[发明专利]一种长大隧道内的实时断轨检测发送器系统

说明书

技术领域

本发明涉及铁路运输安全领域，尤其涉及的是一种长大隧道内的实时断轨检测发送器系统。

背景技术

断轨问题是铁路运输安全关注的一个重要课题，铁路运营线上的钢轨一旦发生断裂，若没有可靠的断轨检测设备作为一种防护措施，必将造成重大的恶性事故。轨道电路能很好的实现实时断轨检测的功能，是目前最主要且有效的实时断轨检测设备。

我国长大隧道内用计轴加环线取代了传统的轨道电路，原轨道电路的实时断轨检测功能消失。由于长大隧道环境的特殊性，使得现有的成熟的实时断轨检测技术设备无法适用。因此，研发一种能适应复杂的隧道环境，实现全程实时断轨检测的设备显得尤为重要。

常用断轨检测方法归纳起来主要分为电路检测原理、机械波检测原理和其他一些检测原理。

电路检测断轨起初是通过轨道电路实现。因为轨道电路的基本功能是反映钢轨是否被列车占用及辅助检测是否发生断轨。随着高速铁路的发展，基于通信的列控系统应用于铁路，轨道电路功能弱化。为了确保列车运行安全，美国等一些国家开始研究基于电路原理的断轨检测技术。其中比较有代表性的检测技术为：

(1)利用激励源的平衡度检测断轨。该方法通过外加激励源的方式，克服了利用钢轨中不平衡牵引回流检测断轨方法中只有列车驶入轨道电路区段有牵引回流流过两条钢轨时才能检测断轨的缺陷。

(2)柳州铁路局科研所研制的LTK-1型隧道内断轨动态监测装置，是在综合分析、借鉴国外现有技术的基础上进行了创新和提高，属国内首创。

现行的机械波检测原理的断轨检测装置主要是应用超声波探伤设备，这种设备不仅能够判定断轨而且能够发现钢轨损伤。超声波探伤设备主要两种：一种是探伤车，一种是轨旁式探伤设备。探伤车的研制方面国外走在前列。美国PJT公司研制的SYS-1000型探伤车广泛应用于运营线路。英国、以色列等国家采用激光超声波技术对钢轨进行探伤。轨旁探伤设备较有代表性的为主动式断轨检测系统。该系统在轨道中间安装超声波发射器，相隔一定的距离后在左右钢轨上安装接受器，通过辨别接受到的超声波强弱来判别是否断轨。

其他断轨检测方法有：钢轨中埋植应力传感器，即在钢轨上加应力传感器，通过检测钢轨的应力变化判定是否断轨；轨腰粘贴光导纤维，将光纤粘贴在轨腰上，在一段发送光信号，另一端接受。若发生断轨，光纤被折断，接受端收不到信号，以此判定断轨发生。

综合分析国内外断轨检测技术，虽有适用于无缝长轨的实时在线断轨检测方案，但其存在断轨定位距离长、准确度受道床环境的影响大，列车占用区段时不能检测等缺点，不适于道床环境恶劣的无砟轨道长大隧道内断轨检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种长大隧道内的实时断轨检测发送器系统。

本发明的技术方案如下：

一种长大隧道内的实时断轨检测发送器系统，包括上位机和下位机，下位机包括单片机、信号发生模块、幅度控制模块、功放模块、防护模块、检测模块、通信模块；单片机将频率控制字写入到信号发生模块，控制其产生相应频率的正弦波检测信号并经功放模块后输出到钢轨，同时由检测模块对输出信号的频率和电压进行采集；单片机将采集到的电压和频率与设定的电压和频率信息进行比较，出现故障时由幅度控制单元和信号发生模块进行调节，并将所采集到的下位机信息由通信单元传送到上位机进行显示和报警。

所述的系统，信号发生模块采用DDS芯片AD9850。

所述的系统，通过D/A转换器DAC0832和LM358运算放大器构成的程控基本放大电路实现幅度控制模块的功能，使用DAC0832内部电阻网络作为运算放大器的反馈电阻；通过采样将轨面电压的实际幅度值输入到单片机，由单片机进行比较调整，控制对DAC0832的数字量输出，实现幅度的AGC功能。

所述的系统，所述防护模块，采用通信技术和LC谐振原理在信号源发送端接了一个3阶巴特沃斯型谐振器耦合式BPF，用来限制电气化牵引电流谐波干扰。

所述的系统，检测模块通过电压采样电路和AD转换芯片将采集到的发送器系统输出的电压幅值实时传送到单片机，由单片机判断处理该检测信号，实现闭环反馈控制。

所述的系统，所述通信模块，采用CAN总线光纤通信的方式进行上位机和下位机间的信息传输，在每个节点到总线支路上，采用光纤作为CAN通信的传输介质。