一种断轨监测系统和监测方法与流程

1.本技术涉及钢轨监测技术领域，尤其涉及一种断轨监测系统和监测方法。


背景技术：

2.钢轨是轨道交通的重要部件，钢轨断裂会导致行车事故的发生，严重影响行车安全，因此断轨监测是必不可少的安全手段。
3.随着大量无缝铁路线路投入使用，对无缝铁路线路日常养护提出了更高的要求，之前普遍的做法是对无缝铁路线路的钢轨爬行测量、轨温主要是靠人工定时、定点测量完成，测量完成后再根据位移量及轨温计算锁定轨温（即确定钢轨应力），这种测温方法所获得的数据密度小，占用劳动力多，测量误差大、实时性差，因此难以为铁路工务作业提供及时、准确、科学的决策依据。
4.为了解决上述问题，现有技术有出现了较多的新型监测系统，利用电子设备进行断轨监。例如中国发明专利：发明名称“一种新型的断轨监测系统”，申请号201510048350x，授权公告号cn105984475b，该专利公开了利用牵引回流的方法，及时判断轨道断轨位置。但是该专利的方案未涉及用于具有轨道电路的无缝铁路线路，无法普遍适用于各种类型的轨道；且需要在电流互感器，安装较复杂。
5.

技术实现要素：

6.本技术的目的是提供一种断轨监测系统和监测方法，以实现提高断轨监测的数据密度和实时性，以及实现具有轨道电路和无轨道电路的无缝铁路线路的全面监测，并且安装简单。
7.第一方面，本技术实施例提供一种断轨监测系统，包括n监测设备、n+1个区间单元、网络侧设备和终端，n为大于等于1且小于等于31的自然数；所述区间单元，用于基于轨道线路类型，与并行的两条钢轨电性连接，使相邻两个所述区间单元与二者之间的钢轨构成闭合区间；其中，所述轨道线路类型包括非电气化线路和电气化线路；所述监测设备与所述闭合区间一一对应，所述监测设备通过导线直接连接所述闭合区间内两条钢轨的设定位置；所述监测设备，用于通过脉冲宽度调制方式输出设定频率的载波电流，基于所述载波电流的变化，确定所对应的所述闭合区间内钢轨的钢轨状态参数；以及，用于将所述钢轨状态参数发送给所述网络侧设备；其中，所述钢轨状态参数包括钢轨感抗、钢轨容抗、钢轨阻抗、道床感抗、道床容抗和道床阻抗；所述网络侧设备，用于基于各所述监测设备发送的所述钢轨状态参数，进行汇聚、分析和存储，以及生成钢轨的状态信息；所述终端，用于基于用户操用访问所述网络侧设备，获取钢轨的所述状态信息。
8.可能的实现方式中，所述区间单元具体用于：在所述电气化线路的站间未安装轨道电路区段，相邻两个所述区间单元以设定间距均匀设置，与并行的两条钢轨电性连接，使相邻两个所述区间单元与二者之间的钢轨构成所述闭合区间；在所述电气化线路的站间安装轨道电路区段，相邻两个所述区间单元以对应吸上线的位置为端点且以所述设定间距均匀设置，与并行的两条钢轨电性连接，使相邻两个所述区间单元与二者之间的钢轨构成所述闭合区间；其中，所述设定间距大于0.2km且小于1km。
9.可能的实现方式中，所述区间单元为短接线，与并行的两条钢轨电性连接；所述设定位置为所述闭合区间内两条钢轨各自的中点位置。
10.可能的实现方式中，所述设定频率13khz~14khz，最大频偏4 khz。
11.可能的实现方式中，所述监测设备包括通信单元和温度监测单元，所述通信单元用于所述监测设备与所述网络侧设备建立通信连接，所述温度监测单元用于监测对应的所述闭合区间内钢轨的温度。
12.可能的实现方式中，所述监测设备将所述钢轨状态参数发送给所述网络侧设备，包括：通过所述通信连接，向所述网络侧设备发送监测结果指令，所述监测结果指令携带所述监测设备自身确定的所述钢轨状态参数；或者，所述监测结果指令携带所述监测设备自身及之前各所述监测设备通过所述载波电流传递的所述钢轨状态参数。
13.可能的实现方式中，所述监测设备，还用于通过所述通信连接，基于心跳周期向所述网络侧设备发送心跳包，接收所述网络侧设备发送的实时状态指令和轨温状态指令；所述网络侧设备，还用于在第一设定时长内，若未接收到该所述监测设备发送的所述心跳包，断开与所述监测设备的所述通信连接；以及在所述监测设备离线后，基于试探周期向所述监测设备发送设备状态命令；以及，通过所述通信连接向所述监测设备发送所述实时状态指令和所述轨温状态指令；其中，所述心跳包携带所述监测设备编号；所述设备状态命令携带所述监测设备编号、掉线位置和状态信息，所述实时状态指令携带所述监测设备编号、各所述监测设备和对应的所述闭合区间内钢轨的状态信息，每一种所述状态信息的长度为32位；所述轨温状态指令携带所述监测设备编号和当前所述闭合区间内钢轨的温度信息。
14.可能的实现方式中，所述心跳周期为15秒，所述第一设定时长为3~4分钟，所述试探周期为2分钟。
15.可能的实现方式中，所述监测设备还包括供电单元，所述供电单元包括设置于所述监测设备内的蓄电池，设置于所述监测设备外部的太阳能电池板和用于安装所述太阳能电池板的立杆。
16.第二方面，本技术实施例提供一种断轨监测方法，采用如上的断轨监测系统，包括：基于轨道线路类型，与并行的两条钢轨电性连接，使相邻两个所述区间单元与二者之间的钢轨构成所述闭合区间；其中，所述轨道线路类型包括非电气化线路和电气化线路；
使所述监测设备与所述闭合区间一一对应的、电性连接于所述闭合区间内两条钢轨的设定位置；使所述监测设备通过脉冲宽度调制方式输出设定频率的载波电流，基于所述载波电流的变化，确定所对应的所述闭合区间内钢轨的钢轨状态参数；以及，用于将所述钢轨状态参数发送给所述网络侧设备；其中，所述钢轨状态参数包括钢轨感抗、钢轨容抗、钢轨阻抗、道床感抗、道床容抗和道床阻抗；使所述网络侧设备基于各所述监测设备发送的所述钢轨状态参数，进行汇聚、分析和存储，以及生成钢轨的状态信息；通过所述终端基于用户操用访问所述网络侧设备，获取钢轨的所述状态信息。
17.本技术实施例中，通过将钢轨当成导线，通过保证每根钢轨通过一定的电流的方式进行检查，当钢轨物理断裂电气断离时回路电流切断，所述监测设备通过检测电流变化，确定所述钢轨状态参数，提高了断轨监测的数据密度和实时性，并可以实现对有轨道电路和无轨道电路的无缝铁路线路的全面监测，并且安装简单。
附图说明
18.图1为本技术实施例提供的一种断轨监测系统的示意图；图2为本技术实施例提供的一种断轨监测方法的流程图。
具体实施方式
19.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.如图1所示，本技术实施例提供一种断轨监测系统，包括n监测设备1、n+1个区间单元2、网络侧设备3和终端4，n为大于等于1且小于等于31的自然数；区间单元2，用于基于轨道线路类型，与并行的两条钢轨电性连接，使相邻两个区间单元2与二者之间的钢轨构成闭合区间5；其中，轨道线路类型包括非电气化线路和电气化线路；监测设备1与闭合区间5一一对应，监测设备1通过导线直接连接闭合区间5内两条钢轨的设定位置；监测设备1，用于通过脉冲宽度调制方式输出设定频率的载波电流，基于载波电流的变化，确定所对应的闭合区间5内钢轨的钢轨状态参数；以及，用于将钢轨状态参数发送给网络侧设备3；其中，钢轨状态参数包括钢轨感抗、钢轨容抗、钢轨阻抗、道床感抗、道床容抗和道床阻抗；网络侧设备3，用于基于各监测设备1发送的钢轨状态参数，进行汇聚、分析和存储，以及生成钢轨的状态信息；终端4，用于基于用户操用访问网络侧设备3，获取钢轨的状态信息。
21.本技术实施例中，通过将钢轨当成导线，通过保证每根钢轨通过一定的电流的方式进行检查，当钢轨物理断裂电气断离时回路电流切断，监测设备1通过检测电流变化，确
定钢轨状态参数，提高了断轨监测的数据密度和实时性，并可以实现对有轨道电路和无轨道电路的无缝铁路线路的全面监测，并且安装简单。
22.一些可能的例子中，区间单元2 ，在电气化线路的站间未安装轨道电路区段，相邻两个区间单元2以设定间距均匀设置，与并行的两条钢轨电性连接，使相邻两个区间单元2与二者之间的钢轨构成闭合区间5；在电气化线路的站间安装轨道电路区段，相邻两个区间单元2以对应吸上线的位置为端点且以设定间距均匀设置，与并行的两条钢轨电性连接，使相邻两个区间单元2与二者之间的钢轨构成闭合区间5；其中，设定间距大于0.2km且小于1km。需要说明是的，每个闭合区间5对应的监测设备1，均可以获取当前闭合区间5所对应的钢轨的电流，以确定钢轨的钢轨状态参数，基于电流传递的路径，可预知的该监测设备1也有能力获取其他闭合区间5传递的电流，从而获取其他闭合区间5对应的钢轨的钢轨状态参数。因此，一个监测设备1向网络侧设备3发送钢轨状态参数时，可以发送自身所在闭合区间5内的钢轨的钢轨状态参数，也可以采用发送自身与相邻闭合区间5内的钢轨的钢轨状态参数，在此不再赘述。
23.区间单元2为短接线，与并行的两条钢轨电性连接；设定位置为闭合区间5内两条钢轨各自的中点位置。设定位置的选择，主要考虑形成回路的电阻对电流的影响，基于采用不同的处理方法，也可以选择其他位置。
24.可能的实现方式中，设定频率13khz~14khz，最大频偏4 khz。
25.可能的实现方式中，监测设备1包括通信单元和温度监测单元，通信单元用于监测设备1与网络侧设备3建立通信连接，温度监测单元用于监测对应的闭合区间5内钢轨的温度。
26.可能的实现方式中，监测设备1将钢轨状态参数发送给网络侧设备3，包括：通过通信连接，向网络侧设备3发送监测结果指令，监测结果指令携带监测设备1自身确定的钢轨状态参数；或者，监测结果指令携带监测设备1自身及之前各监测设备1通过载波电流传递的钢轨状态参数。
27.可能的实现方式中，监测设备1，还用于通过通信连接，基于心跳周期向网络侧设备3发送心跳包，接收网络侧设备3发送的实时状态指令和轨温状态指令；网络侧设备3，还用于在第一设定时长内，若未接收到该监测设备1发送的心跳包，断开与监测设备1的通信连接；以及在监测设备1离线后，基于试探周期向监测设备1发送设备状态命令；以及，通过通信连接向监测设备1发送实时状态指令和轨温状态指令；其中，心跳包携带监测设备1编号；设备状态命令携带监测设备1编号、掉线位置和状态信息，实时状态指令携带监测设备1编号、各监测设备1和对应的闭合区间5内钢轨的状态信息，每一种状态信息的长度为32位；轨温状态指令携带监测设备1编号和当前闭合区间5内钢轨的温度信息。
28.本实施例中，通过上行发送心跳包的方式，以确保监测设备1与网络侧设备3的通信连接和交互，通过下行接收网络侧设备3发送的指令，监测设备1可以感知其他监测设备1的状态和所在闭合区间5内钢轨的状态，增加系统的可靠性。同时，每一种状态信息的长度为32位，是基于整个监测段的划分确定的，一个监测段设置32个监测设备，在较长路段进行监测时可以设置多个监测段，一个监测段出现故障时，不会影响其他监测段的监测，以减少出错机率。
29.可能的实现方式中，心跳周期为15秒，第一设定时长为3~4分钟，试探周期为2分钟。
30.可能的实现方式中，监测设备1还包括供电单元，供电单元包括设置于监测设备1内的蓄电池，设置于监测设备1外部的太阳能电池板和用于安装太阳能电池板的立杆。
31.如图2所示，本技术实施例提供一种断轨监测方法，采用如上的断轨监测系统，包括：201、基于轨道线路类型，与并行的两条钢轨电性连接，使相邻两个区间单元与二者之间的钢轨构成闭合区间；其中，轨道线路类型包括非电气化线路和电气化线路。
32.202、使监测设备与闭合区间一一对应的、电性连接于闭合区间内两条钢轨的设定位置。
33.203、使监测设备通过脉冲宽度调制方式输出设定频率的载波电流，基于载波电流的变化，确定所对应的闭合区间内钢轨的钢轨状态参数；以及，将钢轨状态参数发送给网络侧设备；其中，钢轨状态参数包括钢轨感抗、钢轨容抗、钢轨阻抗、道床感抗、道床容抗和道床阻抗。
34.204、使网络侧设备基于各监测设备发送的钢轨状态参数，进行汇聚、分析和存储，以及生成钢轨的状态信息。
35.205、通过终端基于用户操用访问网络侧设备，获取钢轨的状态信息。
36.应当理解的是，本技术中使用的术语，比如“部”，是用于区分不同级别的不同组件，元件，部件，部分或组件的一种方法。但是，如果其他术语可以达到同样的目的，本技术中也可能使用该其他术语来替代上述术语。
37.本技术中描述的“第一”或“第二”等术语，仅是为了区分各部件之间的关系，并不限定其必然不同，如果其他术语可以达到同样的目的，本技术中也可能使用该其他术语来替代上述术语。
38.尽管已用具体实施例来说明和描述了本技术，然而应意识到，以上各实 施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本技术的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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技术各实施例技术 方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本技术范围内的所有这些替换和修改。