一种计轴和断轨检测一体化传感器结构及使用方法与流程

1.本发明涉及电气化轨道交通技术领域，特别涉及一种计轴和断轨检测一体化传感器结构及使用方法。


背景技术：

2.目前国内外所采用的区段占用及断轨检查都采用轨道电路方案，轨道电路存在分路不良和区段红光带问题，虽然大家采取了很多方法依然无法彻底解决问题，现在大家逐步采用计轴轨道电路取代传统轨道电路，但目前现有的计轴系统虽然解决了轨道电路存在分路不良和区段红光带问题，但都无法检测断轨问题。
3.因此，如何将计轴与断轨检查整合在一起，设计一种设备或装置，成为了目前需要解决的难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种计轴和断轨检测一体化传感器结构及使用方法，解决了目前计轴设备无法实现断轨检测的问题；本发明可在同一结构内实现计轴叠加断轨检测功能，兼具二者优点于一体。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.第一方面，本发明提供一种计轴和断轨检测一体化传感器结构，包括：发射线圈、第一接收线圈、第二接收线圈和交直流接收传感器；
7.其中，所述发射线圈分别与所述第一接收线圈和第二接收线圈在同一水平轴线上对称布置；所述交直流接收传感器水平布置，且位于所述发射线圈一侧；所述发射线圈与所述交直流接收传感器的布置方向与所述水平轴线垂直；
8.所述发射线圈水平方向绕制而成，用于发射一个交流电磁场；所述交流电磁场打到所述发射线圈上方的列车车轮经过时产生一个反射涡流磁场；
9.所述第一接收线圈和第二接收线圈均垂直方向绕制而成，均用于接收所述列车车轮经过时产生的反射涡流磁场；
10.所述交直流接收传感器用于接收所述垂直方向的钢轨回流磁场。
11.进一步地，还包括：信号发射源、第一同步检波放大器、第二同步检波放大器和差分放大器；
12.所述信号发射源与所述发射线圈连接，将交流信号激励所述发射线圈发射一个交流电磁场；
13.所述第一同步检波放大器第一输入端与所述信号发射源连接，其第二输入端与所述第一接收线圈连接，其输出端用于与计轴信号处理器连接；
14.所述第二同步检波放大器第一输入端与所述信号发射源连接，其第二输入端与所述第二接收线圈连接，其输出端用于与所述计轴信号处理器连接；
15.所述差分放大器输入端与所述交直流接收传感器连接，其输出端用于将接收的信
号放大后与钢轨回流平衡度监测系统或断轨检查系统连接。
16.进一步地，还包括固定支架；所述传感器结构的所有部件均安装在所述固定支架上。
17.进一步地，所述发射线圈、第一接收线圈和第二接收线圈均为空心电感支架绕制。
18.进一步地，所述发射线圈采用0.5mm漆包线绕制而成。
19.进一步地，所述第一接收线圈和第二接收线圈均采用0.15mm漆包线绕制而成。
20.进一步地，所述交直流接收传感器采用霍尔传感器构成，同时使用交流和直流牵引。所述交直流接收传感器当同时适用交流和直流牵引时，可以为ss495霍尔传感器。
21.进一步地，所述交直流接收传感器如果只适用交流牵引时，则为线圈。
22.第二方面，本发明还提供一种计轴和断轨检测一体化传感器结构的使用方法，采用如上述任一项实施例所述的一种计轴和断轨检测一体化传感器结构，实现进出轴运算和判断是否出现断轨。
23.进一步地，该使用方法具体包括以下步骤：
24.信号发射源实时将交流信号激励发射线圈发射一个交流电磁场；所述交流电磁场方向与第一接收线圈和第二接收线圈平行；
25.当发射线圈上方有列车车轮经过时，所述交流电磁场产生一个反射涡流磁场；
26.所述反射涡流磁场反射到所述第一接收线圈和第二接收线圈；所述第一接收线圈和第二接收线圈分别产生一个高频感应电压信号；
27.两个所述高频感应电压信号分别经对应的第一同步检波放大器和第二同步检波放大器放大检波后传输给计轴信号处理器，进行进出轴运算；
28.交直流接收传感器接收钢轨回流产生的垂直交流或者直流磁场信号，经差分放大器放大后发送给钢轨回流平衡度监测系统或断轨检查系统，判断是否出现断轨。
29.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
30.本发明实施例提供的一种计轴和断轨检测一体化传感器结构，包括：发射线圈、第一接收线圈、第二接收线圈和交直流接收传感器；发射线圈分别与第一接收线圈和第二接收线圈在同一水平轴线上对称布置；交直流接收传感器水平布置，且位于发射线圈一侧；发射线圈与交直流接收传感器的布置方向与水平轴线垂直。发射线圈用于发射一个交流电磁场，第一接收线圈和第二接收线圈用于接收车轮的反射电磁场，有助于计轴设备根据第一接收线圈和第二接收线圈输出的信号顺序判断车轮的行驶方向和经过此传感器的车轮数量，交直流接收传感器用于接收钢轨回流的磁场强度，适应交流牵引和直流牵引，此信号用于钢轨回流的平衡度检测和断轨检查。该传感器结构布置简单、可同时实现计轴叠加断轨检测功能，兼具二者优点于一体。
附图说明
31.图1为本发明实施例提供的计轴和断轨检测一体化传感器结构的示意图；
32.图2为本发明实施例提供的计轴和断轨检测一体化传感器结构的原理图；
33.附图中，1-发射线圈；2-交直流接收传感器；3-第一接收线圈；4-第二接收线圈；5-第一同步检波放大器；6-第二同步检波放大器；7-差分放大器；8-信号发射源；9-第一同步检波控制信号；10-第二同步检波控制信号。
具体实施方式
34.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.实施例1：
38.参照图1所示，本发明提供的一种计轴和断轨检测一体化传感器结构，包括：发射线圈1、交直流接收传感器2、第一接收线圈3和第二接收线圈4；
39.其中，发射线圈1分别与第一接收线圈3和第二接收线圈4在同一水平轴线上对称布置；交直流接收传感器2水平布置，且位于发射线圈1一侧；发射线圈1与交直流接收传感器2的布置方向与水平轴线垂直；在具体实施时，该交直流接收传感器2位于第一接收线圈3和第二接收线圈4之间，且分别距离第一接收线圈3和第二接收线圈4相同。
40.发射线圈1水平方向绕制而成，用于发射一个交流电磁场；当此交流电磁场打到发射线圈1上方的列车车轮经过时产生一个反射的涡流磁场；第一接收线圈3和第二接收线圈4均垂直方向绕制而成，均用于接收列车车轮经过时产生的反射涡流磁场(即接收水平方向的交流磁场)；该交直流接收传感器2用于接收垂直方向的钢轨回流磁场。
41.有助于计轴设备根据第一接收线圈3和第二接收线圈4输出的信号顺序判断车轮的行驶方向和经过此传感器结构的车轮数量，交直流接收传感器2用于接收钢轨回流的磁场强度，适应交流牵引和直流牵引，此信号用于钢轨回流的平衡度检测和断轨检查。该传感器结构布置简单、可同时实现计轴叠加断轨检测功能，兼具二者优点于一体。
42.在具体实施时，参照图1所示，该计轴和断轨检测一体化传感器结构由信号发射源8、发射线圈1、第一接收线圈3、第一同步检波放大器5、第二接收线圈4、第二同步检波放大器6、交直流接收传感器2、差分放大器7组成。发射线圈1与第一接收线圈3、第二接收线圈4在同一水平轴线上对称安装，发射线圈1水平方向绕制，第一接收线圈3、第二接收线圈4垂直方向绕制接收水平方向的交流磁场，交直流接收传感器2水平放置接收垂直方向的交流或直流磁场。
43.上述所有部件(包括：线圈、传感器、同步检波放大器、信号发射源和差分放大器)安装在一个固定支架上，保证其固定的稳定性。另外，该发射线圈1、第一接收线圈3、第二接收线圈4绕制在空心电感支架上保证其参数的稳定性。
44.发射线圈1可采用0.5毫米直径漆包线，第一接收线圈3、第二接收线圈4可采用0.15mm直径漆包线，交直流接收传感器2如果适应交流和直流牵引可选用ss495a霍尔传感
器；如果只适应交流牵引可用线圈代替；绕制线圈漆包线规格参考并不限于此规格。
45.工作原理参照图2所示：信号发射源8将一个交流信号通过信号发射线圈1发射一个高频交流磁场，并同时给第一同步检波放大器5一个第一同步检波控制信号9，给第二同步检波放大器6一个第二同步检波控制信号10；此磁场方向与接收线圈(第一接收线圈和第二接收线圈)平行，所以在接收线圈不会产生感应电压，当发射线圈1上方有金属物时，其在发射磁场的作用下会产生一个涡流磁场反射到接收线圈，此反射磁场将产生一个垂直于接收线圈的分量，使接收线圈产生一个高频感应电压信号，第一接收线圈3和第二接收线圈4将接收到的信号经第一同步检波放大器5、第二同步检波放大器6放大检波处理后供给计轴信号处理器(计轴设备)，进行进出轴运算。交直流接收传感器2接收垂直磁场信号，其中包括发射线圈1发射的高频交流信号、钢轨回流产生的50hz工频或直流信号，交直流接收传感器2将接收到的信号经差分放大器7放大后送给钢轨回流平衡度监测或断轨检查系统，经钢轨回流平衡度监测或断轨检查系统，滤波处理取出直流或50hz信号，此信号代表了钢轨回流的特征，可提供给钢轨回流平衡度监测或断轨检查根据此特征信号可准确判断出断轨。
46.其中，上述计轴信号处理器、钢轨回流平衡度监测和断轨检查系统均为市面上已有产品，在此不再详细赘述。
47.实施例2：
48.本发明还提供一种计轴和断轨检测一体化传感器结构的使用方法，采用如上述实施例1的一种计轴和断轨检测一体化传感器结构，实现进出轴运算和判断是否出现断轨。
49.该使用方法具体包括以下步骤：
50.1).信号发射源8实时将交流信号激励发射线圈1发射一个交流电磁场；所述交流电磁场方向与第一接收线圈3和第二接收线圈4平行；
51.2).当发射线圈1上方有列车车轮经过时，所述交流电磁场产生一个反射涡流磁场；
52.3).所述反射涡流磁场反射到所述第一接收线圈3和第二接收线圈4；所述第一接收线圈3和第二接收线圈4分别产生一个高频感应电压信号；
53.4).两个所述高频感应电压信号分别经对应的第一同步检波放大器5和第二同步检波放大器6放大检波后传输给计轴信号处理器，进行进出轴运算；
54.5).交直流接收传感器2接收交流电磁场产生的垂直磁场信号，经差分放大器7放大后发送给钢轨回流平衡度监测系统或断轨检查系统，判断是否出现断轨。
55.该使用方法的具体工作原理可参照上述实施例1的工作原理内容，该使用方法可在进行进出轴运算的同时，也可以判断是否存在断轨情况；兼具计轴和断轨检测功能于一体，方便高效。
56.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。