阅读说明：本技术 铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统与方法 (Real-time detection and alarm system and method for fracture damage of switch blade of railway switch ) 是由 童杏林 金春姣 张翠 邓承伟 何为 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统,包括能够随铁路尖轨断裂而折断的空心管,空心管沿铁路尖轨的侧壁固定,并一直延伸至铁路直轨的侧壁；空心管内充有高压气体,且空心管位于铁路尖轨的一端封闭,位于铁路直轨的一端安装有用于获取高压气体压力的压力敏感探头,压力敏感探头的输出端通过信号传输线连接有信号接收端,信号接收端连接有数据处理器；数据处理器通过判断压力敏感探头采集的压力信号低于预设的阈值,判断空心管随铁路尖轨的断裂而折断造成高压气体压力瞬间降低。本发明通过设置带有高压气体的空心管,当空心管随铁路尖轨断裂时,其内部高压气体的压力瞬间降低,从而识别铁路尖轨的断裂与否,提高铁路的维修效率。(The invention provides a real-time detection and alarm system for the breakage and damage of a railway switch tongue, which comprises a hollow pipe capable of being broken along the breakage of the railway switch tongue, wherein the hollow pipe is fixed along the side wall of the railway switch tongue and extends to the side wall of a straight railway rail; the hollow pipe is filled with high-pressure gas, one end of the hollow pipe, which is positioned on the railway switch rail, is closed, one end of the hollow pipe, which is positioned on the railway straight rail, is provided with a pressure sensitive probe used for acquiring the pressure of the high-pressure gas, the output end of the pressure sensitive probe is connected with a signal receiving end through a signal transmission line, and the signal receiving end is connected with a data processor; the data processor judges that the pressure signal acquired by the pressure sensitive probe is lower than a preset threshold value, and the high-pressure gas pressure is reduced instantly due to the fact that the hollow pipe is broken along with the fracture of the railway switch rail. According to the invention, the hollow pipe with high-pressure gas is arranged, and when the hollow pipe is broken along with the railway switch rail, the pressure of the high-pressure gas in the hollow pipe is instantly reduced, so that whether the railway switch rail is broken or not is identified, and the maintenance efficiency of the railway is improved.)

铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统与方法

技术领域

本发明属于铁路轨道安全的监测设备技术领域，具体涉及一种铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统与方法。

背景技术

为了适应快速发展的经济对铁路运输能力的需求，全国各主要干线都全面提速，国家也投入大量资金新建快速客运专线。随着铁路各主要干线的全面提速和快速客运通道的开通，以及将来600Km/h以上高速铁路的实施和发展，铁路道岔转换设备成为铁路运营安全的主要焦点之一，特别在高速客运专线上，道岔的安全性尤为重要，道岔转换设备状态的好坏将直接影响到列车运营安全。道岔作为铁路线路变更，线路交合分离的转换设备，是铁路线路不可或缺的一部分，而道岔与列车接触最直接、最关键、最薄弱的部位是尖轨尖部。对道岔尖轨状态实时监测，提供道岔的工作过程及位置状态实时的可靠判据，并做出相应正确的安全措施。

道岔作为轨道交通线路变更和线路交合分离的转换设备，广泛应用于车站、编组站，为充分发挥线路的通过能力起到了重要作用。但在实际运营过程中，列车加速和制动过程中通过道岔时，将形成强烈的冲击力作用于钢轨，同时，道岔在换线过程中需推拉尖轨，在这些应力反复作用下，极易造成道岔尖轨的疲劳损伤，进而可导致发生断裂的可能性，对列车运营安全造成了极大隐患。现有的尖轨伤损离线检测方法包括使用轨距尺、直尺等基本测量工具进行人工检测和使用仪器进行检测。仪器检测包括超声检测、漏磁检测旧、涡流检测、机器视觉检测、射线检测等。上述技术经过多年发展已经形成了比较完整的检测体系，并开发了一系列比较成熟的检测系统。这些轨道无损检测系统的特点是逐点扫描，可在天窗时间段进行伤损检测，但无法在铁路运行过程中进行实时监测。并且铁路现用机载或手持检测设备几乎全是针对基本轨开发的，探测的区域仅仅是轨面宽度>50 mm的部位，尖轨细端向内有3 m左右是检测盲区。

目前，有关轨道道岔尖轨损伤程度及部位监测方面的文献较少，以现有的监测方法，不能同时监测道岔尖轨损伤的部位及损伤程度，使得铁轨不能及时的维修，影响道路的运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统与方法，能够实现对铁道道岔尖轨断裂损伤的在线监测，提高铁路的维修效率，提高铁路运行的安全性。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统，其特征在于：本系统包括能够随铁路尖轨断裂而折断的空心管，空心管沿铁路尖轨的侧壁固定，并一直延伸至铁路直轨的侧壁；空心管内充有高压气体，高压气体的压力大于环境大气压，且空心管位于铁路尖轨的一端封闭，位于铁路直轨的一端安装有用于获取所述高压气体压力的压力敏感探头，压力敏感探头的输出端通过信号传输线连接有信号接收端，信号接收端连接有数据处理器；数据处理器通过判断压力敏感探头采集的压力信号低于预设的阈值，判断空心管随铁路尖轨的断裂而折断造成高压气体压力瞬间降低。

按上述方案，所述的空心管的固定方式为粘贴，粘贴点之间间隔2-8mm。

按上述方案，所述的高压气体为惰性气体，气体的压力为0.15~0.35Mpa。

按上述方案，所述的数据处理器连接有信号传输单元，与远程监控中心连接；整条铁路线上的空心管的压力敏感探头采集的压力均通过信号传输单元汇总至远程监控中心。

按上述方案，所述的信号传输单元为交换机，通过高铁专用通信网络与远程监控中心连接。

按上述方案，所述的压力敏感探头包括电类压力敏感探头和电光转换模块，所述的信号传输线为光缆，所述的信号接收端为信号解调器；电光转换模块将电类压力敏感探头采集的电信号转换为光信号，通过光缆传输至信号解调器，再转换为电信号传输给数据处理器。

按上述方案，所述的空心管为金属或聚合物材料。

按上述方案，所述的空心管的管径为2~5mm，管壁厚度为0.5mm左右。

所述的铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统的探测报警方法，其特征在于：当铁路尖轨正常时，压力敏感探头采集的压力信号为空心管内高压气体的压力；当铁路尖轨断裂时，空心管随尖轨一起断裂，高压气体泄漏，使得压力敏感探头采集的压力迅速下降至预设阈值以下，由数据处理器识别。

本发明的有益效果为：通过设置带有高压气体的空心管，当空心管随铁路尖轨断裂时，其内部高压气体的压力瞬间降低，从而识别铁路尖轨的断裂与否，提高铁路的维修效率，保证旅客的人身安全和设备安全。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图中：1压力敏感探头；2空心管；3高压气体；4粘接点；5信号传输线；6信号接收端；7数据处理器；8信号传输单元；9铁路尖轨；10铁路直轨。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。

本发明提供一种铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统，如图1所示，本系统包括能够随铁路尖轨9断裂而折断的空心管2，空心管2沿铁路尖轨9的侧壁固定，并一直延伸至铁路直轨10的侧壁；空心管2内充有高压气体3，高压气体3的压力大于环境大气压，且空心管2位于铁路尖轨9的一端封闭，位于铁路直轨10的一端安装有用于获取所述高压气体3压力的压力敏感探头1，压力敏感探头1的输出端通过信号传输线5连接有信号接收端6，信号接收端6连接有数据处理器7；数据处理器7通过判断压力敏感探头1采集的压力信号低于预设的阈值，判断空心管2随铁路尖轨9的断裂而折断造成高压气体3压力瞬间降低。进一步的，数据处理器7连接有信号传输单元8，与远程监控中心连接；整条铁路线上的空心管2的压力敏感探头1采集的压力均通过信号传输单元8汇总至远程监控中心，从而可以通过一台仪表，同时在线监测大量铁路尖轨的运行状态。再进一步，信号传输单元8为交换机，通过已有的高铁专用通信网络与远程监控中心连接，这样无需另外布设网络，还能够节约大量的传输费用。

本实施例中，所述的空心管金属或聚合物材料，管径为2~5mm，管壁厚度为0.5mm左右，固定方式为粘贴，粘接点4之间间隔2-8mm。所述的高压气体为氮气等惰性气体，气体的压力为0.15~0.35Mpa。

为了使得数据传输更为可靠，所述的压力敏感探头1包括电类压力敏感探头和电光转换模块，所述的信号传输线5为光缆，所述的信号接收端6为信号解调器；电光转换模块将电类压力敏感探头采集的电信号转换为光信号，通过光缆传输至信号解调器，再转换为电信号传输给数据处理器7。

所述的铁路道岔尖轨断裂损伤实时探测报警系统的探测报警方法，当铁路尖轨正常时，压力敏感探头采集的压力信号为空心管内高压气体的压力；当铁路尖轨断裂时，空心管随尖轨一起断裂，高压气体泄漏，使得压力敏感探头采集的压力迅速下降至预设阈值以下，由数据处理器识别。

在铁路运行中，当轨道尖轨9断裂时，会引起空心管2一起折弯断裂，从而导致压力敏感探头1监测到的气体压力急剧下降，压力敏感探头1获取到的压力信号通过信号传输线5实时传输到数据处理器7，数据处理器7一般可以放置在监测现场附近的机房内，监测现场距离机房比较近，可以通过铺设专门的光缆来收集数据，将现场采集的数据传输到数据处理器7中，与设定阈值进行比较，判断道轨尖轨的损伤程度与损伤部位，并实现预警和报警。通过无线网络，将监测数据传输到后端的远程监控中心中，我们也可以利用已经设计建立的专用高铁通信网络来进行数据传输，这样能够节省大量的传输费用。本系统结构简单，易于监测，数据处理器的判断仅为阈值判断，分析过程快速简便。用户只需要操作简单易懂的界面就可以方便的了解整个系统的状态，告警及预测功能能够及时的提示用户进行修复和维护工作，为铁路系统安全运行提供了简便科学的监测办法。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。