一种轨道断轨监测系统及断轨位置检测方法与流程

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种轨道断轨监测系统及断轨位置检测方法。

背景技术：

我国目前的大部分线路都安装了自动闭塞系统。自动闭塞系统的核心是“轨道电路”，即两条钢轨中通有电流，当列车进入闭塞区间时，车体将两条轨道中的电路导通，使得闭塞区间内的轨道电路“短路”，以此判断线路的占用状态，进而为后续的列车提供信息，同时也可粗略判断轨道结构的完整性。

然而，依靠现有的自动闭塞系统检测断轨存在以下缺陷：

首先，闭塞区间范围较大(1.2km)，即使出现了断轨报警也不能准确判断断轨的位置，只能定位在一个闭塞区间内，仍然需要人工手动查找断轨位置，效率低、可靠性差。

其次，轨道电路本身受道床参数情况影响较大，在道床泄露阻抗小，以及南方雨水充沛的地区，常发生轨间短路、红光带误报等故障情况。

因此，针对现有技术中的缺陷，开发出一套可在线监测轨道的结构完整性、准确掌握铁路基础设施状态、科学地进行质量控制并保障行车安全的轨道结构完整性监测系统，具有十分重要的意义。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种轨道结构完整性监测系统及方法。

一方面，本发明实施例提出一种轨道结构完整性监测系统，包括：

设置于目标轨道的至少一个轨道结构检测传感器、至少一个监测分机以及至少一个监测主机；所述监测分机连接至少一个所述轨道结构检测传感器；所述监测主机连接至少一个所述监测分机；

所述轨道结构检测传感器设置于所述目标轨道的轨腰处，用于检测所述目标轨道中预设长度的轨道的结构完整性，生成所述预设长度的轨道的断轨位置信息；

所述监测分机，用于获取与该监测分机连接的各轨道结构检测传感器生成的断轨位置信息，并将所述断轨位置信息发送至与所述监测分机连接的监测主机；

所述监测主机，用于对与该监测主机连接的各监测分机发送的断轨位置信息进行告警。

本发明实施例提供的轨道断轨监测系统，由于轨道结构检测传感器可检测轨道结构的完整性以及生成断轨位置信息，且监测分机以及监测主机可即时对轨道结构检测传感器采集到的数据进行传输以及告警处理，因此可实现对轨道结构完整性的实时监测。另外，由于轨道结构检测传感器位于轨道的轨腰处，这样的设置对列车控制系统无任何影响。因此，本发明实施例提供的轨道断轨监测系统，能科学地对轨道进行质量控制并保障行车安全。

另一方面，本发明实施例还提供一种轨道断轨位置检测方法，所述方法包括：

轨道结构检测传感器的激励探头沿目标轨道向与所述激励探头间隔预设距离的所述轨道结构检测传感器的接收探头发射导波；

若所述接收探头未接收到所述激励探头发射的导波，则所述激励探头再次沿所述目标轨道发射导波，并在接收所述导波经断轨位置的折断面反射的回波后，根据所述再次发射导波的发射时间、所述回波的接收时间以及波速，确定所述目标轨道的断轨位置。

本发明提供的轨道断轨位置检测方法，由于采用了发射导波的方式，且根据导波的发射时间、回波的接收时间以及波速确定断轨位置，因此可快速且准确获知轨道的结构完整性信息。

附图说明

图1为本发明轨道断轨监测系统实施例的结构示意图；

图2为本发明轨道断轨监测系统实施例的轨道结构检测传感器结构示意图；

图3为本发明轨道断轨监测系统另一实施例的结构示意图；

图4为本发明轨道断轨位置检测方法实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明轨道断轨监测系统实施例的结构示意图，参看图1，本实施例公开一种轨道断轨监测系统，包括：设置于目标轨道的至少一个轨道结构检测传感器1、至少一个监测分机2以及至少一个监测主机3；

所述监测分机2连接至少一个所述轨道结构检测传感器1；所述监测主机3连接至少一个所述监测分机2；

所述轨道结构检测传感器1设置于所述目标轨道的轨腰处，用于检测所述目标轨道中预设长度的轨道的结构完整性，生成所述预设长度的轨道的断轨位置信息；

所述监测分机2，用于获取与该监测分机2连接的各轨道结构检测传感器1生成的断轨位置信息，并将所述断轨位置信息发送至与所述监测分机2连接的监测主机3；

所述监测主机3，用于对与该监测主机3连接的各监测分机2发送的断轨位置信息进行告警。

本发明实施例提供的轨道断轨监测系统，由于轨道结构检测传感器1可检测轨道结构的完整性以及生成断轨位置信息，且监测分机2以及监测主机3可即时对轨道结构检测传感器采集到的数据进行传输以及告警处理，因此可实现对轨道结构完整性的实时监测。另外，由于轨道结构检测传感器1位于轨道的轨腰处，这样的设置对列车控制系统无任何影响。因此，本发明实施例提供的轨道断轨监测系统，能科学地对轨道进行质量控制并保障行车安全。

图2为本发明轨道断轨监测系统实施例的轨道结构检测传感器结构示意图，参看图2，其中，轨道结构检测传感器1包括激励探头21以及接收探头22，激励探头21以及接收22探头位于所述目标轨道的轨腰处，且两者相隔所述预设的长度。其中，所述目标轨道为被所述系统进行断轨监测的轨道。

激励探头21会沿所述目标轨道向接收探头22发射导波，若接收探头22接收到导波，则所述目标轨道中对应的预设长度的轨道结构完整。若接收探头22未接收到激励探头21发射的导波，则激励探头21再次沿所述目标轨道发射导波，并在接收该导波经断轨位置的折断面反射的回波后，根据导波的发射时间、回波接收时间以及波速确定轨道的断轨位置。

具体地，在一个检测周期内，激励探头21以及接收探头22会通过所述轨道结构检测传感器1内的GPS时钟模块进行时间同步，之后，激励探头21会发射检测脉冲串，经过其内部的换能器处理后，检测脉冲串会转变为机械振动，从而在轨道的轨腰中形成特定模态和频率的导波，该导波在轨道中传播并到达与激励探头21相隔预设长度的接收探头22处。

若轨道无折断，接收探头22则收到激励探头21发出的导波，该导波经过预设的时域和频域的信号分析算法处理，即可确认轨道的结构完整。可以理解的是，所述预设的信号分析算法可有效区分列车通过时的振动、系统噪声干扰等无效信号。

若轨道发生折断，接收探头22则无法接收到所述激励探头21发出的导波，此时，激励探头21(同时作为“接收探头”)则再一次发射导波。该导波在遇到折断面时会发生反射形成回波，激励探头21接收到该回波后，即根据导波的发射时间、回波的传播时间以及波速确定轨道的断轨位置。

需要说明的是，所述预设长度可以根据实际需要进行调整，如4km，本实施例对此不作限定。在本发明实施例的一次实验中，所述预设长度设定为4km，断轨位置精度可达到3m内。

在轨道结构检测传感器1完成对目标轨道断轨的检测后，监测分机2则获取轨道结构检测传感器1生成的断轨位置信息，并将所述断轨位置信息发送至监测主机3。

其中，监测分机2可通过电缆与轨道结构检测传感器1连接，为轨道结构检测传感器1提供电能，以保证其长时间正常运行。

监测主机3可通过例如无线网络与至少一个监测分机2连接；监测主机3优选地设置在线路的归属铁路局或电务段，当然，监测主机3可根据实际需要进行设置，本实施例对此不作限定。

监测主机3在接收到监测分机2发送的断轨位置信息后，则会进行告警；所述告警包括：声音告警、光告警以及向负责人终端发送告警信息。

例如，对于武汉市至孝感市的高铁铁路段，则可将监测主机3设置在武汉铁路局，并使该铁路段中设置的所有监测分机2与武汉铁路局内的监测主机3通过无线网络连接，这样，当监测主机3接收到该铁路段中任一个监测分机2发送的轨道断轨位置信息后，即可进行声音告警或光告警，以通知铁路局内的工作人员根据断轨位置信息对相应位置的轨道结构进行抢修或其它应急处理。优选地，所述告警还可以是向相关负责人终端发送告警信息，例如通过手机短信、聊天软件等，从而进一步提高告警的准确性以及有效性。

图3为本发明轨道断轨监测系统另一实施例的结构示意图，参看图3，在另一种可选的实现方案中，所述系统还包括数据中心服务器4以及至少一个监测客户端5；

数据中心服务器4与至少一个监测主机3连接；数据中心服务器4与至少一个监测客户端5连接；

监测主机3，还用于将与该监测主机3连接的各监测分机2发送的断轨位置信息发送到数据中心服务器4；

数据中心服务器4，用于存储以及统计所述至少一个监测主机2发送的断轨位置信息，生成所述目标轨道的结构完整性信息，并将目标轨道的结构完整性信息发送至所述至少一个监测客户端5；

监测客户端5，用于显示数据中心服务器4发送的所述目标轨道的结构完整性信息。

具体地，数据中心服务器4可存储以及统计与其通信连接的所有监测主机3发送的轨道结构完整性数据，以生成轨道结构完整性信息。所述轨道结构完整性信息包括：所有监测主机3对应铁路段的轨道结构检测传感器1的数量，路段长度，断轨发生次数、时间、地点等历史信息。进一步地，数据中心服务器4还可对轨道结构完整性数据进行计算与分析，以获取例如断轨发生率等信息，以给相关工作人员进行例如重点监控、预防等措施提供参考。

监测客户端5可根据现有的铁路系统的管理体系对应的设置，由于其主要用于显示数据中心服务器4发送的轨道结构完整性信息，因此，其只占用很小的计算机资源，便于安装以及升级。可以理解的是，监测客户端5可只显示对应的轨道结构完整性信息。例如，设置在武汉铁路局的监测客户端5，则只显示数据中心服务器4发送的武汉铁路局管辖范围内的所有铁路路段的轨道结构完整性信息。

在上述各实施例中，轨道结构检测传感器1还用于：周期性地对轨道结构的完整性进行检测，即每隔一个预设周期，从所述轨道结构检测传感器1开始，所述系统的各个组成部分/装置，重复上述各步骤，以自动对轨道断轨情况进行监测。

可以理解的是，所述预设周期可根据实际需要进行配置。例如，在断轨发生数量较大和/或断轨发生率较高路段，可相应地缩短所述周期。在断轨发生数量不大和/或断轨发生率较低路段，则可相应的延长所述周期。

本发明实施例提供的轨道断轨检测系统，由于轨道结构检测传感器1可通过沿轨道发射以及接收导波的方式，对轨道结构完整性进行检测，因此，所述系统具备精度高，效率快的特点。此外，由于可自动进行轨道断轨情况进行实时监测，因此，所述系统还具有高自动化的特点，具有十分广阔的应用前景。

图4为本发明轨道断轨位置检测方法实施例的结构示意图，参看图4，基于上述各实施例，本实施例还提出一种轨道断轨位置检测方法，包括：

S1、轨道结构检测传感器的激励探头沿目标轨道向与所述激励探头间隔预设距离的所述轨道结构检测传感器的接收探头发射导波；

S2、若所述接收探头未接收到所述激励探头发射的导波，则所述激励探头再次沿所述目标轨道发射导波，并在接收所述导波经断轨位置的折断面反射的回波后，根据所述再次发射导波的发射时间、所述回波的接收时间以及波速，确定所述目标轨道的断轨位置。

本发明提供的轨道断轨位置检测方法，由于采用了发射导波的方式，且根据导波的发射时间、回波的接收时间以及波速确定断轨位置，因此可快速且准确获知轨道的结构完整性信息。

可以理解的是，若所述接收探头接收到所述激励探头发射的导波，则所述轨道结构检测传感器确定所述目标轨道中预设长度的轨道的结构完整。

进一步地，所述轨道结构检测传感器的激励探头沿目标轨道向与所述激励探头间隔预设距离的所述轨道结构检测传感器的接收探头发射导波包括：

所述激励探头采用周期循环的方式沿所述目标轨道向所述接收探头发射导波。

即每隔一个预设周期，从步骤S1开始，自动对轨道结构完整性进行监测。

可以理解的是，所述预设周期可根据实际需要进行配置。例如，在断轨发生数量较大和/或断轨发生率较高路段，可相应地缩短所述周期。在断轨发生数量不大和/或断轨发生率较低路段，则可相应的延长所述周期。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。