[發(fā)明專利]一種長(zhǎng)大隧道內(nèi)的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)發(fā)送器系統(tǒng)

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2013-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103273946A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張友鵬;劉鹍鵬;趙斌;李軍麗;葉愛(ài)賢;肖蒙;董海燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B61K9/10
• 分類號(hào): B61K9/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路運(yùn)輸安全領(lǐng)域，尤其涉及的是一種長(zhǎng)大隧道內(nèi)的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)發(fā)送器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

斷軌問(wèn)題是鐵路運(yùn)輸安全關(guān)注的一個(gè)重要課題，鐵路運(yùn)營(yíng)線上的鋼軌一旦發(fā)生斷裂，若沒(méi)有可靠的斷軌檢測(cè)設(shè)備作為一種防護(hù)措施，必將造成重大的惡性事故。軌道電路能很好的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)的功能，是目前最主要且有效的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)設(shè)備。

我國(guó)長(zhǎng)大隧道內(nèi)用計(jì)軸加環(huán)線取代了傳統(tǒng)的軌道電路，原軌道電路的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)功能消失。由于長(zhǎng)大隧道環(huán)境的特殊性，使得現(xiàn)有的成熟的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)技術(shù)設(shè)備無(wú)法適用。因此，研發(fā)一種能適應(yīng)復(fù)雜的隧道環(huán)境，實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)的設(shè)備顯得尤為重要。

常用斷軌檢測(cè)方法歸納起來(lái)主要分為電路檢測(cè)原理、機(jī)械波檢測(cè)原理和其他一些檢測(cè)原理。

電路檢測(cè)斷軌起初是通過(guò)軌道電路實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檐壍离娐返幕竟δ苁欠从充撥壥欠癖涣熊囌加眉拜o助檢測(cè)是否發(fā)生斷軌。隨著高速鐵路的發(fā)展，基于通信的列控系統(tǒng)應(yīng)用于鐵路，軌道電路功能弱化。為了確保列車運(yùn)行安全，美國(guó)等一些國(guó)家開(kāi)始研究基于電路原理的斷軌檢測(cè)技術(shù)。其中比較有代表性的檢測(cè)技術(shù)為：

(1)利用激勵(lì)源的平衡度檢測(cè)斷軌。該方法通過(guò)外加激勵(lì)源的方式，克服了利用鋼軌中不平衡牽引回流檢測(cè)斷軌方法中只有列車駛?cè)胲壍离娐穮^(qū)段有牽引回流流過(guò)兩條鋼軌時(shí)才能檢測(cè)斷軌的缺陷。

(2)柳州鐵路局科研所研制的LTK-1型隧道內(nèi)斷軌動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，是在綜合分析、借鑒國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新和提高，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

現(xiàn)行的機(jī)械波檢測(cè)原理的斷軌檢測(cè)裝置主要是應(yīng)用超聲波探傷設(shè)備，這種設(shè)備不僅能夠判定斷軌而且能夠發(fā)現(xiàn)鋼軌損傷。超聲波探傷設(shè)備主要兩種：一種是探傷車，一種是軌旁式探傷設(shè)備。探傷車的研制方面國(guó)外走在前列。美國(guó)PJT公司研制的SYS-1000型探傷車廣泛應(yīng)用于運(yùn)營(yíng)線路。英國(guó)、以色列等國(guó)家采用激光超聲波技術(shù)對(duì)鋼軌進(jìn)行探傷。軌旁探傷設(shè)備較有代表性的為主動(dòng)式斷軌檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在軌道中間安裝超聲波發(fā)射器，相隔一定的距離后在左右鋼軌上安裝接受器，通過(guò)辨別接受到的超聲波強(qiáng)弱來(lái)判別是否斷軌。

其他斷軌檢測(cè)方法有：鋼軌中埋植應(yīng)力傳感器，即在鋼軌上加應(yīng)力傳感器，通過(guò)檢測(cè)鋼軌的應(yīng)力變化判定是否斷軌；軌腰粘貼光導(dǎo)纖維，將光纖粘貼在軌腰上，在一段發(fā)送光信號(hào)，另一端接受。若發(fā)生斷軌，光纖被折斷，接受端收不到信號(hào)，以此判定斷軌發(fā)生。

綜合分析國(guó)內(nèi)外斷軌檢測(cè)技術(shù)，雖有適用于無(wú)縫長(zhǎng)軌的實(shí)時(shí)在線斷軌檢測(cè)方案，但其存在斷軌定位距離長(zhǎng)、準(zhǔn)確度受道床環(huán)境的影響大，列車占用區(qū)段時(shí)不能檢測(cè)等缺點(diǎn)，不適于道床環(huán)境惡劣的無(wú)砟軌道長(zhǎng)大隧道內(nèi)斷軌檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種長(zhǎng)大隧道內(nèi)的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)發(fā)送器系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種長(zhǎng)大隧道內(nèi)的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)發(fā)送器系統(tǒng)，包括上位機(jī)和下位機(jī)，下位機(jī)包括單片機(jī)、信號(hào)發(fā)生模塊、幅度控制模塊、功放模塊、防護(hù)模塊、檢測(cè)模塊、通信模塊；單片機(jī)將頻率控制字寫入到信號(hào)發(fā)生模塊，控制其產(chǎn)生相應(yīng)頻率的正弦波檢測(cè)信號(hào)并經(jīng)功放模塊后輸出到鋼軌，同時(shí)由檢測(cè)模塊對(duì)輸出信號(hào)的頻率和電壓進(jìn)行采集；單片機(jī)將采集到的電壓和頻率與設(shè)定的電壓和頻率信息進(jìn)行比較，出現(xiàn)故障時(shí)由幅度控制單元和信號(hào)發(fā)生模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將所采集到的下位機(jī)信息由通信單元傳送到上位機(jī)進(jìn)行顯示和報(bào)警。

所述的系統(tǒng)，信號(hào)發(fā)生模塊采用DDS芯片AD9850。

所述的系統(tǒng)，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832和LM358運(yùn)算放大器構(gòu)成的程控基本放大電路實(shí)現(xiàn)幅度控制模塊的功能，使用DAC0832內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)算放大器的反饋電阻；通過(guò)采樣將軌面電壓的實(shí)際幅度值輸入到單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行比較調(diào)整，控制對(duì)DAC0832的數(shù)字量輸出，實(shí)現(xiàn)幅度的AGC功能。

所述的系統(tǒng)，所述防護(hù)模塊，采用通信技術(shù)和LC諧振原理在信號(hào)源發(fā)送端接了一個(gè)3階巴特沃斯型諧振器耦合式BPF，用來(lái)限制電氣化牽引電流諧波干擾。

所述的系統(tǒng)，檢測(cè)模塊通過(guò)電壓采樣電路和AD轉(zhuǎn)換芯片將采集到的發(fā)送器系統(tǒng)輸出的電壓幅值實(shí)時(shí)傳送到單片機(jī)，由單片機(jī)判斷處理該檢測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。

所述的系統(tǒng)，所述通信模塊，采用CAN總線光纖通信的方式進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)間的信息傳輸，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)到總線支路上，采用光纖作為CAN通信的傳輸介質(zhì)。