申请/专利权人：中国铁路北京局集团有限公司石家庄工务段;北京路科技术有限公司;邢台市超声检测设备有限公司

申请日：2019-01-31

公开（公告）日：2021-06-08

公开（公告）号：CN109808739B

主分类号：B61L23/04(20060101)

分类号：B61L23/04(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.06.08#授权;2019.06.21#实质审查的生效;2019.05.28#公开

摘要：本发明公开了一种检测道岔钢轨折断和封联轨道电路及方法，左右两根钢轨的底部靠近道心一侧的上平面上分别装有折断传感器，折断传感器通过转接盒和连接线缆连接到监测设备上，检测设备连接两组继电器组成的轨道电路封联电路，每组继电器包括一个封联执行继电器和一个中间继电器，每个封联执行继电器对应连接一条封联线；当CPU确认尖轨折断后，输出封联指令，驱动中间继电器动作，封联执行继电器导通，完成轨道电路封联。能对道岔钢轨状态进行在线实时防护监测，及时有效发现钢轨折断，提前预警有效预防行车事故发生。

主权项：1.一种检测道岔钢轨折断和封联轨道电路进行道岔钢轨折断检测及封联的方法，其特征在于：所述检测道岔钢轨折断和封联轨道电路包括：左右两根钢轨的底部靠近道心一侧的上平面上分别装有折断传感器，所述折断传感器通过转接盒和连接线缆连接到监测设备上，所述监测设备连接两组继电器组成的轨道电路封联电路，每组继电器包括一个封联执行继电器和一个中间继电器，每个封联执行继电器对应连接一条封联线；所述监测设备装于安放在两根钢轨之间的设备箱中并与主控设备连接，所述主控设备包括CPU；将金属铝箔导体加工成型封装在一个密闭的绝缘体中，制成经过封装的折断传感器，所述折断传感器的底面通过双面胶粘贴到钢轨底部靠近道心一侧的上平面上，所述折断传感器的顶面粘贴一层耐高低温橡胶条；所述道岔钢轨折断检测及封联的方法包括步骤：当CPU确认尖轨折断后，由CPU输出第一组封联指令，驱动该组中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第一组封联执行继电器供电回路导通，该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道；当第一组封联执行继电器正常封联后，CPU输出第二组封联指令，驱动该组中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第二组封联执行继电器供电回路导通，该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道；只有当两组封联执行继电器正常工作后，才能打通轨道电路封联回路；由两个封联执行继电器组成的封联通道被打通，完成轨道电路封联，由GPRS模块发送封联成功短消息；当CPU接收不到其中任何一组就绪信号时，CPU将释放该指令，重新发送该组封联指令，CPU依然无法收到该组就绪信号则放弃本次封联，由系统指令GPRS模块发送未成功封联轨道电路告警信息到指定人员手机上。

全文数据：一种检测道岔钢轨折断和封联轨道电路及方法技术领域本发明涉及一种道岔钢轨检测技术法，尤其涉及一种检测道岔钢轨折断和封联轨道电路及方法。背景技术由道岔钢轨折断而引发行车事故多是恶性脱轨事故，轻则中断行车,重则导致列车颠覆，造成大量的经济损失以及严重不良社会影响。钢轨折断时有发生，虽然采取了加大人工检查频次、改进检查方法以及制定检查重点等措施，其占用劳动力多、隐蔽部位无法检查、发生折断时间的不确定性，难以及时有效的发现钢轨折断的隐患，截至目前，钢轨折断这一严重威胁列车运行安全的病害至今尚无完善的防护措施，道岔钢轨折断监测无定型产品和相关同类产品。目前，日常检查道岔钢轨裂缝或者折断常用手段是采用人工巡检的方法定期检测，而采用人工检查的方式容易漏检漏查，加之道岔钢轨折断大多在机车车辆通过道岔或改变行驶线路搬动道岔的时候发生，更增加了发现钢轨折断的难度。采用人工检查需大量占用人力物力，作业效率低、发现难度大、无法做到实时监测。现有技术中，实时断轨监测技术主要有在钢轨上涂抹导电橡胶技术、光纤实时断轨监测技术。但是目前的实时断轨检测技术检测到断轨后直接发送报警信息到维护人员，维护人员不能第一时间来阻止断轨后的第二辆车通过，当第二辆车通过断轨处时容易发生脱轨掉道事故。现有技术一：在钢轨上涂抹导电橡胶技术是先在钢轨与导电橡胶之间涂抹一层绝缘漆，等待绝缘漆完全干透后，涂抹配比好的导电橡胶使其完全固化，导电硅胶充当信号传输导体。连接监测装置，当钢轨折断时导电橡胶也随之折断，监测装置收不到信号，由此来判断钢轨是否折断。现有技术一的缺点：受自然环境温度的影响及钢轨的热胀冷缩作用，导电橡胶材料要具备在延展性、硬度、强度、抗老化、抗干扰和野外复杂工况稳定工作的要求，目前市场上的导电橡胶均无法满足上述要求，施工周期长，现场施工复杂。现有技术二：光纤实时断轨检测技术是使用贴于轨道上的标准单模光纤进行检测的技术方法。该技术通过在光纤的一端接入光源，另一端连接接收器。当钢轨发生折断时，光纤将随之发生破裂，光束将不能到达接收器，由此判断发生断轨。现有技术二的缺点：光纤对水和潮气产生的HO-极为敏感，水和潮气会使光纤表面的裂纹扩张，从而造成光纤的强度显著下降，水分与金属材料之间的化学反应所产生的氢气会引起光纤得变脆断裂；光纤的延展性很差只有1％，比金属差20％，机械性能很差，容易受到震动的干扰而断裂；当光纤中存在着裂纹、杂物、气泡时，在一定的张力下容易断裂；因此，利用光纤作为传感器监测钢轨的折断，存在着施工难度大、成本高、不易维护、如果遇到过大的外力振动或弯曲容易折断造成非正常报警等问题。发明内容本发明的目的是提供一种检测道岔钢轨折断和封联轨道电路及方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路，左右两根钢轨的底部靠近道心一侧的上平面上分别装有折断传感器，所述折断传感器通过转接盒和连接线缆连接到监测设备上，所述检测设备连接两组继电器组成的轨道电路封联电路，每组继电器包括一个封联执行继电器和一个中间继电器，每个封联执行继电器对应连接一条封联线；所述监测设备装于安放在两根钢轨之间的设备箱中并与主控设备连接，所述主控设备包括CPU。本发明的上述的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路进行道岔钢轨折断检测及封联的方法，包括步骤：当CPU确认尖轨折断后，由CPU输出第一组封联指令，驱动该路中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第一封联执行继电器供电回路导通该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道；当第一组封联执行继电器正常封联后，CPU输出第二组封联指令，驱动该路中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第二封联执行继电器供电回路导通该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道；只有当两组封联执行继电器正常工作后，才能打通轨道电路封联回路。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路及方法，能对道岔钢轨状态进行在线实时防护监测，及时有效发现钢轨折断，提前预警有效预防行车事故发生。寿命长、操作简单、施工周期短、成本低、易维护，能够直接封联轨道电路使对应的信号机变红灯，行车控制室操作台对应的岔区显示红光带，阻止下一趟车辆进入断轨区间。附图说明图1为本发明实施例提供的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路安装示意图。图2为本发明实施例中折断传感器安装示意图。图3为本发明实施例提供的道岔钢轨折断检测及封联的方法流程示意图。图4为本发明实施例提供的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路原理示意图。具体实施方式下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路及方法，其较佳的具体实施方式是：检测道岔钢轨折断和封联轨道电路包括：左右两根钢轨的底部靠近道心一侧的上平面上分别装有折断传感器，所述折断传感器通过转接盒和连接线缆连接到监测设备上，所述检测设备连接两组继电器，每组继电器包括一个封联执行继电器和一个中间继电器，两组继电器组成一个完整的轨道封联电路，每个封联执行继电器对应连接一条封联线；所述监测设备装于安放在两根钢轨之间的设备箱中并与主控设备连接，所述主控设备包括CPU。所述折断传感器通过以下方法制作和安装：将金属铝箔导体加工成型封装在一个密闭的绝缘体中，制成经过封装的折断传感器，所述折断传感器的底面通过双面胶粘贴到钢轨底部靠近道心一侧的上平面上，所述折断传感器的顶面粘贴一层耐高低温橡胶条。上述的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路进行道岔钢轨折断检测及封联的方法，包括步骤：当CPU确认尖轨折断后，由CPU输出第一组封联指令，驱动该路中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第一封联执行继电器供电回路导通该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道；当第一组封联执行继电器正常封联后，CPU输出第二组封联指令，驱动该路中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第二封联执行继电器供电回路导通该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道。只有当两组封联执行继电器正常工作后，才能打通轨道电路封联回路。由两个封联执行继电器组成的封联通道被打通，完成轨道电路封联，由GPRS模块发送封联成功短消息；当CPU接收不到其中任何一路就绪信号时，CPU将释放该指令，重新发送该路封联指令，CPU依然无法收到该路就绪信号则放弃本次封联，由系统指令GPRS模块发送未成功封联轨道电路告警信息到指定人员手机上。实时断轨检测技术能对钢轨进行实时监测，能第一时间发现钢轨折断的存在，从而能及时采取改变信号机的显示状态对列车发出警告，以避免灾难的发生。本发明的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路的方法，能对道岔钢轨状态进行在线实时防护监测，及时有效发现钢轨折断，提前预警，有效预防行车事故发生。具有寿命长、操作简单、施工周期短、成本低、易维护，能够直接封联轨道电路使对应的信号机变红灯，行车室操作台对应的岔区显示红光带，阻止下一趟列车进入断轨区间。具体实施例，如图1至图4所示：实施例中传感器定义：本发明是研究如何利用金属导体材料来监测钢轨由正常到“断”这一物理变化结果的，在传感器常用分类中，没有准确定义，既有相同点，又有不同点，不能归为其中任何一类，因此，本发明把“断”的结果作为本发明传感器的关键词，即：折断传感器。实施例中，所述传感器即为折断传感器。实施例检测道岔钢轨尖轨折断的方法：将金属铝箔导体经特殊加工成型封装在一个密闭的绝缘体中，使之具有良好的绝缘特性、较强的抗干扰能力、不会对行车造成威胁，能在自然条件下长期稳定工作。经过封装的折断传感器，绝缘特性非常好，能与钢轨长期保持隔离状态，有效避免了与钢轨的直接接触，杜绝了直接串扰。该方案无需在钢轨上钻孔打眼，不会破坏钢轨结构，可以实现对钢轨结构无损的情况下进行安装。折断传感器实时监测技术是将以金属铝箔作为导体的材料经过表面处理密封在绝缘体中制成传感器，传感器底层粘贴了一层双面胶。施工时将双面胶粘贴层上的保护层撕掉粘贴到钢轨底部靠近道心一侧的上平面上，粘贴完成将耐高低温橡胶条粘贴到传感器上防止因外物击打使传感器破损。再将两根导线一端打入左右两根钢轨的轨腰上，一端连到设备中。折断传感器通过转接盒和连接线缆连接到监测设备，由主控设备向传感器发送一个电平值，经过传感器导体回路再传送给监测设备，监测设备通过对比传感器两端的电平差来判断钢轨是否折断。当钢轨折断时传感器也随之折断，这时监测设备监测到传感器的一端为零电平，表明传感器中的导体铝箔已经断路，证明钢轨折断。同时设备驱动两个封联执行继电器，先是第一个封联执行继电器导通间隔5秒后第二个继电器导通，当两个继电器都导通时通过封联线使两根钢轨短路，对应的岔区信号机变红灯，对应区间表示红光带，阻止车辆进入该区间。封联轨道电路的方法：采用继电器联锁设计：继电器联锁设计是为了保障误动作而造成的轨道电路非正常封联。继电器联锁方案是由两个中间继电器和两个封联执行继电器构成。当CPU确认尖轨折断后，由CPU输出第一组封联指令，驱动该路中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第一封联执行继电器供电回路导通该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道。当第一组封联执行继电器正常封联后，CPU输出第二组封联指令，驱动该路中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第二封联执行继电器供电回路导通该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道。由两个封联执行继电器组成的封联通道被打通，完成轨道电路封联，由GPRS模块发送封联成功短消息。CPU接收不到其中任何一路就绪信号时，CPU将释放该指令，重新发从该路封联指令，CPU依然无法收到该路就绪信号则放弃本次封联。由系统指令GPRS模块发送未成功封联轨道电路告警信息到指定人员手机上。本发明技术方案带来的有益效果：本发明操作简单、施工周期短、成本低、易维护、能够长期稳定的在室外工作，发现断轨后能够第一时间封联轨道电路使对应区间的信号机变红灯，阻止车辆进入故障岔区，有效的避免了列车事故的发生。可以大批量的运用在铁路上，实现实时在线监测钢轨折断的监测。具体实施中，折断传感器导体可以用导电性能好的其他金属制成的导体条代替，通过本发明的封装形式达到同样的效果。本发明的技术关键点：利用金属的特性制作传感器作为信号传输的导体；利用封装工艺制成的具有寿命长、操作简单、适应环境能强、成本低、效率高的传感器；采用继电器联锁技术封联轨道电路。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

权利要求：1.一种检测道岔钢轨折断和封联轨道电路，其特征在于，左右两根钢轨的底部靠近道心一侧的上平面上分别装有折断传感器，所述折断传感器通过转接盒和连接线缆连接到监测设备上，所述检测设备连接两组继电器组成的轨道电路封联电路，每组继电器包括一个封联执行继电器和一个中间继电器，每个封联执行继电器对应连接一条封联线；所述监测设备装于安放在两根钢轨之间的设备箱中并与主控设备连接，所述主控设备包括CPU。2.根据权利要求1所述的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路，其特征在于，所述折断传感器通过以下方法制作和安装：将金属铝箔导体加工成型封装在一个密闭的绝缘体中，制成经过封装的折断传感器，所述折断传感器的底面通过双面胶粘贴到钢轨底部靠近道心一侧的上平面上，所述折断传感器的顶面粘贴一层耐高低温橡胶条。3.一种权利要求1或2所述的检测道岔钢轨折断和封联轨道电路进行道岔钢轨折断检测及封联的方法，其特征在于，包括步骤：当CPU确认尖轨折断后，由CPU输出第一组封联指令，驱动该路中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第一封联执行继电器供电回路导通，该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道；当第一组封联执行继电器正常封联后，CPU输出第二组封联指令，驱动该路中间继电器动作，中间继电器常开触点吸合将第二封联执行继电器供电回路导通，该封联执行继电器吸合，当CPU接受到当前通道就绪信号后锁闭该通道；只有当两组封联执行继电器正常工作后，才能打通轨道电路封联回路。4.根据权利要求3所述的道岔钢轨折断检测及封联的方法，其特征在于：由两个封联执行继电器组成的封联通道被打通，完成轨道电路封联，由GPRS模块发送封联成功短消息；当CPU接收不到其中任何一路就绪信号时，CPU将释放该指令，重新发从该路封联指令，CPU依然无法收到该路就绪信号则放弃本次封联，由系统指令GPRS模块发送未成功封联轨道电路告警信息到指定人员手机上。

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