基于非軌道電路法的實(shí)時(shí)斷軌檢測研究

杜巧玲 趙東輝

摘 要：交通運(yùn)輸作為常用運(yùn)輸方式之一，在客運(yùn)和貨運(yùn)中承擔(dān)著主要的運(yùn)輸任務(wù)，而城鎮(zhèn)化的加快則打破了之前規(guī)劃藍(lán)圖，大量人員的涌入，加快了城鎮(zhèn)的工業(yè)化水平，而這也導(dǎo)致城鎮(zhèn)對客運(yùn)以及貨運(yùn)的需求大幅度增加，導(dǎo)致軌道運(yùn)輸線路常年超負(fù)荷運(yùn)行，由于長期的超負(fù)荷運(yùn)行致使軌道線路出現(xiàn)故障，從而出現(xiàn)了列車脫軌等一系列軌道交通事故，而斷軌則是導(dǎo)致事故的主要原因之一，實(shí)時(shí)斷軌檢測系統(tǒng)可以覆蓋在所有的軌道中，對所有的鋼軌進(jìn)行檢測，實(shí)時(shí)傳輸鋼軌的使用情況，通過實(shí)時(shí)斷軌檢測系統(tǒng)的檢測來保證鋼軌的完整性，是對軌道交通提供最為安全的保障。

關(guān)鍵詞：鋼軌;斷軌;軌道線路

基于非軌道電路原理進(jìn)行實(shí)時(shí)斷軌檢測常見的方法有光纖實(shí)施斷軌檢測、應(yīng)力實(shí)施斷軌檢測和聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測三種方法。

1 光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測

光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測方法是利用標(biāo)準(zhǔn)的單模塊光纖進(jìn)行檢測，將標(biāo)準(zhǔn)單模塊光纖用環(huán)氧樹脂膠帶貼在軌道上，光纖的一頭接光源，另一頭為接受器，如果鋼軌斷裂，光線則無法到達(dá)接受器，光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測方法示意圖如圖1所示。

圖1 光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測方法示意圖

這種檢測方法就目前而言，是一種相對比較可靠的斷軌檢測方法，但是由于光纖的內(nèi)絲比較脆弱，所以其安裝起來比較困難，首先由于軌道作業(yè)大部分都在戶外，而要使用光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測方法，就必須將光纖絲牢牢的粘貼在鋼軌上，如果將光纖絲牢牢的粘在鋼軌上，必須將鋼軌表面銹跡、污垢和油跡清潔干凈，還要保證鋼軌表面保持干燥;其次在遇到障礙物之后，需要將光纖剪斷，并采用橋接器進(jìn)行連接;最后鋼軌表面因?yàn)楹附铀鶎?dǎo)致的隆起也必須清理整齊，否則光纖絲會發(fā)生扭結(jié)或者折彎，所以這種方法適用于短距離鋼軌檢測，如果軌況較特殊，則更加不適用。

2 應(yīng)力實(shí)時(shí)斷軌檢測

這種方法主要用應(yīng)力傳感器來確保，將應(yīng)力傳感器均勻并等間距安裝在鋼軌上，該傳感器對應(yīng)力和溫度檢測比較靈敏，當(dāng)檢測到應(yīng)力和溫度有變化時(shí)，將變化通過特殊技術(shù)經(jīng)過分析并比較，則可以知道是否斷軌和鋼軌變形，應(yīng)力實(shí)時(shí)斷軌檢測示意圖如圖2所示。

圖2 應(yīng)力實(shí)時(shí)斷軌檢測示意圖

這種檢測方法的主要的問題在于應(yīng)力傳感器安裝和校準(zhǔn)，這就對目前的軌況有要求，如果是在新建線上使用，就可以在鋪設(shè)鋼軌之前，直接將傳感器安裝在鋼軌上，這就比較方便;如果在既有線上使用，則需要在安裝傳感器的位置將鋼軌進(jìn)行切割，這本身就更加不利于行車，而且在切割的過程中可能會導(dǎo)致鋼軌應(yīng)力已經(jīng)發(fā)生了變化而導(dǎo)致檢測結(jié)果不準(zhǔn)確;其次軌道線路一般距離都比較長，在檢測過程中傳輸?shù)碾娦盘柖紝儆跓o線傳輸，所以需要使用專用的分析技術(shù)，對所傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行分類，將應(yīng)力和溫度變化進(jìn)行計(jì)算和比較，并通過比對判斷是否發(fā)生斷軌。

3 聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測

這種方法主要特點(diǎn)是在線路中安裝了聲波接收器，將其安裝在線路兩側(cè)，對于ZPW-2000A中的軌道電路中有衰耗盤，該裝置可以依靠軌道線路的自然衰耗將其相鄰的與之隔離，當(dāng)線路中的發(fā)射裝置發(fā)出正常聲波后，這時(shí)聲波會向線路兩側(cè)傳播，同時(shí)線路兩側(cè)的接收裝置會接收到正常聲波信號，如果有斷軌這時(shí)則無法接收到，根據(jù)這種方法我們可以判斷線路中的鋼軌是否有裂紋等現(xiàn)象;如果我們再將相鄰的兩個(gè)聲波發(fā)射器，跟同一個(gè)接收裝置連接，然后再將接收到的兩個(gè)聲波頻率進(jìn)行比較，則可以縮小甚至確定具體哪一段線路中的鋼軌出現(xiàn)了問題，聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測方法如圖3所示。

圖3 聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測示意圖

由于聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測在檢測過程中，與軌道電路是否正常無關(guān)，也不需要兩鋼軌之間的短接，所以它的優(yōu)點(diǎn)在于沒有電磁干擾，同時(shí)與軌道電路參數(shù)無關(guān)，在檢測過程中不需要電氣隔離，也不需要線路短接;但是由于聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)對速率有影響，所以當(dāng)統(tǒng)一線路鋼軌型號不一致時(shí)，容易導(dǎo)致誤報(bào)，最后當(dāng)發(fā)射同頻率聲波時(shí)，他們之間也可能會相互干擾。

4 斷軌檢測方法的選取

整體來說，實(shí)時(shí)斷軌檢測方法有三大類：基于軌道電路法、基于非軌道電路法和其他檢測方法;其中基于軌道電路法的有牽引回流實(shí)時(shí)斷軌檢測、準(zhǔn)軌道電路實(shí)時(shí)斷軌檢測和超聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測三種方法，基于非軌道電路法的有光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測、應(yīng)力實(shí)時(shí)斷軌檢測和聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測三種方法，其他最常見的有大型鋼軌探傷車離線式檢測和手推式鋼軌探傷車檢測。

（1）按照安裝的容易程度?；谲壍离娐吩淼臋z測方法容易安裝的程度高，基于非軌道電路原理的檢測方法容易安裝的程度較低，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車檢測法不需要安裝。

（2）按照損壞后容易修復(fù)的程度?；谲壍离娐吩淼臋z測方法損壞后容易修復(fù)的程度高，基于非軌道電路原理的檢測方法損壞后容易修復(fù)的程度較低，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車檢測法損壞后容易修復(fù)的程度高。

（3）在特殊軌況容易應(yīng)用的程度?；谲壍离娐吩淼臋z測方法在特殊軌況容易應(yīng)用程度高，基于非軌道電路原理的檢測方法因?yàn)榘惭b的原因，在特殊軌況不容易應(yīng)用，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車檢測法在特殊軌況容易應(yīng)用程度高。

（4）在機(jī)械絕緣處的檢測靈敏度?；谲壍离娐吩淼臋z測方法和基于非軌道電路原理的檢測方法在機(jī)械絕緣處的檢測靈敏度相對比較高，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車檢測法在機(jī)械絕緣處的檢測靈敏度較低。

（5）軌道養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)不易損壞的程度?；谲壍离娐吩淼臋z測方法軌道養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)不易損壞的程度高，基于非軌道電路原理的檢測方法軌道養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)不易損壞的程度低，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車檢測法軌道養(yǎng)護(hù)作業(yè)不易損壞的程度高。

（6）誤報(bào)警?；谲壍离娐吩淼臋z測方法出現(xiàn)誤報(bào)警的情況一般，基于非軌道電路原理的檢測方法基本不會出現(xiàn)誤報(bào)警的情況，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車檢測法有很大的可能出現(xiàn)誤報(bào)警的情況。

（7）漏檢斷軌。基于軌道電路原理的檢測方法出現(xiàn)漏檢斷軌的情況一般，基于非軌道電路原理的檢測方法基本不會出現(xiàn)漏檢斷軌的情況，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車檢測法很容易出現(xiàn)漏檢斷軌的情況。

（8）和信號或列車報(bào)警系統(tǒng)連接的容易程度?；谲壍离娐吩淼臋z測方法容和信號或報(bào)警系統(tǒng)容易連接的程度高，基于非軌道電路原理的檢測方法和信號或報(bào)警系統(tǒng)容易連接的程度高，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車檢測法和信號或報(bào)警系統(tǒng)連接的程度低。

5 結(jié)論

根據(jù)性能比較可以得出，光纖檢測方法、聲波檢測方法、超聲導(dǎo)波檢測方法在特殊軌況的檢測靈敏度高，但是不容易安裝，且不容易維護(hù)，牽引回流檢測方法和準(zhǔn)軌道電路檢測方法雖然容易安裝、維護(hù)，但是在特殊軌況的檢測靈敏度較低，容易出現(xiàn)漏檢斷軌的現(xiàn)象，大型鋼軌探傷車檢測法和手推式鋼軌探傷車在特殊軌況應(yīng)用程度高，可以與其他檢測方法之間相互組合，使得實(shí)時(shí)斷軌檢測系統(tǒng)更加完善，而如果將牽引回流檢測方法、準(zhǔn)軌道電路檢測方法和光纖檢測方法、聲波檢測方法、超聲短波檢測方法兩兩結(jié)合，可以在保證檢測靈敏度的前提下，使得安裝、維護(hù)更為簡便，當(dāng)然這些還需要在后續(xù)工作中進(jìn)行理論研究和實(shí)驗(yàn)研究。

參考文獻(xiàn)：

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