專利名稱：：一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置及其地面在線監測方法
技術領域：
：本發明涉及一種鐵路鋼軌裂紋地面在線監測技術，尤其是一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置及其地面在線監測方法，屬于機械故障檢測與診斷技術范疇，主要用于對鐵路鋼軌的裂紋故障以沖擊檢測分析技術實現地面監測之用，借助于行進中列車的車輪重力作用誘發故障沖擊進行在線監測、診斷，以期及時發現故障、引導維修，防止斷軌引發的災難性事故。技術背景現有鐵路鋼軌斷、裂監測裝置，分為靜態監測與動態監測兩大類型。靜態監測技術是由人工操作某種檢測裝置沿著鋼軌表面進行連續接觸性監測實現的；動態監測是將監測裝置安裝在專用監測車上，讓監測車以較慢的速度行駛，用監測儀器對鋼軌表面進行連續接觸性監測實現的；用于上述兩類檢測的技術有磁探傷技術、電渦流技術等。其優點是能直接評價軌道的組織結構的連續性，數據直觀，在發現可疑點后可以(停車)定點監測，可以人工參與識別監測發現的鋼軌接縫等"正常斷裂"，可以使人工立即確認斷裂點而不必通過監測裝置確認斷裂點的里程坐標等。其缺點是監測速度緩慢、不能與該線路的運營正常行車速度匹配，需安排專用檢道車或檢測時間進行，必須停止正常線路運營，影響生產，造成經濟損失；要么需要人工在兩列車通過時間的運行間隔中進行人工檢測，但因為列車頻繁通過，可用于監測的時間很短；操作中將監測設備搬上、搬下軌道的時間、加上保障人身安全的避讓時間，余下的監測時間僅剩幾分鐘，還難免發生設備、人身的重大事故；而造成這種局面的關鍵因素是監測技術的監測速度慢。鑒于現有的上述監測技術速度慢，不可能頻繁監測，而重載鐵路的鋼軌斷裂可能在兩次檢測的時間間隔中發生并發展到造成事故狀態，因此，本發明人提出了專利申請號為200710034542.0的"一種鋼軌斷裂車載非接觸快速監測技術"，提出高速的、能夠在運營列車的機車或車廂上安裝的、能夠實時地頻繁地監測鋼軌狀態的新技術。其中最新穎的監測技術，雖然解決了快速、非接觸監測診斷問題，卻還存在著管理問題，因為安裝上述監測裝置的普通機車、客車等都不屬于軌道維修部門管理，存在著部門之間的數據傳送等因素造成的延誤甚至失誤。因此軌道管理、維修部門迫切要求設計從地面直接對軌道進行監測的、在線的、快速的、頻繁的、無人值守的、自動化的、由軌道維修基層部門直接掌控的軌道裂紋監測裝置。
發明內容本發明的目的旨在提出一種能在地面實現鋼軌裂紋在線監測的裝置及監測方法，既摒棄傳統進行鋼軌裂縫監測技術存在的技術缺陷、提高監測的可靠性，同時也減輕操作工人的工作強度。本發明的上述目的通過以下方式實現一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置，其特征在于該地面在線監測裝置包括在每個工務基站的被監測的鐵路兩條鋼軌下方安裝的故障監測傳感器組1、在鐵路軌道旁安裝的車型車速傳感器組2，并將上述故障監測傳感器組1和車型車速傳感器組2的信號接到設置在軌道邊的對應軌邊處理器組3，再通過信號傳輸總線4，將上述信號傳輸到與工務基站對應設置的診斷基站的主機5進行信號處理和故障診斷。所述的故障監測傳感器組l由沿行車方向的一根鋼軌上安裝n個間距相等的故障檢測傳感器1-Zi…1-Zn組成，同時在與該根道軌匹配的另一鋼軌上也沿行車方向安裝的n個間距相等的故障監測傳感器l-yi…l-yn;所述同一根鋼軌上的兩相鄰故障檢測傳感器的間距應等于或小于故障監測傳感器所能探測的有效距離LT;在上述兩組故障監測傳感器附近，在鋼軌旁邊，沿行車方向安裝n+l個車型車速傳感器2o-n;在故障監測傳感器、車型車速傳感器附近的鐵路左邊或者右邊，沿行車方向安裝組成軌邊處理器組3的各個軌邊處理器3";并將每個軌邊處理器30-n與對應的故障監測傳感器1-n…l-Zn、l-yl…1-yn及車型車速傳感器2Q-n;通過信號傳輸總線4將各軌邊處理器串聯連接起來，并最終與進行來車監測、信號切換、信號采集診斷基站主機5相連。所述總線4含有接到每一個軌邊處理器3和診斷基站主機5的電源線VDD，電源地線GND，主機指令通信線485A、485B;車型車速通信Xi、X2總線，故障監測信號模擬傳輸總線A、B、C、D。診斷基站主機5的數據處理環節，含有與四對模擬傳輸總線A、B、C、D的信號連接的四個共振解調器51A、51B、51C、51D，共振解調器輸出的四個信號分別接到四個同步采集的AD變換器52A、52B、52C、52D，所述AD變換器將采集的數據傳送給計算機53的數據處理系統，獲取各傳感器監測的"沖擊信號時間序列"；車型車速傳輸總線Xi/X2連接到計算機，計算機通過IO端口監測車型車速脈沖，獲取所通過列車的"車輪通過時間脈沖序列"；由計算機53內裝的故障診斷專家系統根據所獲的"沖擊信號時間序列"和"車輪通過時間脈沖序列"實現故障診斷。依托于上述鋼軌裂紋地面在線監測裝置的在線檢測方法，是通過控制軌邊處理器并實現故障監測信號切換的；具體過程如下a)在沒有列車通過本監測基站時，則命令軌邊處理器3-0和3-1處于"值守"狀態軌邊處理器3-0把車型車速傳感器2-0的信號接到車型車速通信總線Xi、X2，軌邊處理器3-1把故障監測傳感器l-zi、1-Yl信號接到故障監測信號傳輸線A、B，等待來車；b)在列車到達車速傳感器2-0時，診斷主機一面記錄列車車輪通過車型車速傳感器2-0的"車輪通過時間脈沖序列"，同時接收經傳輸總線A、B傳輸來的1-Zl、l-Yl信號；c)在列車已經通過車型車速傳感器2-0后，診斷基站主機5命令軌邊處理器3-0將車型車速傳感器2-0脫離通信總線XKX2;命令軌邊處理器3-l把車型車速傳感器2-1信號接到通信總線XkX2，命令軌邊處理器3-2將軌道故障監測傳感器1-z2、1-y2信號接到模擬總線C、D;并繼續接收由軌邊處理器3-1的軌道故障檢測傳感器卜z1、卜y1經傳輸總線A、B傳來的信號；d)—旦列車進入與軌邊處理器3-1匹配的的車型車速傳感器2-1位置，則立即檢測軌邊處理器3-2經模擬傳輸總線C、D傳輸的故障檢測傳感器l-z2、l-y2獲得的軌道的故障沖擊信號；e)在列車通過車型車速傳感器3-l后，立即停止對傳輸總線A、B信號的檢測，并命令軌邊處理器3-1斷開與故障檢測傳感器l-Zi、l-Yi聯系，由軌邊處理器3-3將軌道故障檢測傳感器l-Z3、l-Y3的信號接到傳輸總線A、B;f)依此類推，直到列車通過車型車速傳感器3-n后，停止信號采集。監測方法利用列車在兩個車型車速傳感器之間的路程LT'中基本勻速通過且車速變化不大于2%的條件下，對故障監測傳感器接受的既含有車輪可能存在的故障信號，也含有軌道可能存在的故障信號構成的組合沖擊信號，運用診斷基站主機5的故障診斷專家系統軟件剔除列車車輪的故障信號獲取軌道故障信號并，其具體方法是診斷基站主機5利用設置在軌道的列車進入端加裝的車型車速傳感器2，接收在每一個車輪通過它的監測區時發出的一個脈沖，獲得到"車輪通過時間脈沖序列"，同時計算出每個車輪對應的脈沖之間的時間間隔比，與儲存在診斷基站主機5數據庫中的形形色色的機車、動車、車輛數據庫中各型車的"車輪軸軸距數據比"做比較識別；如果發現車輪對應的脈沖之間的時間間隔比等于某型車W的車輪軸軸距數據比，則識別出當前通過的車型即是數據庫中的車型W;取出該車型W的軸距數據，除以車型車速傳感器監測到的相應脈沖之間的時間間隔，則得到列車通過的車速V;同時運用列車通過軌道上與車型車速傳感器的距離為LG的故障點時，診斷基站主機5通過上述控制、切換而采集得到的"沖擊信號時間序列"中，從時間T4G/V開始，必然出現與"車輪通過時間脈沖序列"一一對應的規律；或者對于所獲得的"沖擊信號時間序列"，應用非轉運動機械故障診斷系統和方法提出的"相對積函數"技術，對"車輪通過時間脈沖序列"/7r^進行時間滑動處理，則必然在滑動到時間T=LG/V時，出現列車M個車輪都發現"沖擊信號時間序列"/i丫^中的軌道故障數據序列D(T)二1:"。|/i(,+r)/2(,)+c|由于式中T是在"沖擊信號時間序列"/i丫^中，所有車輪的"車輪通過時間脈沖序列"/76^都能從中發現故障信號時，距列車第一個車輪通過相應車型車速傳感器的時間T=LG/V，從而計算得到故障點距車型車速傳感器的距離是LG二TV;同時，在該式中實現了車輪故障的剔除。根據以上技術方案提出的這種種鋼軌裂紋地面在線監測裝置及其在線監測方法，既不用專門的監測車輛，也不用專門安排監測人員對鋼軌進行沿線實地的檢査，只要在軌道管理、維修部門的室內監控下就能及時快速地發現管轄路段的道軌的損壞情況，為快速、準確發現路軌的損壞提高整個鐵路動脈的安全、快速運行提供了技術支持。附圖1為本發明裝置的整體裝置配置示意圖；附圖2為診斷主機的數據處理框圖；附圖3為6軸車通過軌道故障點1的監測仿真圖；附圖4為6軸車通過軌道故障點2的監測仿真圖；附圖5為3輛6軸車掛接的列車通過軌道故障點2的監測仿真圖。圖中1-故障檢測傳感器組2-車型車速傳感器組3-軌邊處理器組4-信號傳輸總線5-診斷基站主機具體實施方式實施例1這種鋼軌裂紋地面在線監測裝置，其具體結構如下在每個工務基站的被監測的鐵路兩條鋼軌下方安裝故障監測傳感器組1，在鐵路軌道旁安裝車型車速傳感器組2，把傳感器組l、2的信號接到相應的軌邊處理器組3，再通過信號傳輸總線4，將信號傳輸到與工務基站內對應設置的診斷基站的主機5進行信號處理和故障診斷。(見附圖1)。從鐵道管理基站所管轄的鐵路的入口處開始，按照行車方向，在左右兩條無縫道軌下方安裝故障監測傳感器組1，左軌道安裝的n個故障監測傳感器的編號為l-Zi、1-Z2、卜Z3……l-zn，右軌道安裝的n個故障監測傳感器的編號為1-Yl、1-Y2、l-Y3……1-Yn，從廣n的每兩個傳感器之間的距離相等，并等于或小于故障監測傳感器所能探測的有效距離LT，例如LT^500m，對應基站管理軌道的長度LZ，例如LZ=10km，則每條軌道安裝的故障監測傳感器數量N=INT(LZ/LT)+l=10k/500+l=21，為了實現故障監測傳感器均勻分布，則有LT，=LZ/N;其中，l-ZO、1-Y0號傳感器不安裝；在左或右軌道旁邊，在故障監測傳感器附近，安裝n+l=21個車型車速傳感器組2，其依次的序編號為車型車速傳感器2-0、2-1、2-2……2-20;在故障監測傳感器、車型車速傳感器附近的鐵路左邊或者右邊，安裝軌邊處理器組3，其依次編號為軌邊處理器處理器3-0、3-1、3-2……3-20;每個軌邊處理器，如3-n，還接入對應的故障監測傳感器1-Zn、1-Yn和車型車速傳感器2-n;用信號傳輸總線4將各軌邊處理器串聯連接起來，并最終接到診斷基站主機5進行來車監測、信號切換、信號采集和軌道故障診斷。所述信號傳輸總線4含有接到每一個軌邊處理器3和診斷基站主機5的下列信號線電源線VDD，電源地線GND，主機指令通信線485A、485B;車型車速通信總線Xi、X2，故障監測信號傳輸模擬總線A(含有A+/A-)、8(含有8+/8-)、c(含有c+a:-)、d(含有d+a)-)。診斷主機的數據處理環節框圖如圖2，含有與4對模擬傳輸總線A(含有A十/A-)、B(含有B+ZB-)、C(含有C+A:-)、D(含有D+ZD-)的信號連接的4個共振解調器分別是51A、51B、51C、51D，共振解調器輸出的四個信號分別接到四個同步采集的AD變換器分別是52A、52B、52C、52D，AD變換器將采集的數據傳送給計算機53的數據處理系統，獲取個傳感器監測的"沖擊信號時間序列"；車型車速傳輸總線Xi/X2連接到計算機，計算機通過IO端口監測車型車速脈沖，獲取通過列車通過的"車輪通過時間脈沖序列"；計算機53內裝的故障診斷專家系統根據所獲的"沖擊信號時間序列"和"車輪通過時間脈沖序列"按照上述的方法實現故障診斷如下。基站診斷裝置是以如下方式監測、控制軌邊處理器并實現故障監測信號切換的a)如果沒有列車通過本監測基站，則命令軌邊處理器3-0和3-1處于"值守"狀態軌邊處理器3-0把車型車速傳感器2-0的信號接到車型車速通信總線Xi、X2，軌邊處理器3-l把故障監測傳感器l-zi、l-Yi信號接到故障監測信號傳輸線A、B，等待來車；b)當列車到達車速傳感器2-0時，診斷基站主機一面記錄列車車輪通過車型車速傳感器2-0的"車輪通過時間脈沖序列"，同時接收經傳輸總線A、B傳輸來的故障監測傳感器1-zi、1-yi的信號；c)當列車已經通過車型車速傳感器2-0后，診斷基站主機5命令軌邊處理器3-0將車型車速傳感器2-0脫離通信總線Xi、X2;命令軌邊處理器3-1把車型車速傳感器2-1信號接到通信總線Xi、X2，命令軌邊處理器3-2將故障監測傳感器l-Z2、1-Y2的信號接到模擬總線C、D;并繼續接收軌邊處理器3-1的軌道故障檢測傳感器1-Zl、1-y1經傳輸總線A、B傳來的信號；d)—旦列車進入與軌邊處理器3-1匹配的車型車速傳感器2-1位置，則診斷主機一面記錄列車車輪通過車型車速傳感器2-1的"車輪通過時間脈沖序列"，并立即檢測軌邊處理器3-2經模擬總線C、D傳輸的故障檢測傳感器l-Z2、l-Y2獲得的軌道故障沖擊信號；e)當列車通過車型車速傳感器3-1后，立即停止對傳輸總線A、B信號的檢測，并命令軌邊處理器3-l斷開與故障檢測傳感器1-Zl、l-Yi的聯系，由軌邊處理器3-3將軌道故障檢測傳感器l-Z3、1-Y3的信號接到傳輸總線A、B;f)依此類推，直到列車通過車型車速傳感器3-n后，停止信號采集。上述監測方法在列車于兩個車型車速傳感器之間的路程LT'中基本勻速通過的條件下，例如車速變化不大與2%，主機5的故障診斷專家系統軟件5-l以如下方式獲取軌道的故障信號并剔除列車車輪的故障信號由于軌道出現故障，例如裂紋、核傷等，其承載列車重量的垂直方向的剛度下降，在車輪碾壓時，發生可觀的彎曲下沉，車輪從故障點軌道的來車方向的下坡斜面沖向去車方向的上坡斜面時，對上坡斜面發生撞擊，沖擊的折射縱波向行車方向傳播，直達遠端的故障監測傳感器l，被該傳感器接收；如果車輪的踏面存在故障，如剝離、擦傷、裂紋、空洞、不圓度等，也要對軌道發生沖擊，其沖擊波也要傳輸到遠端的故障監測傳感器l;因此，故障監測傳感器接受的沖擊信號中，既含有車輪可能存在的故障信號，也含有軌道可能存在的故障信號；由于在軌道的列車進入端加裝了車型車速傳感器2，每一個車輪通過它的監測區時，車型車速傳感器2都發出一個脈沖，診斷基站主機5監測該序列脈沖，得到"車輪通過時間脈沖序列"，計算出個車輪對應的脈沖之間的時間間隔比，與主機數據庫中的形形色色的機車、動車、車輛數據庫中各型車的"車輪軸軸距數據比"做比較識別，如果發現車輪對應的脈沖之間的時間間隔比等于某型車W的車輪軸軸距數據比，則識別出當前通過的車型即是數據庫中的該車車型W;取出該車型W的軸距，除以車型車速傳感器監測到的相應脈沖之間的時間，則得到列車通過的車速V。一列車通過車型車速傳感器，就得到與所有車輪的軸距對應的"車輪通過時間脈沖序列";在列車通過軌道上與車型車速傳感器的距離為LG的故障點時，診斷基站主機5通過上述控制、切換而采集得到的"沖擊信號時間序列"中，從時間T4G/V開始，必然出現與"車輪通過時間脈沖序列"一一對應的規律；反之，對于所獲得的"沖擊信號時間序列"用本發明人在"一種非轉運動機械故障診斷系統和方法(200710034596.7)"提出的"相對積函數"技術，對"車輪通過時間脈沖序列"/7(^>進行時間滑動，則必然在滑動到時間T=LG/V時，出現列車M個車輪都發現"沖擊信號時間序列"/iY^中的軌道故障數據序列D(T)=1:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>由于式中T是在"沖擊信號時間序列""W中，所有車輪的"車輪通過時間脈沖序列"/7(^)都能從中發現故障信號時，距列車第一個車輪通過相應車型車速傳感器的時間T=LG/V，從而可以計算得到故障點距車型車速傳感器的距離是LG二TV。特別是，D(T)函數中，由于每個車輪沖擊軌道故障的沖擊波幅度相近，所以有一系列的、數量約等于M的、幾乎等幅的相對積脈沖；而且，由于每個車輪都有幾乎相同的條件與軌道故障沖擊，所以D(T)函數中具有約等于車輪總數M的幾乎等幅的脈沖，從而，定義該識別結果的置信度是ZXD=M1/M，其中Ml是實現對軌道故障沖擊的車輪數。例如，列車由1輛6軸機車和18輛4軸客車組成，則總計車輪數M=6+18*4=78，最高的置信度是ZXD二Ml/M^78/78^;即使有幾個車輪偶然沒有沖擊軌道故障，例如3個，則置信度仍然達到ZXD=75/78=0.9615。理論分析和實驗證明，設定置信度的門檻值為ZXDM=0.700.8，則報告故障的確診率高達99.9%。由于不可能每一個車輪都有故障沖擊，或者雖然每個車輪都可能有故障沖擊但不可能都有位置相同的故障沖擊，或者還因為每個車輪的故障沖擊不可能都是同等大小的等等，還因為每個車輪輪番沖擊的脈沖序列不可能與"車輪通過時間脈沖序列"/76^中的脈沖序列成比例或等時間間隔，則在做上述滑動相對積計算時，車輪故障在D(T)函數中的置信度通常都不大于0.050.0S，遠遠小于0.7;因此，出現車輪故障被誤診為軌道故障的概率接近于零，從而可以實現車輪故障的剔除。圖3是一輛6軸車通過監測基站的入口附近，由距離入口lm安裝的車型車速傳感器2-0監測、主機記錄列車通過的"車輪通過時間脈沖序列""5車型車速"；故障監測傳感器卜Z1監測得到的振動、沖擊、干擾信號"3傳感器"，其中含有"0工頻干擾"、"0踏面故障沖擊"、"l軌道故障l沖擊"、"2軌道故障2沖擊"；該信號經過共振解調器51A處理和AD變換器52A采集以及主機記錄得到列車通過的"沖擊信號時間序列":"4共振解調"，其中，已經剔除了工頻干擾，但保留了車輪踏面故障沖擊軌道的、軌道故障1的和軌道故障2的共振解調信號；主機計算機53的故障診斷專家系統在用滑動相對積分析軌道故障時，把"車輪通過時間脈沖序列"("5車型車速")滑動到21.lm時獲得"6車型數據滑動"序列，將該序列與"沖擊信號時間序列"("4共振解調")求相對積，得到的相對積函數"7滑動相對積"中，出現了6個車輪與軌道故障1沖擊的相對積結果，車輪數M=6，發現次數Ml二6，置信度ZXD=M1/M=100%。由于此時，"車輪通過時間脈沖序列"("5車型車速")滑動到21.1m，減去車型車速傳感器離入口的距離lm，則表明所發現的故障離車型車速傳感器20.lm，其中，0.lm的誤差是由監測電路的時間延遲等因素引起的系統誤差。圖4則是對于上述監測數據繼續把"車輪通過時間脈沖序列"("5車型車速")滑動到lm時獲得"6車型數據滑動"序列，將該序列與"沖擊信號時間序列"("4共振解調")求相對積，得到的相對積函數"7滑動相對積"中，出現了6個車輪與軌道故障2沖擊的相對積結果，車輪數M二6，發現次數MP6，置信度ZXD=M1/M=100%。由于此時，"車輪通過時間脈沖序列"("5車型車速")滑動到31.lm,減去車型車速傳感器離入口的距離1則表明所發現的故障離車型車速傳感器30.lm，其中，0.lm的誤差是由監測電路的時間延遲等因素引起的系統誤差。圖5則是3輛6軸車掛接為一列的仿真，把"車輪通過時間脈沖序列"("5車型車速")滑動到31.lm時獲得"6車型數據滑動"序列，將該序列與"沖擊信號時間序列"("4共振解調")求相對積，得到的相對積函數"7滑動相對積"中，出現了17個車輪與軌道故障2沖擊的相對積結果，車輪數M二18，發現次數MK7，置信度ZXD=M1/M=94.44%。由于此時，"車輪通過時間脈沖序列"("5車型車速")滑動到31.lm，減去車型車速傳感器離入口的距離lm，則表明所發現的故障離車型車速傳感器30.1m，其中，O.lm的誤差是由監測電路的時間延遲等因素引起的系統誤差。實施例2，10km基站監測區故障監測傳感器探測距離500m的傳感器布局10km監測區需要21個軌邊處理器3-03-20，需要21個車型車速傳感器2-02-20，40個故障監測傳感器1-Zll-Z20\l-Yll-Y20，需要設置14條功能線的總線4，其對應連接關系如下表。若探測距離為1000m，則省去1120傳感器。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>在實際應用中，在每個工務基站的被監測的鐵路兩條鋼軌下方安裝故障監測傳感器組l，和在鐵路軌道旁安裝車型車速傳感器組2，把傳感器組l、2的信號接到相應的軌邊處理器組3，再通過信號傳輸總線4，將信號傳輸到與工務基站對應設置的診斷基站的診斷基站主機5進行信號處理和故障診斷，然后將診斷結果用已有的、各工務基站與其上級管理工班連接的通訊網絡發送到工班，以便工班可以立即根據各基站發現的故障情況安排維修；各工班還可以將診斷結果用已有的、各工班與其上級管理車間連接的通訊網絡發送到車間，車間又可以將相關數據用己有的、各車間與其上級工務段連接的通訊網絡發送到工務段，構成快速反應、決策、維修、調度體系，確保鐵路軌道的安全。權利要求1、一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置，其特征在于該地面在線監測裝置包括在每個工務基站的被監測的鐵路兩條鋼軌下方安裝的故障監測傳感器組(1)、在鐵路軌道旁安裝的車型車速傳感器組(2)，并將上述故障監測傳感器組(1)和車型車速傳感器組(2)的信號接到設置在軌道邊的對應軌邊處理器組(3)，再通過信號傳輸總線(4)，將上述信號傳輸到與工務基站對應設置的診斷基站的主機(5)進行信號處理和故障診斷。2、如權利要求1所述的一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置，其特征在于所述的故障監測傳感器組(1)由沿行車方向的一根鋼軌上安裝n個間距相等的故障檢測傳感器(ln…l-zrO組成，同時在與該根鋼軌匹配的另一鋼軌上也沿行車方向安裝的n個間距相等的故障監測傳感器(l-yi…l-yn);所述同一根道軌上的兩相鄰故障檢測傳感器的間距應等于或小于故障監測傳感器所能探測的有效距離LT;在上述兩組故障監測傳感器附近，沿行車方向安裝n+l個車型車速傳感器(2");在故障監測傳感器、車型車速傳感器附近的鐵路左邊或者右邊，沿行車方向安裝組成軌邊處理理器組(3)的各個軌邊處理器(3");并將每個軌邊處理器(3")與對應的故障監測傳感器(1-zr"l-Zn)、(1-yi…1-yn)及車型車速傳感器(2o-n);通過信號傳輸總線(4)將各軌邊處理器串聯連接起來，并最終與進行來車監測、信號切換、信號采集診斷基站主機(5)相連。3、如權利要求1所述的一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置，其特征在于所述總線(4)含有接到每一個軌邊處理器(3)和診斷基站主機(5)的電源線VDD，電源地線GND，主機指令通信線485A、485B;車型車速通信X1、X2總線，故障監測信號模擬傳輸總線A、B、C、D。4、如權利要求1所述的一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置，其特征在于診斷基站主機(5)的數據處理環節，含有與四對模擬傳輸總線(A)、B、C、D的信號連接的四個共振解調器(51A、51B、51C、51D)，共振解調器輸出的四個信號分別接到四個同步采集的AD變換器(52A、52B、52C、52D)，所述AD變換器將采集的數據傳送給計算機(53)的數據處理系統，獲取各傳感器監測的"沖擊信號時間序列"；車型車速傳輸總線(Xi/X2)連接到計算機，計算機通過IO端口監測車型車速脈沖，獲取所通過列車的"車輪通過時間脈沖序列"；由計算機(53)內裝的故障診斷專家系統根據所獲的"沖擊信號時間序列"和"車輪通過時間脈沖序列"實現故障診斷。5、一種具有如權利要求1所述的鋼軌裂紋地面在線監測裝置的地面在線檢測方法，其特征在于是通過控制軌邊處理器并實現故障監測信號切換的；具體過程如下a)在沒有列車通過本監測基站時，則命令軌邊處理器(3-0)和(3-1)處于"值守"狀態軌邊處理器(3-0)把車型車速傳感器(2-0)的信號接到車型車速通信總線(Xl、X2)，軌邊處理器(3-1)把故障監測傳感器(l-zi、1-Yl)信號接到故障監測信號傳輸線(A、B)，等待來車；b)在列車到達車速傳感器(2-0)時，診斷主機一面記錄列車車輪通過車型車速傳感器(2-0)的"車輪通過時間脈沖序列"，同時接收經傳輸總線(A、B)傳輸來的故障監測傳感器(1-Zi、1-Yi)信號；c)在列車已經通過車型車速傳感器(2-0)后，診斷基站主機(5)命令軌邊處理器(3-0)將車型車速傳感器(2-0)脫離通信總線(XkX2);命令軌邊處理器(3-1)把車型車速傳感器(2-1)信號接到通信總線(XkX2)，命令軌邊處理器(3-2)將軌道故障監測傳感器(l-Z2、1-Y2)信號接到模擬總線(C、D);并繼續接收由軌邊處理器(3-1)的軌道故障檢測傳感器(l-zi、1-Y1)經傳輸總線(A、B)傳來的信號；d)—旦列車進入與軌邊處理器(3-1)匹配的的車型車速傳感器(2-1)位置，則診斷主機一面記錄列車車輪通過車型車速傳感器(2-1)的"車輪通過時間脈沖序列"，并立即檢測軌邊處理器(3-2)經模擬傳輸總線(C、D)傳輸的故障檢測傳感器(1-Z2、l-Y2)獲得的軌道的故障沖擊信號；e)在列車通過車型車速傳感器(3-1)后，立即停止對傳輸總線(A、B)信號的檢測，并命令軌邊處理器(3-1)斷開與故障檢測傳感器(l-Zi、l-Yi)聯系，由軌邊處理器(3-3)將軌道故障檢測傳感器(l-Z3、1-Y3)的信號接到傳輸總線(A、B);f)如此類推，直到列車通過車型車速傳感器(3-n)后，停止信號采集。6、如權利要求5所述的鋼軌裂紋地面在線監測裝置的控制方法，其特征在于利用列車在兩個車型車速傳感器之間的路程LT'中基本勻速通過且車速變化不大于2%的條件下，對故障監測傳感器接受的既含有車輪可能存在的故障信號，也含有軌道可能存在的故障信號構成的組合沖擊信號，運用診斷基站主機(5)的故障診斷專家系統軟件剔除列車車輪的故障信號獲取軌道故障信號，其具體方法是診斷基站主機(5)利用設置在軌道的列車進入端加裝的車型車速傳感器(2)，接收在每一個車輪通過它的監測區時發出一個脈沖，獲得到"車輪通過時間脈沖序列"，同時計算出每個車輪對應的脈沖之間的時間間隔比，與儲存在診斷基站主機(5)數據庫中的形形色色的機車、動車、車輛數據庫中各型車的"車輪軸軸距數據比"做比較識別，如果發現車輪對應的脈沖之間的時間間隔比等于某型車W的車輪軸軸距數據比，則識別出當前通過的車型即是數據庫中的車型W;取出該車型W的軸距數據，除以車型車速傳感器監測到的相應脈沖之間的時間間隔，則得到列車通過的車速V;同時運用列車通過軌道上與車型車速傳感器的距離為LG的故障點時，診斷基站主機(5)通過上述控制、切換而采集得到的"沖擊信號時間序列"中，從時間T《G/V開始，必然出現與"車輪通過時間脈沖序列"一一對應的規律；或者對于所獲得的"沖擊信號時間序列"，應用非轉運動機械故障診斷系統和方法提出的"相對積函數"技術，對"車輪通過時間脈沖序列"/7(^J進行時間滑動處理，則必然在滑動到時間T4G/V時，出現列車M個車輪都發現"沖擊信號時間序列"/iY^中的軌道故障數據序列D(T)4:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>由于式中T是在"沖擊信號時間序列"i2Y^中，所有車輪的"車輪通過時間脈沖序列"/7"卩都能發現故障信號時，距列車第一個車輪通過相應車型車速傳感器的時間T=LG/V，從而計算得到故障點距車型車速傳感器的距離是LGWV;同時，在該式中實現了車輪故障信息的剔除。全文摘要一種鋼軌裂紋地面在線監測裝置及其地面在線檢測方法，其特征在于該地面在線監測裝置包括在每個工務基站的被監測的鐵路兩條鋼軌下方安裝的故障監測傳感器組(1)、在鐵路軌道旁安裝的車型車速傳感器組(2)，并將上述故障監測傳感器組(1)和車型車速傳感器組(2)的信號接到設置在軌道邊的對應軌邊處理器組(3)，再通過信號傳輸總線(4)，將上述信號傳輸到與工務基站對應設置的診斷基站的主機(5)進行信號處理和故障診斷。既不用專門的監測車輛，也不用專門安排監測人員對鋼軌進行沿線實地的檢查，只要在軌道管理、維修部門的室內監控下就能及時快速地發現管轄路段的道軌的損壞情況，為快速、準確發現路軌的損壞提高整個鐵路動脈的安全、快速運行提供了技術支持。文檔編號B61K9/08GK101607565SQ200810043510公開日2009年12月23日申請日期2008年6月16日優先權日2008年6月16日發明者唐德堯,宋辛暉,王定曉申請人:唐德堯