國(guó)內(nèi)外斷軌檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與研究.docx

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1、第30卷第1期蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.30No.12011年2月JournalofLanzhouJiaotongUniversityFeb.2011文章編號(hào):10014373(2011)01012205實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法綜述*田銘興1,陳云峰2,趙斌1,閔永智1(1.蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院,甘肅蘭州730070;2.蘭州鐵路局工務(wù)處,甘肅蘭州730000)摘要:隨著不同軌道電路的新型列控技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法的研究愈發(fā)顯得重要和緊迫.本文分別闡述了牽引回流實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法、準(zhǔn)軌道電路實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方

2、法、光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法、應(yīng)力實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法、聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù).指出牽引回流實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法和準(zhǔn)軌道電路實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法所涉及的理論和技術(shù)相對(duì)成熟,容易實(shí)現(xiàn),具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值,但其工作狀態(tài)受道床條件的影響;光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法和應(yīng)力實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法的工作狀態(tài)不受道床條件影響,但其安裝維護(hù)困難,開(kāi)發(fā)價(jià)值較小;而聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法具有不受道床條件影響和安裝維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),是一種實(shí)際應(yīng)用前景較好的檢測(cè)方法.關(guān)鍵詞:實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè);方法;綜述中圖分類(lèi)號(hào):U216.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A鐵路運(yùn)

3、營(yíng)線上的鋼軌斷裂,嚴(yán)重威脅行車(chē)安全,是導(dǎo)致行車(chē)事故的重大隱患之一.我國(guó)鐵路部門(mén)針對(duì)行車(chē)安全制定的三防(防列車(chē)沖突、防切軸、防斷軌)措施,其中之一就是防斷軌.斷軌有兩種情況,一是列車(chē)在鋼軌上行駛時(shí),由于沖擊力的作用,使鋼軌在薄弱或缺陷處斷裂,通常所講的斷軌就是指這種情況,可稱(chēng)之為沖擊斷軌;二是由于正常作業(yè)或人為破壞,人為移去一段鋼軌,稱(chēng)之為移去斷軌.采取預(yù)防措施是避免斷軌發(fā)生并引發(fā)事故的重要途徑.對(duì)于斷軌的預(yù)防,除了要求列車(chē)速度和載荷符合規(guī)定以及購(gòu)置高質(zhì)量的鋼軌外,還應(yīng)強(qiáng)化鋼軌各種探傷作業(yè)(包括大型鋼軌探傷車(chē)作業(yè)、

4、手推探傷小車(chē)作業(yè)以及巡道工作業(yè))的管理和提高鋼軌各種探傷作業(yè)的質(zhì)量.但是不論哪種鋼軌探傷作業(yè),因?yàn)橐淮嬖谧鳂I(yè)周期問(wèn)題;二探傷設(shè)備本身可能存在質(zhì)量問(wèn)題;三存在人為因素(特別是手推探傷小車(chē)作業(yè)和巡道工作業(yè)),所以不可能完全發(fā)現(xiàn)鋼軌缺陷從而預(yù)防斷軌并及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷軌.斷軌一旦發(fā)生,要求至少能向前方來(lái)車(chē)發(fā)出信號(hào)并使之有足夠時(shí)間采取防范措施,否則,必將造成車(chē)毀人亡的重大惡性事故.要及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷軌并制止惡性運(yùn)營(yíng)事故的發(fā)生,就需要實(shí)時(shí)檢測(cè)斷軌.所以對(duì)實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法的研究一直引起人們的高度關(guān)注,已有很多專(zhuān)利公布[112].但是,這

5、些專(zhuān)利長(zhǎng)期以來(lái)并沒(méi)有被廣泛使用,其原因除了專(zhuān)利自身存在不足以外,另外還有一個(gè)原因是:目前被廣泛使用的列車(chē)運(yùn)行控制的主要設(shè)備是軌道電路,而軌道電路的一項(xiàng)重要附屬功能就是實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè).軌道電路的基本功能是檢查區(qū)間內(nèi)列車(chē)占用和向列車(chē)發(fā)送行車(chē)信息.根據(jù)軌道電路的工作原理,斷軌的發(fā)生被軌道電路顯示為區(qū)間內(nèi)火車(chē)的占用,即軌道斷裂和區(qū)間內(nèi)列車(chē)占用的顯示結(jié)果相同.所以在安裝軌道電路的區(qū)段,軌道電路完成了實(shí)時(shí)檢測(cè)斷軌的任務(wù).盡管軌道電路在列車(chē)運(yùn)行控制方面作用重大,但也存在一些問(wèn)題.軌道電路工作狀態(tài)受道床條件的影響很大.比如在長(zhǎng)大隧

6、道及潮濕地段,由于道床漏泄過(guò)大,道床電阻太低,軌道電路經(jīng)常發(fā)生紅光帶故障,嚴(yán)重影響運(yùn)輸安全及效率.盡管可以采取諸如道床清篩(洗)、軌道電路區(qū)段分割、加裝補(bǔ)償電容等措施,但不能解決根本問(wèn)題.如何讓軌道占用、機(jī)車(chē)信號(hào)傳輸脫離鋼軌成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵.為此,使用非軌道電路為基礎(chǔ)的自動(dòng)閉塞系統(tǒng)開(kāi)始使用或正在研制中.比如,計(jì)軸加環(huán)線式自動(dòng)閉塞是在每個(gè)閉塞分區(qū)設(shè)置計(jì)軸設(shè)備,替代軌道電路檢查該區(qū)段是否空閑或占用,并以沿鋼軌敷設(shè)的環(huán)線電纜替代鋼軌向機(jī)車(chē)傳遞信號(hào).另外,隨著包括使用全球定位*收稿日期:20100510基金項(xiàng)目:甘肅省

7、自然科學(xué)基金(2008GS02623)作者簡(jiǎn)介:田銘興(1968),男,甘肅民勤人,教授,博士.第1期田銘興等:實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法綜述123技術(shù),衛(wèi)星通信和基于其他通信技術(shù)的列車(chē)定位和控制系統(tǒng)等新列控技術(shù)的出現(xiàn),徹底擺脫和解決了依賴(lài)鋼軌完成列車(chē)占用檢查和傳輸機(jī)車(chē)信號(hào)的問(wèn)題.在這種情況下,再使用軌道電路就沒(méi)有必要.沒(méi)有了軌道電路,也就無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè),這為運(yùn)營(yíng)安全埋下了重大隱患.所以,必須研究新的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法.就工作原理來(lái)講,實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法分為基于軌道電路原理和基于非軌道電路原理兩類(lèi).1基于軌道電路原理的實(shí)

8、時(shí)斷軌檢測(cè)方法基于軌道電路原理的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法的顯著特征是:以鋼軌作為電路,通過(guò)傳遞并接受電信號(hào)(電壓或電流)來(lái)判斷是否發(fā)生斷軌.如前所述,和軌道電路一樣,盡管基于軌道電路原理的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法具有受道床條件影響大的缺點(diǎn),但因其原理和技術(shù)相對(duì)比較成熟而顯出較強(qiáng)的可行性.所以,在已公開(kāi)的實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利中,大多數(shù)都是基于軌道電路原理的[19].基于軌道電路檢測(cè)原理的