铁路钢轨断轨监测系统技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种铁路钢轨断轨监测系统，所述断轨监测系统包括至少两个收发器、服务器，部分或全部收发器作为管理模块；将待监测钢轨分为至少一钢轨监测区间；各钢轨监测区间分布设置至少两个收发器；各收发器分为至少一组，每组包括至少两个收发器，每组收发器以钢轨作为导线进行接力载波通讯，直至管理模块收到设定数据，由管理模块将数据发送至服务器。本实用新型专利技术提出的铁路钢轨断轨监测系统，可对钢轨断轨进行实时监测，确保铁路交通的安全性。

Railway rail breaking track monitoring system

The utility model reveals a railway rail rail broken track monitoring system. The track monitoring system includes at least two transceivers, servers and part or all transceivers as management modules, and the monitoring rail is divided into at least one rail monitoring interval, and at least two transceivers are set in the distribution of rail monitoring intervals; It is divided into at least one group. Each group consists of at least two transceivers. Each set of transceivers communicate with the rail as the conductor, until the management module receives the set data, and the data is sent to the server by the management module. The rail breaking monitoring system proposed by the utility model can real-time monitor the rail broken rail and ensure the safety of the railway traffic.

【技术实现步骤摘要】
铁路钢轨断轨监测系统
本技术属于铁路通讯
，涉及一种钢轨断轨监测系统，尤其涉及一种半自动闭塞区间钢轨断轨监测系统。
技术介绍
随着我国铁路事业的快速发展和列车速度的提高，对铁路运输的安全和效率提出了更高的要求。因此，对铁路运营线上的钢轨进行实时断轨检测，确保断轨发生时能够满足“故障一安全”的原则成为一个重要课题。现有的高铁和普速铁路自动闭塞区段，铁路信号设备已全部安装了轨道电路，实现了钢轨断轨检查。但半自动闭塞区段区间只在进站信号机外方1200米～1400米安装了接近轨道电路，从车站的接近轨道电路受电端处至相邻站的接近轨道电路受电端处整个区间没有安装轨道电路，钢轨发生断轨就无法得到检查，完全靠人员巡视检查去发现。钢轨作为地面基础设备，其工作状态好坏直接影响列车运输安全。列车通过断裂的钢轨会带来巨大安全隐患，甚至会导致脱轨、颠覆等重大行车事故的发生。因断轨致列车脱轨、颠覆重大行车事故告诉我们，加强钢轨断裂检测，对保障列车安全运行具有十分重要意义。因此，有必要研制非闭塞区段断轨监测系统，实时在线对钢轨断轨进行检测，发生断轨时及时报警，防止钢轨断轨致列车脱轨颠覆事故。1、基于轨道电路原理基于轨道电路原理的实时断轨检测方法的显著特征是:以钢轨作为电路,通过传递并接受电信号(电压或电流)来判断是否发生断轨。和轨道电路一样,尽管基于轨道电路原理的实时断轨检测方法具有受道床条件影响大的缺点,但因其原理和技术相对比较成熟而显出较强的可行性。2、牵引回流断轨检测方法牵引回流断轨检测方法使用完整的牵引回流电路作为基础。任何一根钢轨中的电流只有在钢轨断裂时被阻断。在任何情况下,异常的电流通过相邻钢轨的短接线而绕过断裂处回流至变电站。由此造成的不平衡电流可以被检测。但其依赖牵引回流的存在,即只能检测牵引变电所供电臂上列车和变电所之间的断轨。另外，牵引回流实时断轨检测方法实现困难在于必须根据实际线路的牵引回流电路网络,分析清楚各种负荷条件下(列车负荷大小、列车位置)所有钢轨上的牵引回流分布情况。3、光纤实时断轨检测方法光纤实时断轨检测方用由环氧树脂胶带贴于轨道上的标准单模光纤进行检测。光纤的一端接光源,另一端为接收器。如果钢轨发生折断,光纤将随之发生破裂,光线将不能到达接收器,由此判断发生断轨,如图所示光纤断轨检测方法被证明是非常可靠的断轨检测方法，但其安装和维修工作困难难于在实际中运用。类似光缆，使用一根电缆和一根钢轨作为检测通道，钢轨断轨时回路电流变化明显，原理非常简单，但沿线铺设电缆工程十分庞大，很难实际运用。4、超声波断轨检测在一段轨道的中部装声波发生装置,左右两端相隔一定距离安装声波接收装置。相邻区间信号靠自然衰耗隔离.当发射装置发出声波后,声波沿着钢轨向左右传播.如果遇到有裂缝或者断轨,接收装置接收不到或者接受到的信号明显减少,据此可以判定钢轨是否折断或者破损。超声波遇到焊缝将有部分能量反射回去,作用距离有限。要增加检测距离，必须加大发射器功率，对电池供电设备很不利。有鉴于此，如今迫切需要设计一种铁路钢轨断轨监测方式，以便克服现有铁路钢轨断轨监测存在的上述缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种铁路钢轨断轨监测系统，可对钢轨断轨进行实时监测，确保铁路交通的安全性。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种铁路钢轨断轨监测系统，所述断轨监测系统包括至少两个收发器、服务器，部分或全部收发器作为管理模块；将待监测钢轨分为至少一钢轨监测区间；各钢轨监测区间分布设置至少两个收发器；各收发器分为至少一组，每组包括至少两个收发器，每组收发器以钢轨作为导线进行接力载波通讯，直至管理模块收到设定数据，由管理模块将数据发送至服务器。本技术的有益效果在于：本技术提出的铁路钢轨断轨监测系统，可对钢轨断轨进行实时监测，确保铁路交通的安全性。附图说明图1为本技术铁路钢轨断轨监测系统的设置示意图。图2为本技术铁路钢轨断轨监测系统的原理示意图。图3为本技术铁路钢轨断轨监测系统的组成示意图。图4为本技术铁路钢轨断轨监测系统的部分组成示意图。图5为本技术铁路钢轨断轨监测系统的网络结构图。图6为本技术铁路钢轨断轨监测系统中管理模块的组成示意图。图7为本技术铁路钢轨断轨监测系统中普通收发器的组成示意图。图8为本技术断轨监测系统中主控制器电路的电路示意图。图9为本技术断轨监测系统中收发指示灯电路的电路示意图。图10为本技术断轨监测系统中选频电路及载波信号调制电路的电路示意图。图11为本技术断轨监测系统中防雷检测电路的电路示意图。图12为本技术断轨监测系统中接收电平大值检测电路的电路示意图。图13为本技术断轨监测系统中设备ID识别电路的电路示意图。图14为本技术断轨监测系统中振荡源电路的电路示意图。图15为本技术断轨监测系统中发射功率检测电路及恒流源电路的电路示意图。图16为本技术断轨监测系统中485通信电路的电路示意图。图17为本技术断轨监测系统中电源开关监测电路及稳压线性电源电路的电路示意图。图18为本技术断轨监测系统载波模块中振荡源电路的电路示意图。图19为本技术断轨监测系统载波模块中载波调整解调控制电路的电路示意图。图20为本技术断轨监测系统载波模块的部分电路示意图。图21为本技术另一种实施方式的示意图。图22为实施例四中本技术断轨监测系统的工作示意图。图23为实施例五中本技术断轨监测系统的工作示意图。图24为本技术系统中各收发器发送数据格式的示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本技术的优选实施例。实施例一本技术揭示了一种铁路钢轨断轨监测系统，适用于电气化和非电气化区段半自动闭塞区间钢轨断轨监测，可以实时监测区间钢轨连接的完整性。请参阅图1，将待监测钢轨分为至少一钢轨监测区间，各钢轨监测区间的两端分别设有绝缘节(也可以不设置绝缘节)，各钢轨监测区间的两端分别设有短路线(当然也可以不设置短路线)，两条短路线将左右两条钢轨连接，钢轨间的轨距杆为绝缘轨距杆。不设置短路线时，两端的第1收发器、第n收发器分别连接监测区间的两端。各钢轨监测区间分布设置若干收发器，相邻收发器与对应钢轨触点之间的距离为0.5～1km，两端收发器(第1收发器、第n收发器)在钢轨上的触点距离相邻收发器在钢轨触点0.5～1km，第1收发器、第n收发器与钢轨的触点距离对应短路线与钢轨的触点40～80m。第1收发器除了作为第一个发送数据的收发器外，还具有管理模块向服务器上传数据的功能；第n收发器也具有管理模块向服务器上传数据的功能(当然也可以是其他收发器向服务器发送数据)。请参阅图2，区间断轨监测是将钢轨当导线，保证每根钢轨通过一定的载波信号(载波信号由收发器发送、接收)，本实施例中，通过中心频率13.5KHz的载波通信传输方式进行监测钢轨断轨。当钢轨断裂时，载波信号接收电平、发射电平产生变化，经采集记录并逐级发送相关信息至第n收发器或者第1收发器(第1收发器可以只接收第2收发器、第3收发器发送的数据，当然也可以接收其他收发器的数据)，由第1收发器或者第n收发器通过GPRS发送至服务器分析处理。请参阅图3、图4，所述断轨监本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于，所述断轨监测系统包括至少两个收发器、服务器，部分或全部收发器作为管理模块；将待监测钢轨分为至少一钢轨监测区间；各钢轨监测区间分布设置至少两个收发器；各收发器分为至少一组，每组包括至少两个收发器，每组收发器以钢轨作为导线进行接力载波通讯，直至管理模块收到设定数据，由管理模块将数据发送至服务器。

【技术特征摘要】
1.一种铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于，所述断轨监测系统包括至少两个收发器、服务器，部分或全部收发器作为管理模块；将待监测钢轨分为至少一钢轨监测区间；各钢轨监测区间分布设置至少两个收发器；各收发器分为至少一组，每组包括至少两个收发器，每组收发器以钢轨作为导线进行接力载波通讯，直至管理模块收到设定数据，由管理模块将数据发送至服务器。2.根据权利要求1所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：各组收发器中，靠近钢轨监测区间两端的收发器作为管理模块；或者，靠近位于钢轨监测区间一端的收发器作为管理模块。3.根据权利要求1所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：在n＝2时，第2收发器作为管理模块，第2收发器采集第1收发器的数据，向服务器反馈接收的数据；n为某组收发器的个数；在n≥3时，除第1收发器、第2收发器外，各收发器采集其前一收发器的数据，或者采集其前前收发器的数据，或者采集其前一收发器及前前收发器的数据；其中，对于第a收发器，其前一收发器指第a-1收发器，其前前收发器指第a-2收发器，a≥3。4.根据权利要求3所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：将待监测钢轨分为至少一钢轨监测区间，各钢轨监测区间的两端分别设有短路线；或者，不设置短路线，两端的第1接收器、第n收发器分别连接监测区间的两端。5.根据权利要求4所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：第1收发器、第n收发器与钢轨的触点距离对应短路线与钢轨的触点40～80m。6.根据权利要求1所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：各收发器包括第一收发设备、第二收发设备，第一收发设备、第二收发设备交替进行数据发送工作。7.根据权利要求1所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：所述收发器包括主控制器电路、收发指示灯电路、选频电路、载波信号调制电路、防雷检测电路、接收电平大值检测电路、设备ID识别电路、振荡源电路、发射功率检测电路、恒流源电路、电源开关监测电路、稳压线性电源电路、载波模块；所述主控制器电路分别连接收发指示灯电路、防雷检测电路、接收电平大值检测电路、设备ID识别电路、振荡源电路、发射功率检测电路、电源开关监测电路、载波模块；所述选频电路分别连接载波信号调制电路、接收电平大值检测电路，载波信号调制电路连接发射功率检测电路，发射功率检测电路连接恒流源电路，电源开关监测电路连接稳压线性电源电路。8.根据权利要求7所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：作为管理模块的收发器相比普通收发器增加485通信电路、GPRS通讯模块。9.根据权利要求8所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：所述485通信电路包括485芯片、第一双向TVS二极管D17、第二双向TVS二极管D18、第三双向TVS二极管D19、第一空气放电管F1、第一自恢复保险PPTC1、第二自恢复保险PPTC2、第三十电容C30、第十一电阻R11、第五一电阻R51；所述485芯片的第二管脚通过第十一电阻R11连接5V电源电压，485芯片的第二管脚连接单片机U5、485芯片的第三管脚；485芯片的第一管脚、第四管脚连接单片机U5，485芯片的第五管脚接地；485芯片的第八管脚连接5V电源电压、第三十电容C30的第一端，第三十电容C30的第二端接地；所述485芯片的第六管脚连接第三双向TVS二极管D19的第一端、第一双向TVS二极管D17的第一端、第一自恢复保险PPTC1的第一端；所述485芯片的第七管脚连接第三双向TVS二极管D19的第二端、第二双向TVS二极管D18的第二端、第二自恢复保险PPTC2的第一端；第一双向TVS二极管D17的第二端、第二双向TVS二极管D18的第一端接地；第一自恢复保险PPTC1的第二端连接第一空气放电管F1的第一端、第五一电阻R51的第一端、单片机U5；第二自恢复保险PPTC2的第二端连接第一空气放电管F1的第二端、第五一电阻R51的第二端、单片机U5。10.根据权利要求7所述的铁路钢轨断轨监测系统，其特征在于：所述主控制器电路包括单片机U5、第九电容C9、第十电容C10、第二电阻R2、第五电阻R5、第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第二六电阻R26、第四一电阻R41；单片机U5的第一管脚通过第二电阻R2接地，单片机U5的第五管脚通过第五电阻R5接地，单片机U5的第六管脚接地，单片机U5的第七管脚连接3.3V电源电压，单片机U5的第九管脚通过第十电阻R10连接接收电平小值；单片机U5的第十七管脚通过第七电阻R7连接第八电阻R8的第二端、第九电容C9的第一端，第八电阻R8的第一端连接3.3V电源电压，第九电容C9的第二端接地；单片机U5的第二一管脚连接第四一电阻R41，单片机U5的第二二管脚连接第二六电阻R26；单片机U5的第二三管脚通过第十电容C10接地，单片机U5的第二八管脚连接3.3V电源电压，单片机U5的第二九管脚接地；收发指示灯电路包括第七三极管Q7、第八三极管Q8、第一LED灯D13、第二LED灯D14、第三三电阻R33、第三四电阻R34、第三五电阻R35、第三六电阻R36；第七三极管Q7的基极通过第三三电阻R33连接单片机U5，第八三极管Q8的基极通过第三四电阻R34连接单片机U5；第七三极管Q7的发射极接地，第八三极管Q8的发射极接地；第七三极管Q7的集电极通过第三五电阻R35连接第一LED灯D13，第八三极管Q8通过第三六电阻R36连接第二LED灯D14；第一LED灯D13、第二LED灯D14分别连接3.3V电源电压；所述选频电路包括第七放大器U4A、第八放大器U4B、第十一电容C11、第十四电容C14、第二十电容C20、第二三电容C23、第二四电容C24、第二六电容C26、第三二电容C32、若干电阻；所述第七放大器U4A的电源端连接5V电源电压，第七放大器U4A的接地端接地；第七放大器U4A的输出端连接第六七电阻R67的第一端、第五二电阻R52的第一端、第十四电容C14的第二端；第七放大器U4A的负输入端连接第二三电容C23的第二端、第五四电阻R54的第二端，第五二电阻R52的第二端连接第五四电阻R54的第一端；第七放大器U4A的正输入端连接第八放大器U4B的正输入端、第二四电容C24的第一端、第五九电阻R59的第二端、第六四电阻R64的第一端；第六七电阻R67的第二端连接第二六电容C26的第一端、第六二电阻R62的第一端、第六八电阻R68的第二端；所述第二六电容C26的第二端连接接收电平大值检测电路，第六二电阻R62的第二端接地；第二三电容C23的第一端连接第十四电容C14的第一端、第六十电阻R60的第二端、第五八电阻R58的第一端、第六三电阻R63的第一端；第六三电阻R63的第二端接地，第五八电阻R58的第二端通过第三电阻R3接地；第六十电阻R60的第一端连接第十一电容C11的第二端、第五六电阻R56的第一端；第十一电容C11的第一端连接载波信号调制电路；第五六电阻R56的第二端连接第五七电阻R57的第一端、第六一电阻R61的第一端、第十九电容C19的第一端、第二十电容C20的第一端；第五七电阻R57的第二端、第六一电阻R61的第二端分别接地；所述第八放大器U4B的输出端连接第六八电阻R68的第一端、第十九电容C19的第二端、第五三电阻R53的第一端；第五九电阻R59的第一端、第三二电容C32的第一端连接5V电源电压，第三二电容C32的第二端、第五九电阻R59的第二端、第二四电容C24的第二端接地；所述第八放大器U4B的负输入端连接第五五电阻R55的第二端、第二十电容C20的第二端，第五三电阻R53的第二端连接第五五电阻R55的第一端；所述载波信号调制电路包括第一N型MOS管Q1、第二N型MOS管Q2、第一耦合变压器T1、第一二极管D1、第三二极管D3、第五二极管D5、第七二极管D7、第三电容C3、若干电阻；第十一电容C11的第一端连接第一耦合变压器T1的第一端、第一二极管D1的负极、第二N型MOS管Q2的漏极；第一二极管D1的正极接地；第二N型MOS管Q2的栅极连接第四四电阻R44的第一端、第五二极管D5的负极、第三八电阻R38的第一端；第四四电阻R44的第二端、第五二极管D5的正极接地；第二N型MOS管Q2的源极连接发射功率检测电路；所述第一耦合变压器T1的第二端连接钢轨，第一耦合变压器T1的第一端通过并联的第四电阻R4及第三电容C3连接钢轨，第一耦合变压器T1的第四端连接5V电源电压；第一耦合变压器T1的第五端连接第三二极管D3的负极、第一N型MOS管Q1的漏极；第三二极管D3的正极接地；第一N型MOS管Q1的栅极连接第四八电阻R48的第一端、第七二极管D7的负极、第四十电阻R40的第一端；第四八电阻R48的第二端、第七二极管D7的正极接地；第一N型MOS管Q1的源极连接发射功率检测电路；所述防雷检测电路包括防雷器裂化采集口、第九二极管D9、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第十二电阻R12；防雷器裂化采集口的第一端接地，防雷器裂化采集口的第二端分别连接第九二极管D9的负极、第一电容C1的第一端、第一电阻R1的第一端；第九二极管D9的正极、第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端接地；第一电阻R1的第二端连接第十二电阻R12的第二端、第二电容C2的第一端，第十二电阻R12的第一端连接3.3V电源电压；所述接收电平大值检测电路包括第二放大器U1B、第十二极管D10、第十二电容C12、第二五电容C25、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二二电阻R22、第二四电阻R24；所述第二六电容C26的第二端连接第十二电容C12的第一端；第十二电容C12的第二端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王李萍，邓建辉，胡昌林，张健丰，田刚，周建军，朱明，周鑫，贺兵强，范景祥，童喆敏，张长生，吴旺生，
申请(专利权)人：南昌铁路通信信号厂有限公司，上海新海信通信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36