一种转辙机故障预警系统的制作方法

1.本发明属于故障检测领域，具体涉及一种转辙机故障预警系统。


背景技术：

2.转辙机是铁路车站联锁系统中的一项重要基础设备，也是道岔转换系统中的一个重要设备。随着城市轨道交通的快速发展，列车运行速度的不断提高、载重增加、密度加大，道岔的承载压力要求也在不断提高。这些变化也带来了道岔转换系统技术的发展。但道岔密贴检查却仍沿用人工定期巡检、依靠目测判定、调整检查柱检测面与表示杆缺口间隙的老方法。如何能自动地对道岔密贴强度进行动态监测、及时掌握缺口间隙变化信息，
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直是保证铁路运输安全的重要课题。转辙机表示缺口间隙大小的变化，反映了道岔密贴强度的变化，通过对转辙机检查柱二侧表示缺口的间隙状态进行实时监测，可掌握道岔密贴强度的大小，及时预警可提高轨道交通运行效率，对道岔及转换设备的安全运行起到十分重要的作用。
3.目前市场上虽已有多种表示缺口智能检测方法，但普遍还存在检测传感头易磨损、不太直观的缺陷。另外，对于电液型转辙设备来说，有几个重要的固有特点对日常维护至关重要，比如油箱缺油导致电液转辙机液压系统无法正常工作、油缸压力能表示道岔阻力的变化、转换次数能确定电液转辙机保养的周期、转换时间能反映转辙机转换系统的效率。而目前信号维护人员只能上现场去人工测试，既麻烦，又耗时耗力，还增加信号工上道的人身伤亡风险。铁路道岔转换设备作为列车运行中重要的铁路信号设备，成为铁路运营安全的主要焦点之一一,是保障列车安全运行不可缺少的组成部分。然而铁路道岔转换设备的健康衰退往往成为导致事故的安全隐患，需要更有计划和针对性的开展维护维修工作。目前道岔转换设备的监测手段主要依靠信号集中监测系统中的转辙机动作功率、电流数据曲线，以及缺口监测中的缺口值、缺口图像、油压、油位和温湿度等状态参数。这种方式取决于人工的经验，难以满足道岔转换设备复杂的工作环境需求和故障快速定位并修复的铁路运营维护需求。为此，需要一种转辙机故障预警系统，来采集各种数据进行分析，提前做到故障诊断预警。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种转辙机故障预警系统，提高了人员安全性、通过远程预警及时发现设备异常。
5.为了实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：
6.一种转辙机故障预警系统，包括：数据平台层、专家系统层、数据传输层、感知层；所述感知层与所述数据传输层相连接，其中，所述感知层用于获取道岔状态信息，所述数据传输层与所述数据平台层通过tpc/ip相连接；所述数据平台层与所述专家系统层相连接；所述数据传输层采用转辙机缺口监测系统对所述道岔状态信息进行传输；所述数据平台层包括：数据通信模块、用户管理模块、数据存储与处理模块、分析统计模块、远程控制模块、
个人事务模块、sql数据库模块、决策及预警模块。
7.优选地，所述感知层包括：摄像头、位移传感器、油压传感器、油位传感器、振动传感器、温湿度传感器、功率传感器、扭力传感器、电流传感器。
8.进一步说明，所述摄像头、所述位移传感器、所述温湿度传感器、所述功率传感器、所述电流传感器、所述振动传感器、所述油压传感器、油位传感器均设置在转辙机内部；所述扭力传感器设置在所述转辙机外部。
9.优选地，所述数据平台层通过云服务器实现。
10.优选地，所述数据传输层采用电力载波、can总线、adsl、无线传输、nb
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iot、光纤对所述道岔状态信息进行传输。
11.优选地，所述数据平台层通过c/s模块、b/s模块、数据库模块对所采集的所述道岔状态信息进行分析。
12.优选地，所述专家系统层包括：知识库模块、数据库模块、知识获取机制模块、人机交互界面模块、推理机模块、解释机制模块。
13.进一步说明，所述人机交互界面模块与所述知识获取机制模块相连接；所述知识获取机制模块与所述知识库模块相连接，所述知识库模块与所述推理机模块相连接，所述推理机模块与所述数据库模块模块相连接，所述数据库模块与所述解释机制模块相连接；所述解释机制模块与所述人机交互界面模块相连接。
14.进一步说明，所述人机交互界面模块包括：专家模块、用户模块。
15.与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
16.1.本发明能够进行远程预警，从而提高提高人员安全性通过系统全天候自动对道岔设备进行巡检，实现安全隐患排查及时预警。减少了信号维护人员日常巡检所必须的上道时间，尤其是避免了恶劣天气下室外工作的不利因素，降低了信号作业人员上道作业的人身伤亡风险。
17.2.本发明通过远程预警及时发现设备异常，本发明自动分析转辙机缺口值及其他运行参数的变化趋势、采集的转辙机扳动时油压变动曲线,能真实有效地反映转辙机的状态，为实现转辙机状态修提供了技术手段和科学依据。同时，大大提高设备运转率、提升设备运行质量及运行的安全稳定性。
18.3.本发明自动采集数据提高工作效率，能自动地记录转辙机运行中的各种参数,采集的数据量比人工采集方式不仅多且全面，而且更加节约时间。能显著的提高日常巡检时间。
19.4.本发明通过网络化管理便于融入整个铁路管理系统，通过本发明实现各工区可以有针对性地安排转辙机的维护工作，节约了很多管理成本和无谓的消耗。同时提高转辙机监测及预警系统管理的便利化和有效性，也有利于将本系统融入整个铁路调度系统，提高铁路运行效率。
附图说明
20.图1为本发明一种转辙机故障预警系统的框架图；
21.图2为本发明一种转辙机故障预警系统的专家系统结构图。
具体实施方式
22.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特征细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
23.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
24.在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
25.应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
26.在本技术所提供的实施例中，应理解，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。
27.结合附图1
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2，本发明提供一种转辙机故障预警系统，包括：数据平台层、专家系统层、数据传输层、感知层；感知层用于获取道岔状态信息，感知层与数据传输层相连接，数据传输层与数据平台层通过tpc/ip相连接；数据平台层与专家系统层相连接；数据传输层采用转辙机缺口监测系统对道岔状态信息进行传输。
28.感知层作为前端道岔状态信息感知单元，将由摄像头、表示杆位移传感器、转换力传感器、密贴力传感器、电流传感器、电压传感器、温湿度传感器、油压传感器、油位传感器、振动传感器、功率传感器、扭力传感器构成，可直接或间接实现缺口视频图像监测、转换力监测、转换电流监测、温湿度监测、油压油位监测、振动状况监测等。全部传感器由于应用于室外道岔设备附近，由于工作环境恶劣，电磁干扰严重，同时传感器不能影响被测设备运行和正常行车，需要对提高传感器的安全性与可靠性。
29.进一步说明，在感知层中还设有硬件看门狗，提高系统的可维护性，增加容错处理，防止死机和跑飞。
30.进一步说明，摄像头、位移传感器、温湿度传感器、功率传感器、电流传感器、振动传感器、油压传感器、油位传感器均设置在转辙机内部；扭力传感器设置在转辙机外部。所有传感器均要按工业级或军工级标准选用。
31.进一步说明，转辙机内安装的传感器，采用绑扎、缠绕管等方式，摄像头则采用一体悬挂式不锈钢支架及防松螺帽加螺纹紧固胶进行可靠安装，保证传感器不会由于松动或脱落影响转辙机正常动作。转辙机外安装的传感器，采用不锈钢支架加以固定安装，并与铁轨保持安全距离，同时安装防护罩、电气接地等预以保护。
32.进一步说明，由于周围电磁环境极为复杂，为了防止电磁干扰，采用内置隔离式电
源模块和共模滤波技术，保护各传感器，以有效降低电磁干扰。
33.进一步说明，采用配置防雷模块、过压、短路保护器、隔离变压器及扼流圈等技术，保护传感器的运行安全；同时采用非接触式安装确保传感器一旦出现故障，不会影响转辙机的主体功能。也不会损坏传感器和采集设备，保证系统工作可靠性。
34.进一步说明，摄像头采用微型摄像头，位移传感器为表示杆位移传感器。
35.数据传输层包括：道岔信息采集单元和无线通信单元。采集单元提供模拟量、数字量采集和多种工业通信总线接口，与感知层各传感器进行通信，获取道岔相应状态参数，通过通信单元与云平台或专用终端进行双向通信，传输方式如下：
36.1.采用电力载波、can总线、adsl、无线传输(4g/5g)、nb
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iot及光纤传输等技术实现各传感器、采集分机、通信转换器、室内监测主机、云平台服务器及数据中心之间的数据通信与电力供应。
37.2.采用高强度铝合金整体制造技术、硅橡胶密封及同轴电缆密封接头等确保采集分机和通信转换器的整体电磁兼容防护，同时三防等级分别达到ip54和ip67级。
38.3.采集单元采用单片机技术，搭载arm9和双核视频处理引擎的处理器，具备较强的本地处理能力，确保数据正确性的同时减轻通信带宽压力，如图：像识别、视频压缩、时频计算、自动触发、协议转换和状态自检等功能，可实现监测项点的灵活配置和兼容扩展；
39.4.通信单元兼容多种通信方式，与云平台通信时根据数据量大小选择4g/5g或nb
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iot，确保通信链路最优的同时，提升系统可用性。
40.数据平台层包括：数据通信模块、用户管理模块、数据存储与处理模块、分析统计模块、远程控制模块、个人事务模块、sql数据库模块、决策及预警模块；数据平台层可实现数据实时传输、数据显示、存储、统计、分析、远程通信、通信状态监测、安全防护和决策预警等功能。
41.进一步说明，数据平台层通过云服务器实现。
42.进一步说明，数据平台层通过c/s模块、b/s模块、数据库模块对所采集的道岔状态信息进行分析。
43.专家系统层：是道岔转换设备故障诊断与预警系统的核心大脑，通过数据平台层获取道岔状态数据，结合专家知识库、机器学习等技术实现数据分析、曲线生成、报警预警、故障诊断、趋势预测、概率分析和维修建议等功能。
44.进一步说明，专家系统层包括：知识库模块、数据库模块、知识获取机制模块、人机交互界面模块、推理机模块、解释机制模块，人机交互界面模块与知识获取机制模块相连接；知识获取机制模块与知识库模块相连接，知识库模块与推理机模块相连接，推理机模块与数据库模块模块相连接，数据库模块与解释机制模块相连接；解释机制模块与人机交互界面模块相连接，其中，人机交互界面模块包括：专家模块、用户模块。
45.最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前叙述实施对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。