 用于根据所述报警指令进行报警。 0065 易于理解的是， 所述报警系统400进行的报警不限于通过声音信号、 光信号进行报 警， 还可以通过拨打技术人员电话或者向技术人员发送邮件进行报警， 以使技术人员能快 速了解到火车轨道当前进入了异常状态。 0066 所述信号分析模块300， 还用于在所述电流变化率大于第一充电电流变化率阈值 或所述电流幅值的超过第一充电电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态。 006。

29、7 所述信号分析模块300， 还用于根据所述电流时间曲线获取所述电流幅值的持续 时间， 在所述持续时间大于等于第一预设时间时， 判定所述异常状态为所述轨道被掩埋。 0068 参考图3， 图3为本发明轨道监测装置第二实施例的轨道被掩埋时的电流时间曲线 的示意图。 0069 需要说明的是， 本实施例中以稳压电源V的供电电压为36V为例进行说明。 初始状 态下， 由于稳压电源V为两侧轨道持续输入电荷， 因而在正常状态下轨道两侧也保持在36V 的电势差， 因而电容充放电回路100内无电流流动。 0070 需要说明的是， 山体滑坡、 暴雪或者大规模冰雹等自然灾害会造成火车轨道被大 面积覆盖， 本实施例中。

30、以山体滑坡为例进行说明。 0071 易于理解的是， 由于山体滑坡引发的土崩掩埋了轨道后， 尽管土石的电阻较大， 但 是远低于断路的电阻。 因此被掩埋后的轨道两侧， 由原先的断路状态变成了接通状态， 此时 回路内的电流由0A突然增大， 然后上升至一个稳定值。 用于掩埋轨道的土堆越厚， 回路内电 流上升越高。 通过比较电流幅值是否超过第一充电电流幅值阈值或者电流变化率是否大于 第一充电电流变化率阈值， 判断是否发生了异常状态。 说明书 5/11 页 8 CN 111806518 A 8 0072 易于理解的是， 由于轨道被覆盖后， 回路中的电流会持续在一个稳定值， 检测所述 稳定值的持续时间是否大。

31、于第一预设时间， 在大于第一预设时间时， 判定为山体滑坡引起 的轨道异常。 0073 需要说明的是， 最大充电电流I1越大， 也说明发生变形的位置L距离电源的距离越 近。 需要根据轨道允许的最大变形量对所述第一充电电流幅值阈值及所述第一充电电流变 化率阈值进行设置。 所允许的最大变形量越大， 所述第一充电电流幅值阈值及所述第一充 电电流变化率阈值越大。 0074 本发明实施例通过上述装置对山体滑坡、 暴雪或者大规模冰雹等自然灾害会造成 火车轨道被大面积覆盖的异常状态进行了检测， 根据其电流时间曲线的特征， 可以快速判 断出当前轨道的状态。 具有受温度影响低、 无需大规模布置传感器就能广范围监测。

32、轨道、 响 应速度快等优点， 节约了监测火车轨道的成本， 降低了布置火车轨道监测装置的难度。 0075 基于本发明的轨道监测装置第二实施例提出本发明轨道监测装置第三实施例， 参 考图4， 图4为本发明轨道监测装置第三实施例的轨道向内侧变形时的电流时间曲线的示意 图。 0076 所述信号分析模块300， 还用于在所述电流变化率大于第二充电电流变化率阈值 或所述电流幅值的超过第二充电电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态。 0077 所述信号分析模块300， 还用于根据预设内侧形变曲线对所述电流时间曲线进行 判定， 在所述电流时间曲线符合所述预设内侧形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道。

33、向内 侧变形。 0078 需要说明的是， 本实施例中以稳压电源V的供电电压为36V为例进行说明。 初始状 态下， 由于稳压电源V为两侧轨道持续输入电荷， 因而在正常状态下轨道两侧也保持在36V 的电势差， 因而电容充放电回路100内无电流流动。 0079 需要说明的是， 地震、 外侧撞击等情况会造成轨道向内侧变形， 本实施例中以地震 造成轨道向内侧变形为例进行说明。 0080 易于理解的是， 当由于地震等自然灾害引发了轨道向内侧变形时， 轨道之间原本 的间距d0变小了， 导致该段电容突然增大， 引发电源向轨道形成的电容充电， 从而可以通过 电流传感器A测得充电电流大幅度上升， 达到峰值时充电电。

34、流会呈下降趋势。 参考图4， 所述 电流时间曲线为先上升后下降的曲线， 最后当电容电荷量饱和后， 电流值重新回到初始 “0A” 状态。 充电电流峰值(即图中的最大充电电流I2)几乎没有持续时间。 因此所述预设内 侧形变曲线呈现为先上升后下降， 在图像中， 曲线与坐标轴形成近似三角形的形状。 0081 基于第二实施例， 所述第二充电电流变化率阈值及第二充电电流幅值阈值同样根 据轨道允许的最大变形量得到。 所允许的最大变形量越大， 第二充电电流变化率阈值及第 二充电电流幅值阈值越大。 0082 需要说明的是， 采集到的最大充电电流I2的大小， 可以判断变形轨道的长度： 轨道 变形量越大， 发生变形。

35、的轨道越长， 最大充电电流I2幅值越大， 充电持续时间t2也越长。 最 大充电电流I2越大， 也说明发生变形的位置L距离电源的距离越近。 0083 本发明实施例通过上述装置对地震、 外侧撞击等情况会造成轨道向内侧变形的异 常状态进行了检测， 根据其电流时间曲线的特征， 可以快速判断出当前轨道的状态。 具有受 温度影响低、 无需大规模布置传感器就能广范围监测轨道、 响应速度快等优点， 节约了监测 说明书 6/11 页 9 CN 111806518 A 9 火车轨道的成本， 降低了布置火车轨道监测装置的难度。 0084 基于本发明的轨道监测装置第二实施例提出本发明轨道监测装置第四实施例， 参 考图。

36、5， 图5为本发明轨道监测装置第四实施例的轨道向外侧变形时的电流时间曲线的示意 图。 0085 所述信号分析模块400， 还用于在所述电流变化率大于第一放电电流变化率阈值 或所述电流幅值的超过第一放电电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态。 0086 所述信号分析模块400， 还用于根据预设外侧形变曲线对所述电流时间曲线进行 判定， 在所述电流时间曲线符合所述预设外侧形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道向外 侧变形。 0087 需要说明的是， 本实施例中以稳压电源V的供电电压为36V为例进行说明。 初始状 态下， 由于稳压电源V为两侧轨道持续输入电荷， 因而在正常状态下轨道两侧也保。

37、持在36V 的电势差， 因而电容充放电回路100内无电流流动。 0088 需要说明的是， 地震等情况会造成轨道向外侧变形， 本实施例中以地震造成轨道 向外侧变形为例进行说明。 0089 易于理解的是， 当由于地震等自然灾害引发了轨道向外侧变形时， 轨道之间原本 的间距d0增大了， 导致该段电容突然减小， 引发轨道向电源形成的电容放电， 从而可以通过 电流传感器A测得放电电流大幅度上升， 达到峰值时放电电流会呈下降趋势。 参考图5， 所述 电流时间曲线为先下降后上升的曲线(放电电流表示在纵轴的负方向上， 曲线呈现先下降 后上升， 但放电电流的值的先上升后下降)， 最后当电容放电结束后， 电流值重。

38、新回到初始 “0A” 状态。 放电电流峰值(即图中的最大放电电流I3)几乎没有持续时间。 因此所述预设外 侧形变曲线呈现为先下降后上升， 在图像中， 曲线与坐标轴形成近似三角形的形状。 0090 基于第二实施例， 所述第一放电电流变化率阈值及第一放电电流幅值阈值同样根 据轨道允许的最大变形量得到。 所允许的最大变形量越大， 第一放电电流变化率阈值及第 一放电电流幅值阈值越大。 0091 需要说明的是， 采集到的最大放电电流I3的大小， 可以判断变形轨道的长度： 轨道 变形量越大， 发生变形的轨道越长， 最大放电电流I3幅值越大， 放电持续时间t3也越长。 最 大放电电流I3越大， 也说明发生变。

39、形的位置L距离电源的距离越近。 0092 本发明实施例通过上述装置对地震等情况会造成轨道向外侧变形的异常状态进 行了检测， 根据其电流时间曲线的特征， 可以快速判断出当前轨道的状态。 具有受温度影响 低、 无需大规模布置传感器就能广范围监测轨道、 响应速度快等优点， 节约了监测火车轨道 的成本， 降低了布置火车轨道监测装置的难度。 0093 基于本发明的轨道监测装置第二实施例提出本发明轨道监测装置第五实施例， 参 考图6， 图6为本发明轨道监测装置第五实施例的轨道断裂时的电流时间曲线的示意图。 0094 所述信号分析模块400， 还用于在所述电流变化率大于第二放电电流变化率阈值 或所述电流幅值。

40、的超过第二放电电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态。 0095 所述信号分析模块400， 还用于根据预设断裂形变曲线对所述电流时间曲线进行 判定， 在所述电流时间曲线符合所述预设断裂形变曲线时， 判定所述异常状态为轨道断裂。 0096 需要说明的是， 本实施例中以稳压电源V的供电电压为36V为例进行说明。 初始状 态下， 由于稳压电源V为两侧轨道持续输入电荷， 因而在正常状态下轨道两侧也保持在36V 说明书 7/11 页 10 CN 111806518 A 10 的电势差， 因而电容充放电回路100内无电流流动。 0097 易于理解的是， 当某段轨道出现裂纹时， 该段电容的有效面。

41、积减小， 导致由轨道形 成的电容减小， 引发轨道形成的电容向电源充电， 从而可以通过电流传感器A测量回路中的 放电电流。 参考图6， 电流幅值先上升后降低， 最后当电容放电结束后， 电流值重新回到初始 “0A” 状态。 所述预设断裂形变曲线呈现为先下降后上升， 在图像中， 曲线与坐标轴形成近似 三角形的形状。 0098 需要说明的是， 通过观测最大放电电流I4和放电持续时间t4的大小， 可以判断裂 纹的大小和生长位置： 最大放电电流I3的幅值越大， 放电持续时间t4越大， 裂纹越大， 裂纹 的生长位置L距离电源越近。 0099 需要说明的是， 在轨道裂纹和断裂的情况下， 根据轨道允许的裂纹深度。

42、第二放电 电流变化率阈值及第二放电电流幅值阈值进行设置， 所允许的最大裂纹深度越大， 第二放 电电流变化率阈值及第二放电电流幅值阈值越大。 0100 本发明实施例通过上述装置对轨道裂纹或断裂进行了检测， 根据其电流时间曲线 的特征， 可以快速判断出当前轨道的状态。 具有受温度影响低、 无需大规模布置传感器就能 广范围监测轨道、 响应速度快等优点， 节约了监测火车轨道的成本， 降低了布置火车轨道监 测装置的难度。 0101 基于本发明的轨道监测装置第二实施例提出本发明轨道监测装置第六实施例， 参 考图7， 图7为本发明轨道监测装置第六实施例的轨道受到温度变化影响时的电流时间曲线 的示意图。 01。

43、02 所述信号分析模块400， 还用于根据预设温度形变曲线对所述电流时间曲线进行 判定， 在所述电流时间曲线符合所述预设温度形变曲线时， 判定所述异常状态为温度变化， 并判定所述异常状态为无需进行报警的异常状态。 0103 需要说明的是， 本实施例中以稳压电源V的供电电压为36V为例进行说明。 初始状 态下， 由于稳压电源V为两侧轨道持续输入电荷， 因而在正常状态下轨道两侧也保持在36V 的电势差， 因而电容充放电回路100内无电流流动。 0104 当某段轨道出现温度变化以及雨雪时， 该段电容的有效面积减小， 导致由轨道形 成的电容减小， 引发轨道形成的电容向电源充电， 从而可以通过电流传感器。

44、A测得变化十分 缓慢的放电电流。 温度上升时， 轨道组成的电容其漏电量增加， 电容向电源放电。 但由于温 度上升引发的电容漏电量很小， 所以回路中的放电电流变化非常缓慢。 当温度上升结束时， 电容停止向电源放电。 当温度开始降低时， 电源开始向电容充电。 同理， 当出现雨雪时， 电容 两极的导电性增大， 电源开始慢慢向电容充电， 过程十分缓慢。 所以当灵敏电流计监测到回 路出现十分缓慢的充放电现象， 表明该路段轨道出现温度变化或者雨雪天气， 无需报警。 所 述预设温度形变曲线为电流变化缓慢的曲线。 0105 本发明实施例通过上述装置对轨道受温度影响的状态进行了检测， 排除温度变化 下的异常报警。

45、。 具有受温度影响低、 无需大规模布置传感器就能广范围监测轨道、 响应速度 快等优点， 节约了监测火车轨道的成本， 降低了布置火车轨道监测装置的难度。 0106 为实现上述目的， 基于本发明轨道监测装置， 还提出一种轨道监测装置控制方法。 0107 参考图8， 图8为本发明轨道监测装置控制方法第一实施例的流程示意图。 0108 所述轨道监测装置控制方法包括： 说明书 8/11 页 11 CN 111806518 A 11 0109 步骤S10： 稳压电源对并行的两条轨道进行供电， 以使两条轨道之间形成电容充放 电回路。 0110 需要说明的是， 所述稳压电源可设置为5V至36V(36V以下为安。

46、全电压， 不会对人体 产生伤害)， 例如： 采用18V电压施加在并行的两条轨道上， 可以覆盖约500公里的火车轨道 路线。 具体实施中， 考虑到火车轨道通常位于户外环境， 山区环境难以搭设电缆， 所述稳压 电源可以为太阳能电池板。 0111 易于理解的是， 通过对两条轨道进行供电以形成电容充放电回路， 参考图1， 由于 轨道之间没有金属连接物， 两条轨道为电容的两极板， 轨道之间的间距为电容的极距d0， 对 电容的两极板进行充电后， 若两极板之间的极距d0、 极板没有变化， 电容充放电回路中电流 为0A。 而在轨道变形、 被覆盖、 断开或者裂开、 受温度影响膨胀或是收缩时， 极距d0或者极板 。

47、发生变化， 造成电容充放电， 电容充放电回路产生了电流， 可通过所述电流的情况对所述轨 道的当前状态进行监测。 0112 步骤S20： 电流检测模块实时检测所述电容充放电回路的当前电流信号， 并将所述 当前电流信号输入至信号分析模块。 0113 参考图1， 图1中所述电流检测模块包含电流传感器， 所述电流传感器可以采集所 述电容充放电回路中的当前电流信号， 所述电流检测模块中还包含采集卡(图中未示出， 但 并不影响本实施例的解释说明)， 所述电流传感器将所述当前电流信号输入到所述采集卡 中， 所述采集卡将所述当前电流信号以数字信号的形式输出到所述信号分析模块中。 0114 易于理解的是， 由于。

48、火车轨道设置的位置的特殊性， 不便于电连接， 所述电流检测 模块还可以包含无线通信模块， 通过所述无线通信模块将所述当前电流信号通过无线传输 发送到设置在远方的信号分析模块中。 0115 步骤S30： 所述信号分析模块记录接收到的所述当前电流信号的时间参数信息， 并 根据所述时间参数信息生成电流时间曲线。 0116 具体实施中， 所述信号分析模块可以为上位机， 所述信号分析模块在进行信号分 析的过程中， 可以实时地将监测数据展示给技术人员。 0117 步骤S40： 所述信号分析模块根据所述电流时间曲线监测所述轨道的当前状态。 0118 易于理解的是， 所述电流时间曲线在所述轨道没有异常的情况下。

49、， 均保持为电流 趋近于0A， 或者电流围绕0A进行小幅度的波动(轨道上有火车通过产生振动等造成波动)。 在轨道异常的情况下， 充放电电流产生差异。 0119 所述信号分析模块， 还用于根据所述电流时间曲线获取电流变化率与电流幅值。 所述信号分析模块， 还用于在所述电流变化率大于等于电流变化率阈值或所述电流幅值的 超过电流幅值阈值时， 判定所述轨道的当前状态为异常状态。 0120 需要说明的是， 轨道的变化包括： 轨道变形、 被覆盖、 断开或者裂开、 受温度影响膨 胀或是收缩。 对于受温度影响膨胀或者收缩造成轨道的变化， 通常不会造成轨道的损坏。 而 对于变形、 被覆盖、 断开或者裂开等状态，。

50、 严重情况下可能会导致火车行驶时出现事故。 对 应于不同的轨道变化设置有不同的电流变化率阈值及电流幅值阈值， 取其中最小值作为判 定所述轨道当前进入了异常状态的标准， 再根据各异常状态对应的电流变化率阈值及电流 幅值阈值对所述异常状态属于何种异常状态进行判断。 0121 易于理解的是， 由于存在不同的异常状态， 因此所述电流时间曲线也存在多种变 说明书 9/11 页 12 CN 111806518 A 12 化， 可根据预设的异常状态对应的电流时间曲线与当前电流时间曲线进行比对， 以判断当 前的异常状态具体为何种状态， 以监测到所述轨道的当前状态。 0122 应当理解的是， 本实施例的装置相较。