鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干相對鋼軌定位且在鋼軌斷裂時隨之斷裂的金屬陶瓷傳感器組、用于對應(yīng)接收每一金屬陶瓷傳感器信號的若干斷軌信號采集器組、用于對應(yīng)接收每一斷軌信號采集器信號的若干斷軌監(jiān)測站機組以及一用于接收各斷軌監(jiān)測站機組信號的斷軌監(jiān)測中心。本發(fā)明的有益效果：通過金屬陶瓷板監(jiān)測斷軌信號，抗干擾性能好、響應(yīng)時間短；金屬陶瓷板由若干陶瓷基片拼接形成，可彎曲性能好，可適應(yīng)彎道鋼軌等各種應(yīng)用環(huán)境；定位機構(gòu)合理，拆裝方便；封套采用金屬材質(zhì)，具有電磁屏蔽功能，進一步提高抗干擾性能；多點同時監(jiān)測且信號頻率不同，效率高且有效防止信號相互干擾。
【專利說明】鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路安全監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼軌作為軌道結(jié)構(gòu)的基本組成部分，必須為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動支撐表面，運營線路上如出現(xiàn)鋼軌斷裂就可能造成列車出軌、傾覆等重大行車安全事故。因此，必須及時監(jiān)測鋼軌裂紋或斷裂，確保運營的安全和暢通。
[0003]目前國內(nèi)主要采用鋼軌探傷小車進行定期人工巡檢、使用軌道電路進行監(jiān)測等方法進行鋼軌斷裂監(jiān)測。其中，鋼軌探傷小車，監(jiān)測速度慢、占用軌道天窗時間長、且容易受巡檢人員的個人經(jīng)驗和責任心的影響；而軌道電路受道床參數(shù)影響較大、與鋼軌形成電氣連接，且在鋼軌薄弱環(huán)節(jié)的道岔區(qū)段往往不安裝軌道電路，針對傳統(tǒng)斷軌監(jiān)測設(shè)備和方法已不能滿足我國軌道交通發(fā)展需要，本專利提出金屬陶瓷形鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)方法的弊端，實現(xiàn)在線監(jiān)測、實時報警的功能。
[0004]利用鋼軌探傷小車進行定期人工巡檢，監(jiān)測原理可分為電磁鋼軌探傷車和超聲波鋼軌探傷車兩類。電磁鋼軌探傷車是根據(jù)非接觸通磁法監(jiān)測鋼軌傷損的，而超聲波鋼軌探傷車是利用超聲波法進行鋼軌傷損探測，探測鋼軌的軌頭和軌腰范圍內(nèi)(包括接頭附近)的疲勞缺陷和焊接缺陷。利用鋼軌探傷小車進行定期人工巡檢的主要問題是不能實現(xiàn)在線監(jiān)測，監(jiān)測效率低。
[0005]軌道電路以一段鐵路線路的鋼軌為導體構(gòu)成的電路，用于自動、連續(xù)監(jiān)測這段線路是否被機車車輛占用，也用于控制信號裝置或轉(zhuǎn)轍裝置，以保證行車安全的設(shè)備。軌道電路用于鋼軌斷裂監(jiān)測只是其輔助功能，只能監(jiān)測特定斷裂情況。另外，鋼軌薄弱環(huán)節(jié)的道岔區(qū)段往往不適宜安裝軌道電路，使本監(jiān)測手段覆蓋范圍窄。利用鋼軌探傷小車進行定期人工巡檢，主要缺陷為不適于現(xiàn)場安裝、難以實現(xiàn)在線監(jiān)測；軌道電路非專業(yè)的鋼軌斷裂監(jiān)測設(shè)備，覆蓋范圍窄、因與鋼軌有電氣連接不宜安裝鋼在軌薄弱環(huán)節(jié)的道岔區(qū)段?，F(xiàn)有技術(shù)中還有通過監(jiān)測鋼軌聲音傳播信號或圖像信號的監(jiān)測裝置，例如申請?zhí)枮?01120387727.1及申請?zhí)枮?01110411477.5的申請文件分別公開了聲波監(jiān)測和圖像監(jiān)測方案，該兩類方案均存在信號容易被干擾從而導致誤報警以及響應(yīng)時間過長等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下方案實現(xiàn):。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干相對鋼軌定位且在鋼軌斷裂時隨之斷裂的金屬陶瓷傳感器組、用于對應(yīng)接收每一金屬陶瓷傳感器信號的若干斷軌信號采集器組、用于對應(yīng)接收每一斷軌信號采集器信號的若干斷軌監(jiān)測站機組以及一用于接收各斷軌監(jiān)測站機組信號的斷軌監(jiān)測中心。
[0009]進一步地，斷軌信號采集器與斷軌監(jiān)測站機之間通過RS485總線或CAN總線或電力載波方式通訊，斷軌監(jiān)測站機斷軌監(jiān)測中心之間通訊連接有用于將工業(yè)總線信號轉(zhuǎn)換為RJ45網(wǎng)絡(luò)信號的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
[0010]進一步地，斷軌監(jiān)測站機具有與手持終端通訊連接用于發(fā)送斷軌報警信號的無線通訊模塊。
[0011]進一步地，所述金屬陶瓷傳感器包括相對鋼軌定位且在鋼軌斷裂時隨之斷裂的金屬陶瓷板、由金屬陶瓷板引出用于向監(jiān)測裝置發(fā)送金屬陶瓷板所在通路電信號的信號線以及用于封裝金屬陶瓷板的封套。
[0012]進一步地，所述金屬陶瓷板由若干金屬陶瓷基片首位導電相接形成，金屬陶瓷基片尺寸范圍為:長度10?15cm，寬度7?17mm，厚度2?5mm，金屬陶瓷板總長度范圍80?150cmo
[0013]進一步地，所述金屬陶瓷板與鋼軌貼合，封套為金屬材質(zhì)，封套朝向鋼軌一側(cè)以及信號線引出端開放，其余表面封閉，金屬陶瓷板容置于封套內(nèi)的表面通過強力膠相對封套固定連接；所述金屬陶瓷板背向鋼軌的側(cè)面與封套底壁之間還設(shè)置有絕緣隔片。
[0014]進一步地，所述所述金屬陶瓷板及封套通過可拆式護架貼合設(shè)置于鋼軌軌腰的內(nèi)側(cè)壁上；所述護架包括用于壓緊封套的壓板以及包繞在鋼軌軌底的鎖緊板，壓板和鎖緊板一體成形或壓緊固定，鎖緊板通過調(diào)節(jié)螺栓相對鋼軌軌底鎖緊。
[0015]進一步地，所述封套靠近兩端位置設(shè)置一對護架，所述壓板具有與封套外壁適配的定位槽，壓板自由端由定位槽上端延伸出向外傾斜設(shè)置的彈性唇邊；信號線從封套一端引出，封套另一端通過絕緣膠封閉，信號線容置于封套內(nèi)的部分套裝有絕緣套管，信號線引出部分設(shè)置有鎧裝；；所述封套與鋼軌貼合設(shè)置，貼合的上下邊沿位置涂敷設(shè)置有防老化油漆層。
[0016]進一步地，斷軌信號采集器包括信號發(fā)射接收裝置以及CPU，信號發(fā)射接收裝置為光耦隔離型信號發(fā)射接收裝置且各路信號發(fā)射接收裝置信號頻率各不相同。
[0017]進一步地，所述信號發(fā)射接收裝置包括光耦隔離型信號發(fā)射單元、光耦隔離型發(fā)射信號自檢單元以及光耦隔離型信號接收單元，光耦隔離型信號發(fā)射單元輸出端與傳感器相連且輸入端與CPU輸出端相連,光稱隔離型發(fā)射信號自檢單兀輸入端與傳感器相連且輸出端與CPU輸入端相連,光I禹隔離型信號接收單兀輸入端與傳感器相連且輸出端與CPU輸入端相連；每一路信號接收發(fā)送裝置采用獨立的DC/DC隔離電源供電；還設(shè)置有用于向外部發(fā)送監(jiān)測信號的通訊模塊以及通訊接口，通訊模塊輸入端與CPU輸出端相連，通訊模塊輸出端與通訊接口相連；還包括用于將外部交流轉(zhuǎn)換為直流向CPU供電的AC/DC供電電源以及與外部交流相連的供電接口 ；通訊接口及供電接口共用同一供電、通訊接口 ；各路信號發(fā)射接收裝置均設(shè)有工作指示燈和報警指示燈。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:通過金屬陶瓷板監(jiān)測斷軌信號，抗干擾性能好、響應(yīng)時間短；金屬陶瓷板由若干陶瓷基片拼接形成，可彎曲性能好，可適應(yīng)彎道鋼軌等各種應(yīng)用環(huán)境；定位機構(gòu)合理，拆裝方便；封套采用金屬材質(zhì)，具有電磁屏蔽功能，進一步提高抗干擾性能；多點同時監(jiān)測且信號頻率不同，效率高且有效防止信號相互干擾；通過電力載波等方式進行數(shù)據(jù)傳輸，簡化線路；具有信號自檢單元，有效防止誤報警。
【專利附圖】

【附圖說明】[0019]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的斷軌信號采集器結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的金屬陶瓷傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明的金屬陶瓷傳感器相對鋼軌定位的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為本發(fā)明的金屬陶瓷傳感器縱截面示意圖。
[0024]圖6為本發(fā)明的金屬陶瓷傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明:
參照圖1所示，本發(fā)明的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干相對鋼軌定位且在鋼軌斷裂時隨之斷裂的金屬陶瓷傳感器組、用于對應(yīng)接收每一金屬陶瓷傳感器信號的若干斷軌信號采集器組、用于對應(yīng)接收每一斷軌信號采集器信號的若干斷軌監(jiān)測站機組以及一用于接收各斷軌監(jiān)測站機組信號的斷軌監(jiān)測中心。
[0026]為適應(yīng)各種現(xiàn)場工況，斷軌信號采集器與斷軌監(jiān)測站機之間通過RS485總線或CAN總線或電力載波方式通訊，斷軌監(jiān)測站機斷軌監(jiān)測中心之間通訊連接有用于將工業(yè)總線信號轉(zhuǎn)換為RJ45網(wǎng)絡(luò)信號的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。為及時向檢修人員發(fā)送報警信號，斷軌監(jiān)測站機具有與手持終端通訊連接用于發(fā)送斷軌報警信號的無線通訊模塊(圖中未示)。
[0027]參照圖2所示，斷軌信號采集器包括信號發(fā)射接收裝置以及CPU，信號發(fā)射接收裝置為光耦隔離型信號發(fā)射接收裝置且各路信號發(fā)射接收裝置信號頻率各不相同。
[0028]信號發(fā)射接收裝置包括光耦隔離型信號發(fā)射單元、光耦隔離型發(fā)射信號自檢單元以及光耦隔離型信號接收單元，光耦隔離型信號發(fā)射單元輸出端與傳感器相連且輸入端與CPU輸出端相連,光I禹隔離型發(fā)射信號自檢單兀輸入端與傳感器相連且輸出端與CPU輸入端相連，光耦隔離型信號接收單元輸入端與傳感器相連且輸出端與CPU輸入端相連；每一路信號接收發(fā)送裝置采用獨立的DC/DC隔離電源供電；還設(shè)置有用于向外部發(fā)送監(jiān)測信號的通訊模塊以及通訊接口，通訊模塊輸入端與CPU輸出端相連，通訊模塊輸出端與通訊接口相連；還包括用于將外部交流轉(zhuǎn)換為直流向CPU供電的AC/DC供電電源以及與外部交流相連的供電接口 ；通訊接口及供電接口共用同一供電、通訊接口 ；各路信號發(fā)射接收裝置均設(shè)有工作指示燈和報警指示燈。
[0029]參照附圖3至圖6所示，本發(fā)明斷軌監(jiān)測系統(tǒng)中的金屬陶瓷傳感器包括相對鋼軌定位且在鋼軌斷裂時隨之斷裂的金屬陶瓷板1、由金屬陶瓷板引出用于向監(jiān)測裝置發(fā)送金屬陶瓷板所在通路電信號的信號線2以及用于封裝金屬陶瓷板的封套3。為便于工程安裝，傳感器與鋼軌之間采用強力膠水進行粘接，適用于環(huán)境溫度-60?120°C的范圍。
[0030]本實施例的金屬陶瓷板I由若干金屬陶瓷基片首位導電相接形成，把4?15條金屬陶瓷基片在鋁合金或塑料封套里封裝為一根長條，為便于制造、適應(yīng)鋼軌熱脹冷縮、適用鋼軌彎道(即適應(yīng)鋼軌曲度的變化)，金屬陶瓷基片尺寸范圍為:長度10?15cm，寬度7?17_，厚度2?5_，為便于攜帶和安裝，傳感器整體總長范圍設(shè)計為，金屬陶瓷板I總長度范圍80?150cm。
[0031]金屬陶瓷板I與鋼軌4貼合，封套3為金屬材質(zhì)，封套3朝向鋼軌一側(cè)以及信號線引出端開放，其余表面封閉，金屬陶瓷板I容置于封套3內(nèi)的表面通過強力膠5相對封套3固定連接。
[0032]為防止外力沖擊導致金屬陶瓷板與封套導通，金屬陶瓷板I背向鋼軌的側(cè)面與封套底壁之間還設(shè)置有絕緣隔片6。
[0033]金屬陶瓷板I及封套3通過可拆式護架7貼合設(shè)置于鋼軌軌腰4A的內(nèi)側(cè)壁上。
[0034]護架7包括用于壓緊封套的壓板7A以及包繞在鋼軌軌底的鎖緊板7B，壓板7A和鎖緊板7B —體成形或壓緊固定，鎖緊板7B通過調(diào)節(jié)螺栓7C相對鋼軌軌底4B鎖緊。
[0035]封套3靠近兩端位置設(shè)置一對護架，壓板7A具有與封套外壁適配的定位槽，壓板7A自由端由定位槽上端延伸出向外傾斜設(shè)置的彈性唇邊。
[0036]信號線2從封套3 —端引出，封套3另一端通過絕緣膠8封閉，信號線容置于封套3內(nèi)的部分套裝有絕緣套管，為適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的氣候和露天條件，信號線引出部分設(shè)置有鎧裝。
[0037]信號線包括通過顏色或標記區(qū)分的3根信號線單元。以增加自檢功能及提高信號可靠性，其中I線為監(jiān)測信號發(fā)送、I線為監(jiān)測信號自檢接收端、I線為監(jiān)測信號接收端。封套與鋼軌貼合設(shè)置，為增加傳感器的使用壽命，待粘接的膠水固化后，貼合的上下邊沿位置涂敷設(shè)置有防老化油漆層。
[0038]雖然本發(fā)明已通過參考優(yōu)選的實施例進行了圖示和描述，但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當了解，可以不限于本實施例的描述，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可作出形式和細節(jié)上的各種變化。
【權(quán)利要求】
1.鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括若干相對鋼軌定位且在鋼軌斷裂時隨之斷裂的金屬陶瓷傳感器組、用于對應(yīng)接收每一金屬陶瓷傳感器信號的若干斷軌信號采集器組、用于對應(yīng)接收每一斷軌信號采集器信號的若干斷軌監(jiān)測站機組以及一用于接收各斷軌監(jiān)測站機組信號的斷軌監(jiān)測中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:斷軌信號采集器與斷軌監(jiān)測站機之間通過RS485總線或CAN總線或電力載波方式通訊，斷軌監(jiān)測站機斷軌監(jiān)測中心之間通訊連接有用于將工業(yè)總線信號轉(zhuǎn)換為RJ45網(wǎng)絡(luò)信號的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:斷軌監(jiān)測站機具有與手持終端通訊連接用于發(fā)送斷軌報警信號的無線通訊模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述金屬陶瓷傳感器包括相對鋼軌定位且在鋼軌斷裂時隨之斷裂的金屬陶瓷板、由金屬陶瓷板引出用于向監(jiān)測裝置發(fā)送金屬陶瓷板所在通路電信號的信號線以及用于封裝金屬陶瓷板的封套。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述金屬陶瓷板由若干金屬陶瓷基片首位導電相接形成，金屬陶瓷基片尺寸范圍為:長度10~15cm，寬度7~17mm,厚度2~5mm,金屬陶瓷板總長度范圍80~150cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述金屬陶瓷板與鋼軌貼合，封套為金屬材質(zhì)，封套朝向鋼軌一側(cè)以及信號線引出端開放，其余表面封閉，金屬陶瓷板容置于封套內(nèi)的表面通過強力膠相對封套固定連接；所述金屬陶瓷板背向鋼軌的側(cè)面與封套底壁之間還設(shè)置有絕緣隔片。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述所述金屬陶瓷板及封套通過可拆式護架貼合設(shè)置于鋼軌軌腰的內(nèi)側(cè)壁上；所述護架包括用于壓緊封套的壓板以及包繞在鋼軌軌底的鎖緊板，壓板和鎖緊板一體成形或壓緊固定，鎖緊板通過調(diào)節(jié)螺栓相對鋼軌軌底鎖緊。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述封套靠近兩端位置設(shè)置一對護架，所述壓板具有與封套外壁適配的定位槽，壓板自由端由定位槽上端延伸出向外傾斜設(shè)置的彈性唇邊；信號線從封套一端引出，封套另一端通過絕緣膠封閉，信號線容置于封套內(nèi)的部分套裝有絕緣套管，信號線引出部分設(shè)置有鎧裝；；所述封套與鋼軌貼合設(shè)置，貼合的上下邊沿位置涂敷設(shè)置有防老化油漆層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:斷軌信號采集器包括信號發(fā)射接收裝置以及CPU，信號發(fā)射接收裝置為光耦隔離型信號發(fā)射接收裝置且各路信號發(fā)射接收裝置信號頻率各不相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求 9所述的鋼軌斷裂在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號發(fā)射接收裝置包括光耦隔離型信號發(fā)射單元、光耦隔離型發(fā)射信號自檢單元以及光耦隔離型信號接收單兀，光I禹隔離型信號發(fā)射單兀輸出端與傳感器相連且輸入端與CPU輸出端相連,光率禹隔離型發(fā)射信號自檢單元輸入端與傳感器相連且輸出端與CPU輸入端相連，光耦隔離型信號接收單元輸入端與傳感器相連且輸出端與CPU輸入端相連；每一路信號接收發(fā)送裝置采用獨立的DC/DC隔離電源供電；還設(shè)置有用于向外部發(fā)送監(jiān)測信號的通訊模塊以及通訊接口，通訊模塊輸入端與CPU輸出端相連，通訊模塊輸出端與通訊接口相連；還包括用于將外部交流轉(zhuǎn)換為直流向CPU供電的AC/DC供電電源以及與外部交流相連的供電接口 ；通訊接口及供電接口共用同一 供電、通訊接口 ；各路信號發(fā)射接收裝置均設(shè)有工作指示燈和報警指示燈。
【文檔編號】B61K9/10GK103786747SQ201410016343
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】翁德強, 譚華, 陳偉 申請人:杭州豪迦科技有限公司