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1、第30卷第1期兰州交通大学学报Vol.30No.12011年2月JournalofLanzhouJiaotongUniversityFeb.2011文章编号:10014373(2011)01012205实时断轨检测方法综述*田铭兴1,陈云峰2,赵斌1,闵永智1(1.兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州730070;2.兰州铁路局工务处,甘肃兰州730000)摘要:随着不同轨道电路的新型列控技术的应用,对实时断轨检测方法的研究愈发显得重要和紧迫.本文分别阐述了牵引回流实时断轨检测方法、准轨道电路实时断轨检测方
2、法、光纤实时断轨检测方法、应力实时断轨检测方法、声波实时断轨检测方法的工作原理、优缺点和关键技术.指出牵引回流实时断轨检测方法和准轨道电路实时断轨检测方法所涉及的理论和技术相对成熟,容易实现,具有一定的开发价值,但其工作状态受道床条件的影响;光纤实时断轨检测方法和应力实时断轨检测方法的工作状态不受道床条件影响,但其安装维护困难,开发价值较小;而声波实时断轨检测方法具有不受道床条件影响和安装维护简单的优点,是一种实际应用前景较好的检测方法.关键词:实时断轨检测;方法;综述中图分类号:U216.3文献标志码:A铁路运
3、营线上的钢轨断裂,严重威胁行车安全,是导致行车事故的重大隐患之一.我国铁路部门针对行车安全制定的三防(防列车冲突、防切轴、防断轨)措施,其中之一就是防断轨.断轨有两种情况,一是列车在钢轨上行驶时,由于冲击力的作用,使钢轨在薄弱或缺陷处断裂,通常所讲的断轨就是指这种情况,可称之为冲击断轨;二是由于正常作业或人为破坏,人为移去一段钢轨,称之为移去断轨.采取预防措施是避免断轨发生并引发事故的重要途径.对于断轨的预防,除了要求列车速度和载荷符合规定以及购置高质量的钢轨外,还应强化钢轨各种探伤作业(包括大型钢轨探伤车作业、
4、手推探伤小车作业以及巡道工作业)的管理和提高钢轨各种探伤作业的质量.但是不论哪种钢轨探伤作业,因为一存在作业周期问题;二探伤设备本身可能存在质量问题;三存在人为因素(特别是手推探伤小车作业和巡道工作业),所以不可能完全发现钢轨缺陷从而预防断轨并及时发现断轨.断轨一旦发生,要求至少能向前方来车发出信号并使之有足够时间采取防范措施,否则,必将造成车毁人亡的重大恶性事故.要及时发现断轨并制止恶性运营事故的发生,就需要实时检测断轨.所以对实时断轨检测方法的研究一直引起人们的高度关注,已有很多专利公布[112].但是,这
5、些专利长期以来并没有被广泛使用,其原因除了专利自身存在不足以外,另外还有一个原因是:目前被广泛使用的列车运行控制的主要设备是轨道电路,而轨道电路的一项重要附属功能就是实时断轨检测.轨道电路的基本功能是检查区间内列车占用和向列车发送行车信息.根据轨道电路的工作原理,断轨的发生被轨道电路显示为区间内火车的占用,即轨道断裂和区间内列车占用的显示结果相同.所以在安装轨道电路的区段,轨道电路完成了实时检测断轨的任务.尽管轨道电路在列车运行控制方面作用重大,但也存在一些问题.轨道电路工作状态受道床条件的影响很大.比如在长大隧
6、道及潮湿地段,由于道床漏泄过大,道床电阻太低,轨道电路经常发生红光带故障,严重影响运输安全及效率.尽管可以采取诸如道床清筛(洗)、轨道电路区段分割、加装补偿电容等措施,但不能解决根本问题.如何让轨道占用、机车信号传输脱离钢轨成为解决问题的关键.为此,使用非轨道电路为基础的自动闭塞系统开始使用或正在研制中.比如,计轴加环线式自动闭塞是在每个闭塞分区设置计轴设备,替代轨道电路检查该区段是否空闲或占用,并以沿钢轨敷设的环线电缆替代钢轨向机车传递信号.另外,随着包括使用全球定位*收稿日期:20100510基金项目:甘肃省
7、自然科学基金(2008GS02623)作者简介:田铭兴(1968),男,甘肃民勤人,教授,博士.第1期田铭兴等:实时断轨检测方法综述123技术,卫星通信和基于其他通信技术的列车定位和控制系统等新列控技术的出现,彻底摆脱和解决了依赖钢轨完成列车占用检查和传输机车信号的问题.在这种情况下,再使用轨道电路就没有必要.没有了轨道电路,也就无法进行实时断轨检测,这为运营安全埋下了重大隐患.所以,必须研究新的实时断轨检测方法.就工作原理来讲,实时断轨检测方法分为基于轨道电路原理和基于非轨道电路原理两类.1基于轨道电路原理的实
8、时断轨检测方法基于轨道电路原理的实时断轨检测方法的显著特征是:以钢轨作为电路,通过传递并接受电信号(电压或电流)来判断是否发生断轨.如前所述,和轨道电路一样,尽管基于轨道电路原理的实时断轨检测方法具有受道床条件影响大的缺点,但因其原理和技术相对比较成熟而显出较强的可行性.所以,在已公开的实时断轨检测国内外专利中,大多数都是基于轨道电路原理的[19].基于轨道电路检测原理的
