一种铁路钢轨断轨监测方法与流程

本发明属于铁路通讯技术领域，涉及一种钢轨断轨监测方法，尤其涉及一种半自动闭塞区间钢轨断轨监测方法。

背景技术：

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。

2.1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。

2.2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。

2.3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。

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。

2.4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。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种铁路钢轨断轨监测方法，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，本发明采用如下技术方案：

一种铁路钢轨断轨监测方法，所述断轨监测方法包括如下步骤：

【1】将待监测钢轨分为至少一钢轨监测区间，各钢轨监测区间分布设置若干收发器；各收发器分为至少一组，每组至少包括两个收发器，每组中至少有一个收发器能与远程的服务器通讯；

【2】若某钢轨监测区间的一组中只设置两个收发器，即n＝2；两个收发器均作为管理模块，向服务器发送数据，或者，只有一个收发器作为管理模块；各收发器接收及发送的数据如下：

步骤s11、第1收发器发送自身标识数据及采集到的自身发送电平；

步骤s12、第2收发器采集第1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，并将采集到的第1收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

步骤s13、第1收发器采集第2收发器发送的数据，并将采集到的第2收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；如果只有第2收发器作为管理模块，则没有该步骤；

步骤s14、第1收发器、第2收发器作为管理模块时，服务器根据管理模块采集的数据进行分析判断过程包括：

(1)若第1收发器、第2收发器采集的数据及发送的数据均正常，则判断各收发器无损坏、钢轨无断轨；

(2)若服务器接收到第1收发器或/和第2收发器发送的发送电平数据低于设定值，则判断第1收发器或/和第2收发器损坏；反之，若对应收发器的发送电平数值高于设定值，则判断对应收发器未损坏；

(3)若第2收发器发送的发送电平数据高于设定值，第1收发器发送的发送电平数据高于设定值，但服务器接收到第2收发器及第1收发器发送的接收电平大幅下降或无法接收到，则判断第1收发器与第2收发器之间的钢轨断轨；

(4)如果服务器接收不到第1收发器或/和第2收发器发送的数据，则判断为对应收发器无线通信失败；

只有第2收发器作为管理模块时，服务器根据管理模块采集的数据进行分析判断；

(1)若第2收发器采集的数据及发送的数据均正常，则判断各收发器无损坏、钢轨无断轨；

(2)若服务器接收到第2收发器发送的发送电平数据低于设定值，则判断第2收发器损坏；反之，若第2收发器的发送电平数值高于设定值，则判断对应收发器未损坏；

(3)若第2收发器发送的发送电平数据高于设定值，但服务器接收到第2收发器发送的接收电平大幅下降或无法接收到，则判断第1收发器损坏或第1收发器与第2收发器之间的钢轨断轨；

(4)如果服务器接收不到第2收发器发送的数据，则判断为第2收发器无线通信失败。

【3】若某钢轨监测区间中的一组设置至少三个收发器，n≥3，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；第1收发器采集第2收发器、第3收发器发送的数据，第2收发器只采集第1收发器发送的数据；

当n＝3时，各收发器接收及发送的数据如下：

步骤s21、第1收发器发送自身标识数据及采集到的自身发送电平；

步骤s22、第2收发器采集第1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第1收发器发送的数据；

步骤s23、第3收发器采集第1收发器、第2收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，并将采集到的第1收发器、第2收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

步骤s24、第1收发器采集第2收发器、第3收发器发送的数据，并将采集到的第2收发器、第3收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

当n≥4时，各收发器接收及发送的数据如下：

步骤s31、第1收发器发送自身标识数据及采集到的自身发送电平；

步骤s32、第2收发器采集第1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第1收发器发送的数据；

步骤s33、第3收发器采集第1收发器、第2收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第1收发器、第2收发器发送的数据；

步骤s34、对于第b收发器，其采集第b-2收发器、第b-1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第b-2收发器、第b-1收发器发送的数据，3≤b≤n-1；

步骤s35、第n收发器采集第n-2收发器、第n-1收发器发送的数据，发送自身标识数据、采集到的自身发送电平、采集到的第n-2收发器及第n-1收发器发送的数据发送至服务器；

步骤s36、第1收发器采集第2收发器、第3收发器发送的数据，并将采集到的第2收发器、第3收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

对于三个以上收发器的情况，即n≥3时，服务器根据管理模块采集的数据进行分析判断；第1收发器、第n收发器作为管理模块；

(1)若各收发器采集的数据及发送的数据均正常，则判断各收发器无损坏、钢轨无断轨；

(2)若第c收发器接收不到第c-1收发器的数据，但能接收到第c-2收发器的数据，则判断第c-1收发器有损坏，钢轨无断轨；其中，3≤c≤n；

(3)若第c收发器接收不到第c-1收发器的数据，且接收不到第c-2收发器的数据，则判断第c-1收发器与钢轨的连接处、第c收发器与钢轨的连接处之间有断轨；

(4)若第d收发器接收不到第d-2收发器的数据，但能接收到第d-1收发器的数据；则根据第d-1收发器接收第d-3收发器及第d-2收发器数据的情况判断断轨点；其中，4≤d≤n；若第d-1收发器能接收第d-3收发器的数据，则判断第d-2收发器损坏；若第d-1收发器不能接收第d-3收发器的数据，则判断第d-2收发器与钢轨的连接处、第d-1收发器与钢轨的连接处之间的钢轨有断轨；

(5)若服务器接收到第n收发器发送的发送电平数据低于设定值，则判断第n收发器损坏；若服务器接收到第1收发器发送的发送电平数据低于设定值，则判断第1收发器损坏；反之，若对应收发器的发送电平数值高于设定值，则判断对应收发器未损坏；

(6)若第2收发器接收不到第1收发器的数据，且服务器接收到第1收发器发送的发送电平数据高于设定值，则判断第1收发器与钢轨的连接处、第2收发器与钢轨的连接处之间的钢轨断轨；

(7)若服务器接收到第n收发器发送的发送电平数据高于设定值，但接收电平大幅下降或无法接收到，则判断第n-1收发器与第n收发器之间的钢轨断轨；

(8)如果服务器接收不到管理模块的数据，则判断为无线通信失败。

一种铁路钢轨断轨监测方法，所述断轨监测方法包括如下步骤：

步骤s0、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，各收发器被分为至少一组，每组至少两个收发器；每组中至少有一个收发器能与远程的服务器通讯；

步骤s1、各收发器一直处于以时间t为周期的循环发送状态，时间未到时处于接收状态；每组收发器中最开始发送信息的收发器作为第1收发器；各组收发器根据发送、接收信号的顺序进行编号，依次为第1收发器、第2收发器、第3收发器、…、第n-1收发器、第n收发器；其中，n为该钢轨监测区间一组收发器的个数，n≥2；第1收发器的发生时间先到达，第1收发器以钢轨为导线发送自身信息数据；

步骤s2、第2收发器至少采集第1收发器发送的数据，并保存；同时开始发送自身信息数据，并转发第1收发器发送的数据；

若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；直接转至步骤s6；

若n≥3时，转至步骤s3；

步骤s3、第3收发器至少采集第1收发器发送的数据或者第2收发器发送的数据，并保存；开始发送自身信息数据，并转发第2收发器发送的数据和第1收发器发送的数据；以此类推到第n-1收发器；

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；

步骤s4、第n收发器至少采集第n-2收发器发送的数据或者第n-1收发器发送的数据，并保存；发送自身标识数据、采集到的自身发送电平、采集到的第n-2收发器及第n-1收发器发送的数据发送至服务器；步骤s6、由服务器根据接收的数据判断钢轨监测区间的各个监测段是否有断轨。

一种铁路钢轨断轨监测方法，所述断轨监测方法包括如下步骤：

步骤s0、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，两条短路线将左右两条钢轨连接，或者不设置短路线，两端的收发器分别连接监测区间的两端；钢轨间的轨距杆为绝缘轨距杆；

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；各收发器分为至少一组，每组中至少有一个收发器能与远程的服务器通讯；

步骤s1、各收发器一直处于以时间t为周期的循环发送状态，时间未到时处于接收状态；各收发器传输载波通信信号的中心频率为13.5khz；第1收发器位于钢轨监测区间的一端，第1收发器的发生时间先到达，第1收发器以钢轨为导线发送自身信息数据，包含自身标识数据及采集到的自身发送电平；

步骤s2、第2收发器采集到第1收发器发送的数据，并保存；同时开始发送自身信息数据，包含自身标识数据及采集到的自身发送电平，并转发采集到的第1收发器发送的的数据；

步骤s3、第3收发器采集第1收发器、第2收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，并将采集到的第1收发器、第2收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

步骤s4、对于第b收发器，其采集第b-2收发器、第b-1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第b-2收发器、第b-1收发器发送的数据，3≤b≤n-1；n为各组收发器的个数，n≥2；

步骤s5、第n收发器采集第n-2收发器、第n-1收发器发送的数据，发送自身标识数据、采集到的自身发送电平、采集到的第n-2收发器及第n-1收发器发送的数据发送至服务器；

步骤s6、第1收发器采集第2收发器、第3收发器发送的数据，并将采集到的第2收发器、第3收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器。

步骤s7、由服务器根据接收的数据判断钢轨监测区间的各个监测段是否有断轨；

钢轨正常无断裂情况下，钢轨传输信息能正常到达，第i收发器接收第i-2收发器和第i-1收发器发送的接收电平都不为0；第i-12收发器、第i-1收发器及第i收发器本身发射电平也不为0；所有收发器发送及接收的数据均能正常；3≤i≤n；

如果钢轨出现断轨现象，若第i-1收发器与钢轨的触点、第i收发器与钢轨的触点之间的钢轨发生断轨现象，则第i收发器接收第i-2收发器和第i-1收发器发送的接收电平都降为0或者大幅下降；

如果钢轨出现断轨现象，若第i-2收发器与钢轨的连接处、第i-1收发器与钢轨的连接处之间的钢轨发生断轨现象，则第i收发器接收第i-1收发器的接收电平正常，但接收第i-2收发器发送的接收电平降为0或者大幅下降；

若第1收发器与钢轨的触点、第2收发器与钢轨的触点之间的钢轨发生断轨现象，则第2收发器接收第1收发器发送的接收电平都降为0或者大幅下降；

通过3个收发器判断是否存在断轨点：第i-2收发器通过钢轨发送数据，第i-1收发器通过钢轨发送数据；第i收发器通过钢轨接收第i-2收发器、第i-1收发器的钢轨载波信号，若接收信号的状态0，并在持续等待的设定时间内接收信号的状态一直为0，则判断出现断轨故障；

通过3个收发器判断设备收发器好坏或者列车通过；若第i收发器接收到第i-1收发器的钢轨载波信号的状态为0，再根据接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态进行进一步判断；若接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态为1或者2，判断第i-1收发器损坏；若接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态为载波发送电平变大，则判断为列车通过状态。

本发明的有益效果在于：本发明提出的铁路钢轨断轨监测方法，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为本发明铁路钢轨断轨监测方法的流程示意图。

图2为本发明铁路钢轨断轨监测系统的设置示意图。

图3为本发明铁路钢轨断轨监测系统的原理示意图。

图4为本发明铁路钢轨断轨监测系统的组成示意图。

图5为本发明铁路钢轨断轨监测系统的部分组成示意图。

图6为本发明铁路钢轨断轨监测系统的网络结构图。

图7为本发明铁路钢轨断轨监测系统中第1收发器的组成示意图。

图8为本发明铁路钢轨断轨监测系统中普通收发器的组成示意图。

图9为本发明断轨监测系统中主控制器电路的电路示意图。

图10为本发明断轨监测系统中收发指示灯电路的电路示意图。

图11为本发明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12为本发明断轨监测系统中防雷检测电路的电路示意图。

图13为本发明断轨监测系统中接收电平大值检测电路的电路示意图。

图14为本发明断轨监测系统中设备id识别电路的电路示意图。

图15为本发明断轨监测系统中振荡源电路的电路示意图。

图16为本发明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17为本发明断轨监测系统中485通信电路的电路示意图。

图18为本发明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19为本发明断轨监测系统载波模块中振荡源电路的电路示意图。

图20为本发明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21为本发明断轨监测系统载波模块的部分电路示意图。

图22为本发明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发明的优选实施例。

实施例一

本发明揭示了一种铁路钢轨断轨监测系统及方法，适用于电气化和非电气化区段铁路钢轨断轨监测，可以实时监测区间钢轨连接的完整性。

请参阅图2，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，从而使得左右两条钢轨形成一回路进行信息传输；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，位于钢轨监测区间两端的管理模块(本实施例中是第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3，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，回路载波信号接收电平、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4、图5，所述断轨监测系统包括若干收发器、控制中心。所述控制中心包括服务器、至少一客户端，各客户端与服务器连接；客户端可以为电脑或移动终端，服务器通过短信或消息的方式发送报警信息至客户端，如通过短信发送至手机，或通过发送消息至对应手机app。各收发器通过铁轨为导线相连，部分收发器作为管理模块，管理模块与服务器进行远程通讯；管理模块通过tcp服务，将接收的数据发送到服务器，服务器进行数据分析处理，将处理结果在客户端上显示。

所述收发器设有载波模块，用来发送载波信号；所述收发器包括太阳能充电板、充电管理器、可充电电池，太阳能充电板通过充电管理器连接可充电电池。当然，也可以采用其他电源方式，如风力发电机等，也可以采用一些燃料电池，如氢燃料电池。

图4为本系统的组成示意图，其中相邻的收发器间隔0.5～1km安装(指的是收发器与钢轨的连接点)，间距取决于需要监测断轨的精度，如果危险路段可以间隔更短，钢轨间的轨距杆全部为绝缘轨距杆。管理模块都通过485通信电路与gprs通讯模块连接通信，上传数据。第1收发器和第n收发器分别都安装在距离钢轨短路线40～80米的距离；收发器需要长时间供电，所以都采用蓄电池供电，并用太阳能配上充电管理器充电。数据通过gprs模块建立tcp/ip连接上传到远端服务器，通过服务器进行数据处理。

位于钢轨监测区间第一端的收发器作为第1收发器；所述第1收发器、第n收发器相比普通收发器增加485通信电路、gprs通讯模块，通过485通信电路、gprs通讯模块与服务器通讯；第1收发器、第n收发器通过485通信电路将数据发送至对应的gprs通讯模块，gprs通讯模块通过tcp/ip与服务器建立连接将数据发送给服务器；第n收发器和第1收发器通过485通信电路与gprs通讯模块进行数据交换，通信波特率为2400bps，第1收发器和第n收发器通过485通信电路向gprs通讯模块发送帧格式数据，gprs通讯模块收到数据通过tcp向控制中心发送数据。

各收发器以钢轨作为导线、自第1收发器至第n收发器进行接力载波通讯，传输中心频率为13.5khz的载波通信信号，服务器根据第1收发器即第n收发器反馈的信号判断两个相邻的收发器与钢轨触点之间的钢轨是否有断轨。当钢轨断裂时，载波信号接收电平、发射电平产生变化，经采集记录并接力发送相关信息至管理模块(第n收发器、第1收发器)，管理模块将信息发送至服务器分析处理。

各钢轨监测区间的收发器进行接力载波通讯，每间隔设定时间t(t可以为15s，最大误差2s)依次循环发送状态。

第2收发器接收第1收发器发送的数据并保存；第i-1收发器、第i收发器接收第i-2收发器发送的数据并保存；第1收发器接收第2收发器、第3收发器发送的数据并保存；其中，3≤i≤n，n为该钢轨监测区间每组收发器的个数(本实施例只设置一组)。

各收发器发送自身信息数据并转发其接收的其他收发器发送的数据；自身信息数据包括唯一标识数据、自身发射电平数据、监测并获取的自身电池电量数据、监测并获取的防雷装置状态数据。

各收发器一直处于以时间t为周期的循环发送状态，时间未到时处于接收状态；第1收发器的时间先到达，第1收发器发送自身信息数据，包含“编号1的5字节数据”；第2收发器接收到“编号1的5字节数据”，并保存，同时开始发送自身信息数据，包含“编号2的5字节数据”，并转发第1收发器发送的包含“编号1的5字节数据”的数据；第3收发器接收到“编号1的5字节数据”或者“编号2的5字节数据”，开始发送自身数据，包含“编号3的5字节数据”，并转发第2收发器发送的包含“编号2的5字节数据”的数据和第1收发器发送的包含“编号1的5字节数据”的数据；以此类推到n个。

收发器的主要功能是通过钢轨传输信号，循环间隔(本实施例为15秒间隔)传输本身信息数据以及转发其他收发器的信息数据。本身信息数据包裹本身发射电平数据、接收前或者前前电平数据，检测本身电池电量，监测防雷装置状态以及转发其他收发器信息数据的功能。收发器的结构由电池、电源电路、恒流源电路、单片机、载波模块、防雷模块等组成。

系统工作原理可参阅图5，除收发器1(收发器1即第1收发器，功能特殊，稍后介绍)外，所有收发器工作有四种状态：主动发送数据倒计时状态(等待接收信息数据状态)、数据信息接收状态、采集本身电平并发送数据信息状态、转发其他收发器数据信息状态。

①、主动发送数据倒计时状态(等待接收信息数据状态)：

由于晶振启振时间会略有差别，而为了让收发器依次顺序的进行数据发送而不产生冲突，我们在收发器上电时候设置一个第一次上电自主发送时间点，这个时间点只进行一次倒计时，以后就不再使用，当第一次上电自主发送时间倒计时结束，收发器自主发送一次数据信息，发送完成后则正式进入主动发送数据倒计时状态。收发器在在此状态下，如果倒计时还没有到达，则基本处于空闲状态，处于接收其他收发器信息数据的状态；假设不能接收其他收发器的数据信息的情况下，收发器会以间隔设定的可变间隔时间循环发送本身的数据信息给其他收发器。其中dc.id是收发器的id标号，如图中收发器2自主循环发送时间为15.667秒，收发器3自主循环发送时间为15.809秒等等。

②、数据信息接收状态：

当收发器处于主动发送数据倒计时状态(等待接收信息数据状态)时，接收到前或者前前收发器的数据信息，则收发器进入数据信息接收状态。此状态下收发器接收前或者前前收发器数据信息并保存在缓存区，并根据接收的是前或者前前收发器的数据而更改自主发送数据的倒计时时间计数器，使其缩短也就是会相应的提前自主发送数据，相当于使后面的收发器跟这前面的收发器立即发送数据信息。如图5中所示，收发器1自主发送完成数据信息后，收发器2收到收发器1的数据信息本来自主发送数据的倒计时计数器还有500，但是因为收到收发器1的数据信息，则把倒计时计数器修改250，也就是收发器2将提前250开始发送数据信息。依次类推收发器3，收发器4都会在收到前或者前前的数据信息而将自主发送数据时间提前。

③、采集本身电平并发送数据信息状态：

在修改了本身自主发送数据的倒计时计数器后，倒计时完成时，进入到数据信息发送状态。收发器在此状态下，收发器采集本身发送电平，本身电池电压状态，防雷器状态并把数据存储在相对应的缓冲区中，并根据状态清除或者设置相应的数据位，数据整理完毕后启动载波模块在数据信息发送出去。本身数据信息为了确保成功，发送3遍5字节数据。图5中收发器1发送“编号1的5字节数据”、和收发器2发送“编号2的5字节数据”以及收发器3发送“编号3的5字节数据”都是本身数据信息。

④、转发其他收发器数据信息状态：

收发器将本身数据信息通过载波模块发送完成后则进入转发其他收发器数据信息状态。收发器在此状态下将前面收发器处于数据信息接收状态下接收到的前或者前前收发器的数据信息通过载波模块以5字节一次的形式转发到其他收发器。如图5中收发器2发送“编号1的5字节数据”，收发器4会发送“编号3的5字节数据”和“编号2的5字节数据”。

如图5中收发器1自主发送“编号1的5字节数据”后，收发器2接收到“编号1的5字节数据”则修改自主发送时间，提前发送“编号2的5字节数据”并转发“编号1的5字节数据”，收发器3接收到“编号1的5字节数据”或者“编号2的5字节数据”则修改自主发送时间，提前发送“编号3的5字节数据”并转发“编号2的5字节数据”和“编号1的5字节数据”，收发器4收到“编号2的5字节数据”或者“编号3的5字节数据”则修改自主发送时间，提前发送“编号4的5字节数据”并转发“编号3的5字节数据”和“编号2的5字节数据”，在往下是最后一个收发器(第n收发器，本实施方式中n＝5)的接收，第5收发器接收数据不转发而是通过gprs建立tcp服务上传给服务器进行数据处理。

而第1收发器与其他收发器不同在于，收发器不光有以上四种状态，第1收发器还有管理模块的功能，能够通过485通信电路与gprs通讯模块进行通信，上传接收到的收发器2和收发器3的数据信息。

第1收发器和第n收发器的主要功能是将各收发器信息通过钢轨载波通信集中打包，第1收发器和第n收发器通过485通信电路发送给gprs通讯模块，gprs通讯模块将数据通过tcp/ip与服务器建立链接发送给服务器。

第1收发器处在主动发送数据倒计时状态(等待接收信息数据状态)时，会间隔3.75秒进行本身发射电平采集，并保存列车通过产生的高电平，在自主发送数据时，把高电平数据发送出去；第1收发器处于数据信息接收状态时，会接收收发器2和收发器3的接收电平并保存，在自主发送数据完成后，通过gprs模块将数据信息上传控制中心的服务器进行数据处理分析。

第n收发器处在主动发送数据倒计时状态(等待接收信息数据状态)时，会间隔5秒进行本身发射电平采集，并保存列车通过产生的高电平，在自主发送数据完成后，通过gprs模块将数据信息上传控制中心的服务器进行数据处理分析。

由于钢轨直接暴露在地表，对于半自动闭塞区间来说，钢轨正上方没有避雷针，雷击发生时，雷电流会通过钢轨导入大地，对于和钢轨直接相连的设备来说，雷电防护显得比较重要。安装spd(浪涌保护器)是一种切实可行的办法。spd若损坏设备会立即报警提示。

设备还可检测电池电量，若电池电量过低，设备会上报“电池电量低”警示，请及时更换电池。

收发器采用逐个传递信息的方式形成链路，而且是两个钢轨形成的回路，可通过链路的通断，接收信息以及信号强度来判断钢轨断轨，是否压轨。由于天气原因(日晒雨淋、风霜雨雪)导致道床电阻不一，接收信号强度发生也会随之变化。

具体地，请参阅图1，本发明揭示一种铁路钢轨断轨监测方法，所述断轨监测方法包括如下步骤：

【步骤s0】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，两条短路线将左右两条钢轨连接，或者不设置短路线，两端的收发器分别连接监测区间的两端；钢轨间的轨距杆为绝缘轨距杆；

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；各收发器分为至少一组，每组中至少有一个收发器能与远程的服务器通讯；

【步骤s1】各收发器一直处于以时间t为周期的循环发送状态，时间未到时处于接收状态；各收发器传输载波通信信号的中心频率为13.5khz；第1收发器位于钢轨监测区间的一端，第1收发器的发生时间先到达，第1收发器以钢轨为导线发送自身信息数据，包含自身标识数据及采集到的自身发送电平；

【步骤s2】第2收发器采集到第1收发器发送的数据，并保存；同时开始发送自身信息数据，包含自身标识数据及采集到的自身发送电平，并转发采集到的第1收发器发送的的数据；

【步骤s3】第3收发器采集第1收发器、第2收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，并将采集到的第1收发器、第2收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

【步骤s4】对于第b收发器，其采集第b-2收发器、第b-1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第b-2收发器、第b-1收发器发送的数据，3≤b≤n-1；n为各组收发器的个数，n≥2；

【步骤s5】第n收发器采集第n-2收发器、第n-1收发器发送的数据，发送自身标识数据、采集到的自身发送电平、采集到的第n-2收发器及第n-1收发器发送的数据发送至服务器；

【步骤s6】第1收发器采集第2收发器、第3收发器发送的数据，并将采集到的第2收发器、第3收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器。

【步骤s7】由服务器根据接收的数据判断钢轨监测区间的各个监测段是否有断轨。

钢轨正常无断裂情况下，钢轨传输信息能正常到达，第i收发器接收第i-2收发器和第i-1收发器发送的接收电平都不为0；第i-2收发器、第i-1收发器及第i收发器本身发射电平也不为0；所有收发器发送及接收的数据均能正常。

本实施例中，钢轨正常无断裂情况下，则钢轨传输信息能正常到达，“收发器3”接收“收发器1”和“收发器2”接收电平都不为0；“收发器1”、“收发器2”及“收发器3”本身发射电平也不为0；如果钢轨如图出现断轨现象，那么“收发器3”接收“收发器1”和“收发器2”接收电平都降为0或者大幅下降。

如果钢轨出现断轨现象，若第i-1收发器与钢轨的触点、第i收发器与钢轨的触点之间的钢轨发生断轨现象，则第i收发器接收第i-2收发器和第i-1收发器发送的接收电平都降为0或者大幅下降。

如果钢轨出现断轨现象，若第i-2收发器与钢轨的连接处、第i-1收发器与钢轨的连接处之间的钢轨发生断轨现象，则第i收发器接收第i-1收发器的接收电平正常，但接收第i-2收发器发送的接收电平降为0或者大幅下降。

若第1收发器与钢轨的触点、第2收发器与钢轨的触点之间的钢轨发生断轨现象，则第2收发器接收第1收发器发送的接收电平都降为0或者大幅下降。

本实施例中，如图3所示：“收发器1”、“收发器2”、“收发器3”一直处于15秒循环发送状态，15秒未到时处于接收状态。首先收发器1的15秒循环倒计时先到达，“收发器1”发送“编号1的5字节数据”，“收发器2”接收到“编号1的5字节数据”并保存，同时开始发送“编号2的5字节数据”并转发“编号1的5字节数据”；“收发器3”接收到“编号1的5字节数据”或者“编号2的5字节数据”，开始发送“编号3的5字节数据”并转发“编号2的5字节数据”和“编号1的5字节数据”。以此类推到n个。

通过3个收发器判断是否存在断轨点：第i-2收发器通过钢轨发送数据，第i-1收发器通过钢轨发送数据；第i收发器通过钢轨接收第i-2收发器、第i-1收发器的钢轨载波信号，若接收信号的状态0，并在持续等待的设定时间内接收信号的状态一直为0，则判断出现断轨故障；

本实施例中，通过3个收发器判断断轨点：第1收发器通过钢轨发送数据，收发器2通过钢轨发送数据，收发器3通过钢轨接收数据；若钢轨正常且无压轨(双轨不导通)：收发器3通过钢轨接收第1收发器，收发器2的“钢轨的载波信号”，接收信号的状态0，并在持续等待的时间内接收信号的状态一直为0，则判断“断轨”故障信息。可以延伸到任意相邻的三个收发器。

通过3个收发器判断设备收发器好坏或者列车通过；若第i收发器接收到第i-1收发器的钢轨载波信号的状态为0，再根据接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态进行进一步判断；若接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态为1或者2，判断第i-1收发器损坏；若接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态为载波发送电平变大，则判断为列车通过状态。

本实施例中，通过3个收发器判断设备收发器好坏或者是否有列车通过：接收到收发器2“钢轨的载波信号”的状态为0，再看接收第1收发器“钢轨的载波信号”状态，如果接收信号状态为1或者2，判断“收发器2坏”；若“载波发送电平”变大，则判断“列车通过”。可以延伸到任意相邻的三个收发器：若第i收发器接收到第i-1收发器的钢轨载波信号的状态为0，再根据接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态进行进一步判断；若接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态为1或者2，判断第i-1收发器损坏；若接收到第i-2收发器的钢轨载波信号状态为载波发送电平变大，则判断为列车通过状态。

实施例二

本发明揭示一种铁路钢轨断轨监测方法，所述断轨监测方法包括如下步骤：

【1】将待监测钢轨分为至少一钢轨监测区间，各钢轨监测区间分布设置若干收发器；各收发器分为至少一组，每组至少包括两个收发器，每组中至少有一个收发器能与远程的服务器通讯；

【2】若某钢轨监测区间的一组中只设置两个收发器，即n＝2；两个收发器均作为管理模块，向服务器发送数据，或者，只有一个收发器作为管理模块；各收发器接收及发送的数据如下：

步骤s11、第1收发器发送自身标识数据及采集到的自身发送电平；

步骤s12、第2收发器采集第1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，并将采集到的第1收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

步骤s13、第1收发器采集第2收发器发送的数据，并将采集到的第2收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；如果只有第2收发器作为管理模块，则没有该步骤；

步骤s14、第1收发器、第2收发器作为管理模块时，服务器根据管理模块采集的数据进行分析判断过程包括：

(1)若第1收发器、第2收发器采集的数据及发送的数据均正常，则判断各收发器无损坏、钢轨无断轨；

(2)若服务器接收到第1收发器或/和第2收发器发送的发送电平数据低于设定值，则判断第1收发器或/和第2收发器损坏；反之，若对应收发器的发送电平数值高于设定值，则判断对应收发器未损坏；

(3)若第2收发器发送的发送电平数据高于设定值，第1收发器发送的发送电平数据高于设定值，但服务器接收到第2收发器及第1收发器发送的接收电平大幅下降或无法接收到，则判断第1收发器与第2收发器之间的钢轨断轨；

(4)如果服务器接收不到第1收发器或/和第2收发器发送的数据，则判断为对应收发器无线通信失败；

只有第2收发器作为管理模块时，服务器根据管理模块采集的数据进行分析判断；

(1)若第2收发器采集的数据及发送的数据均正常，则判断各收发器无损坏、钢轨无断轨；

(2)若服务器接收到第2收发器发送的发送电平数据低于设定值，则判断第2收发器损坏；反之，若第2收发器的发送电平数值高于设定值，则判断对应收发器未损坏；

(3)若第2收发器发送的发送电平数据高于设定值，但服务器接收到第2收发器发送的接收电平大幅下降或无法接收到，则判断第1收发器损坏或第1收发器与第2收发器之间的钢轨断轨；

(4)如果服务器接收不到第2收发器发送的数据，则判断为第2收发器无线通信失败。

【3】若某钢轨监测区间中的一组设置至少三个收发器，n≥3，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；第1收发器采集第2收发器、第3收发器发送的数据，第2收发器只采集第1收发器发送的数据；

当n＝3时，各收发器接收及发送的数据如下：

步骤s21、第1收发器发送自身标识数据及采集到的自身发送电平；

步骤s22、第2收发器采集第1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第1收发器发送的数据；

步骤s23、第3收发器采集第1收发器、第2收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，并将采集到的第1收发器、第2收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

步骤s24、第1收发器采集第2收发器、第3收发器发送的数据，并将采集到的第2收发器、第3收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

当n≥4时，各收发器接收及发送的数据如下：

步骤s31、第1收发器发送自身标识数据及采集到的自身发送电平；

步骤s32、第2收发器采集第1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第1收发器发送的数据；

步骤s33、第3收发器采集第1收发器、第2收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第1收发器、第2收发器发送的数据；

步骤s34、对于第b收发器，其采集第b-2收发器、第b-1收发器发送的数据，发送自身标识数据及采集到的自身发送电平，同时转发其采集到的第b-2收发器、第b-1收发器发送的数据，3≤b≤n-1；

步骤s35、第n收发器采集第n-2收发器、第n-1收发器发送的数据，发送自身标识数据、采集到的自身发送电平、采集到的第n-2收发器及第n-1收发器发送的数据发送至服务器；

步骤s36、第1收发器采集第2收发器、第3收发器发送的数据，并将采集到的第2收发器、第3收发器发送的数据及自身标识数据、采集到的自身发送电平发送至服务器；

对于三个以上收发器的情况，即n≥3时，服务器根据管理模块采集的数据进行分析判断(可参阅图22)；第1收发器、第n收发器作为管理模块；

(1)若各收发器采集的数据及发送的数据均正常，则判断各收发器无损坏、钢轨无断轨；

(2)若第c收发器接收不到第c-1收发器的数据，但能接收到第c-2收发器的数据，则判断第c-1收发器有损坏，钢轨无断轨；其中，3≤c≤n；

(3)若第c收发器接收不到第c-1收发器的数据，且接收不到第c-2收发器的数据，则判断第c-1收发器与钢轨的连接处、第c收发器与钢轨的连接处之间有断轨；

(4)若第d收发器接收不到第d-2收发器的数据，但能接收到第d-1收发器的数据；则根据第d-1收发器接收第d-3收发器及第d-2收发器数据的情况判断断轨点；其中，4≤d≤n；若第d-1收发器能接收第d-3收发器的数据，则判断第d-2收发器损坏；若第d-1收发器不能接收第d-3收发器的数据，则判断第d-2收发器与钢轨的连接处、第d-1收发器与钢轨的连接处之间的钢轨有断轨；

(5)若服务器接收到第n收发器发送的发送电平数据低于设定值，则判断第n收发器损坏；若服务器接收到第1收发器发送的发送电平数据低于设定值，则判断第1收发器损坏；反之，若对应收发器的发送电平数值高于设定值，则判断对应收发器未损坏；

(6)若第2收发器接收不到第1收发器的数据，且服务器接收到第1收发器发送的发送电平数据高于设定值，则判断第1收发器与钢轨的连接处、第2收发器与钢轨的连接处之间的钢轨断轨；

(7)若服务器接收到第n收发器发送的发送电平数据高于设定值，但接收电平大幅下降或无法接收到，则判断第n-1收发器与第n收发器之间的钢轨断轨；

(8)如果服务器接收不到管理模块的数据，则判断为无线通信失败。

实施例三

一种铁路钢轨断轨监测方法，所述断轨监测方法包括如下步骤：

步骤s0、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，各收发器被分为至少一组，每组至少两个收发器；每组中至少有一个收发器能与远程的服务器通讯；

步骤s1、各收发器一直处于以时间t为周期的循环发送状态，时间未到时处于接收状态；每组收发器中最开始发送信息的收发器作为第1收发器；各组收发器根据发送、接收信号的顺序进行编号，依次为第1收发器、第2收发器、第3收发器、…、第n-1收发器、第n收发器；其中，n为该钢轨监测区间一组收发器的个数，n≥2；第1收发器的发生时间先到达，第1收发器以钢轨为导线发送自身信息数据；

步骤s2、第2收发器至少采集第1收发器发送的数据，并保存；同时开始发送自身信息数据，并转发第1收发器发送的数据；

若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；直接转至步骤s6；

若n≥3时，转至步骤s3；

步骤s3、第3收发器至少采集第1收发器发送的数据或者第2收发器发送的数据，并保存；开始发送自身信息数据，并转发第2收发器发送的数据和第1收发器发送的数据；以此类推到第n-1收发器；

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；

步骤s4、第n收发器至少采集第n-2收发器发送的数据或者第n-1收发器发送的数据，并保存；发送自身标识数据、采集到的自身发送电平、采集到的第n-2收发器及第n-1收发器发送的数据发送至服务器；步骤s6、由服务器根据接收的数据判断钢轨监测区间的各个监测段是否有断轨。

实施例四

本实施例与以上实施例的区别在于，本实施例中，请参阅图8，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。请参阅图7，所述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。

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。

【主控制器电路】

请参阅图9，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】

请参阅图10，所述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。

【选频电路】

请参阅图11，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。

【载波信号调制电路】

请参阅图11，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。

【防雷检测电路】

请参阅图12，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。

【接收电平大值检测电路】

请参阅图13，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的第二端连接第二放大器u1b的正输入端、第二四电阻r24的第一端，第二四电阻r24的第二端接地。

第二放大器u1b的负输入端连接第二二电阻r22的第二端、第十八电阻r18的第一端，第十八电阻r18的第二端接地；第二放大器u1b的输出端连接第十二极管d10的正极，第十二极管d10的负极连接第二二电阻r22的第一端、第十九电阻r19的第一端、第二五电容c25的第一端、单片机u5；第十九电阻r19的第二端、第二五电容c25的第二端接地。

【设备id识别电路】

请参阅图14，所述设备id识别电路包括若干识别单元，识别单元包括电阻r、第一开关、第二开关，单片机u5连接电阻r的第一端、第二开关的第一端，电阻r的第二端连接第一开关的第一端；第一开关的第二端连接3.3v电源电压，第二开关的第二端接地。

【振荡源电路】

请参阅图15，所述振荡源电路包括第一晶振y1、第四电容c4、第六电容c6、第二晶振y2、第十三电容c13、第二二电容c22。

所述第一晶振y1的第一端连接第四电容c4的第二端，第一晶振y1的第二端连接第六电容c6的第二端，第四电容c4的第一端、第六电容c6的第一端接地。

所述第二晶振y2的第一端连接第十三电容c13的第二端，第二晶振y2的第二端连接第二二电容c22的第二端，第十三电容c13的第一端、第二二电容c22的第一端接地。

【发射功率检测电路】

请参阅图16，所述发射功率检测电路包括第一mos放大器u1a、第二二极管d2、第五电容c5、第三五电容c35、若干电阻。

所述第一n型mos管q1的源极、第二n型mos管q2的源极连接第二三电阻r23的第一端、第二五电阻r25的第一端、第二十电阻r20的第一端；第二三电阻r23的第二端、第二五电阻r25的第二端接地；第二十电阻r20的第二端连接第一mos放大器u1a的正输入端、第三五电容c35的第一端；第三五电容c35的第二端接地。

第一mos放大器u1a的负输入端连接第二一电阻r21的第二端、第二七电阻r27的第一端，第二七电阻r27的第二端接地；第一mos放大器u1a的电源端连接5v电源电压，第一mos放大器u1a的接地端接地。

第一mos放大器u1a的输出端连接第二二极管d2的正极、第四六电阻r46的第一端，第二二极管d2的负极连接第二一电阻r21的第一端、第三九电阻r39的第一端、第五电容c5的第一端、单片机u5；第三九电阻r39的第二端、第五电容c5的第二端接地。

【恒流源电路】

请参阅图16，所述恒流源电路包括第三p型mos管q3、第四三极管q4、第九三极管q9、基准源q10、第十五电容c15、第二七电容c27、第三一电容c31、第二九电容c29、第三三电容c33、第三四电容c34、若干电阻。

所述第四六电阻r46的第二端连接第九三极管q9的基极，第九三极管q9的集电极连接第四二电阻r42的第二端、第四七电阻r47的第一端、第二九电容c29的第二端；第九三极管q9的发射极连接第四五电阻r45的第二端、第五十电阻r50的第一端、基准源q10的第二端；基准源q10的第一端接地；第五十电阻r50的第二端连接第四三电阻r43的第一端，第四三电阻r43的第二端接地；第四五电阻r45的第一端连接5v电源电压。

所述四三极管q4的发射极连接第三p型mos管q3的漏极、第三三电容c33的第一端、第三四电容c34的第一端、第十五电容c15的第一端、第二七电容c27的第一端、第三一电容c31的第一端、第四二电阻r42的第一端；四三极管q4的集电极连接第四九电阻r49的第一端、第三p型mos管q3的栅极，第四九电阻r49的第二端接地；第三p型mos管q3的源极连接5v电源电压。

【485通信电路】

请参阅图17，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。

【电源开关监测电路】

请参阅图18，所述电源开关监测电路包括第五p型mos管q5、第六三极管q6、第四二极管d4、第十六电容c16、第二一电容c21、若干电阻。

电池接口的第一端连接第四二极管d4的正极，电池接口的第二端接地；第四二极管d4的负极连接第十六电容c16的第一端、第六电阻r6的第一端、第五p型mos管q5的漏极、稳压线性电源电路；第十六电容c16的第二端接地，第六电阻r6的第二端连接第五p型mos管q5的栅极、第六三极管q6的集电极；第六三极管q6的基极通过第九电阻r9连接5v电源电压，第六三极管q6的发射极接地；第五p型mos管q5的源极连接稳压线性电源电路、第十三电阻r13的第一端；第十三电阻r13的第二端连接第十四电阻的第一端、第二一电容c21的第一端、单片机u5；第十四电阻的第二端、第二一电容c21的第二端接地。

【稳压线性电源电路】

请参阅图18，所述稳压线性电源电路包括第二芯片u2、第三芯片u3、第十二led灯d12、第七电容c7、第八电容c8、第十八电容c18、第二八电容c28、第十七电容c17、第十五电阻r15。

所述第二芯片u2的输入端连接第四二极管d4的负极，第二芯片u2的接地端接地，第二芯片u2的输出端连接3.3v电源电压、第七电容c7的第一端、第二八电容c28的第一端、第十七电容c17的第一端，第七电容c7的第二端、第二八电容c28的第二端、第十七电容c17的第二端接地。

所述第三芯片u3的输入端连接第五p型mos管q5的源极，第三芯片u3的接地端接地，第三芯片u3的输出端连接5v电源电压、第八电容c8的第一端、第十八电容c18的第一端、第十五电阻r15的第一端，第十五电阻r15的第二端连接第十二led灯d12的正极，第八电容c8的第二端、第十八电容c18的第二端、第十二led灯d12的负极接地。

【载波模块】

所述载波模块包括信号接收电路、振荡源电路、载波调制解调控制电路、本振电路、接收电平小值检测电路、载波输入电路、载波解调输出电路。

所述信号接收电路分别连接载波调制解调控制电路、本振电路、接收电平小值检测电路、载波输入电路、载波解调输出电路；载波调制解调控制电路连接振荡源电路。

请参阅图21，所述信号接收电路包括第一零二芯片u102、鉴频器y103、陶瓷滤波器y102、第一零四电容c104、第一零五电容c105、第一零六电容c106、第一零九电容c109、若干电阻。所述第一零二芯片u102的第四管脚连接电源电压vcc，第一零二芯片u102的第三管脚连接陶瓷滤波器y102的第一端，第一零二芯片u102的第五管脚连接陶瓷滤波器y102的第五端，陶瓷滤波器y102的第二端、第三端、第四端连接电源电压vcc。

第一零二芯片u102的第六管脚连接第一零六电容c106的第二端，第一零二芯片u102的第七管脚连接第一零五电容c105的第二端，第一零二芯片u102的第八管脚连接第一零三电阻r103的第二端、鉴频器y103的第二端；第一零六电容c106的第一端、第一零五电容c105的第一端、第一零三电阻r103的第一端、鉴频器y103的第一端连接电源电压vcc、第一零二电阻r102的第二端、第一零九电容c109的第一端、第一零四电容c104的第一端；第一零二电阻r102的第一端连接5v电源电压，第一零九电容c109的第二端、第一零四电容c104的第二端接地。

第一零二芯片u102的第一管脚连接本地电路，第一零二芯片u102的第九管脚连接载波解调输出电路，第一零二芯片u102的第十三管脚连接接收电平小值检测电路，第一零二芯片u102的第十五管脚接地，第一零二芯片u102的第十六管脚连接载波输入电路。

{振荡源电路}

请参阅图19，所述振荡源电路包括第一零一晶振y101、第一零二电容c102、第一零三电容c103；所述第一零一晶振y101的第一端连接第一零二电容c102的第二端，第一零一晶振y101的第二端连接第一零三电容c103的第二端，第一零二电容c102的第一端、第一零三电容c103的第一端接地。

{载波调制解调控制电路}

请参阅图20，所述载波调制解调控制电路包括第一零一芯片u101、第一零一电容c101、第一一八电容c118、若干电阻。所述第一芯片的第一管脚通过第一一八电容c118接地；所述第一零一芯片u101的第四管脚通过第一零四电阻r104连接第一零一电容c101的第二端、第一零一电阻r101的第一端；第一零一电容c101的第一端接地，第一零一电阻r101的第二端连接5v电源电压。

{本振电路}

如图21所示，所述本振电路包括第一一零电容c110、第一一四电容c114、第一一五电容c115、第一一六电容c116、第一一三电阻r113、第一一四电阻r114、第一一五电阻r115。

第一零二芯片u102的第一管脚连接第一一零电容c110的第二端，第一一零电容c110的第一端连接第一一五电阻r115的第二端、第一一六电容c116的第一端，第一一五电阻r115的第一端连接第一一四电阻r114的第二端、第一一五电容c115的第一端，第一一四电阻r114的第一端连接第一一三电阻r113的第二端，第一一四电容c114的第二端、第一一五电容c115的第二端、第一一六电容c116的第二端接地。

{接收电平小值检测电路}

如图21所示，所述接收电平小值检测电路包括第一零七电容c107、第一一一电阻r111。第一零二芯片u102的第十三管脚连接第一零七电容c107的第一端、第一一一电阻r111的第一端，第一零七电容c107的第二端、第一一一电阻r111的第二端接地。

{载波输入电路}

如图21所示，所述载波输入电路包括第一零一二极管d101、第一零二二极管d102、第一一一电容c111；第一零二芯片u102的第十六管脚连接第一一一电容c111的第一端，第一一一电容c111的第二端连接第一零一二极管d101的负极、第一零二二极管d102的正极，第一零一二极管d101的正极、第一零二二极管d102的负极接地。

{载波解调输出电路}

如图21所示，所述载波解调输出电路包括第一一二电容c112、第一零五电阻r105、第一零八电阻r108、第一一零电阻r110。第一零二芯片u102的第九管脚连接第一零八电阻r108的第一端，第一零八电阻r108的第二端连接第一一二电容c112的第一端、第一一零电阻r110的第一端，第一一二电容c112的第二端接地，第一一零电阻r110的第二端通过第一零五电阻r105接地。

综上所述，本发明提出的铁路钢轨断轨监测方法，可对钢轨断轨进行实时监测，确保铁路交通的安全性。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。