鋼軌裂紋及斷軌檢測(cè)方法調(diào)研報(bào)告

1、鋼軌裂紋及斷軌檢測(cè)方法調(diào)研報(bào)告在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，鋼軌起著支撐列車和引導(dǎo)車輛車輪前進(jìn)的作用。如果出現(xiàn)鋼軌斷裂將有 可能造成列車出軌、傾覆等重大行車安全事故，造成人員傷亡和巨額財(cái)產(chǎn)損失。因此鋼軌傷損檢 測(cè)越來(lái)越受到人們的重視。表1所示為近些年由于鋼軌斷裂造成的列車行車事故。表近些年鋼軌斷裂造成的列車行車事故時(shí)間地點(diǎn)傷損情況2001年3月美國(guó)愛(ài)荷鋼軌斷裂引起列車脫軌，造18日華州成1人死亡96人受傷2007年 10月仃日鋼軌斷裂引發(fā)列車脫軌，造倫敦成4人死亡、70人受傷、4人 重傷2009年4月7日河北野三 坡鋼軌斷裂導(dǎo)致6節(jié)車廂脫軌同時(shí)，隨著國(guó)家高速鐵路和重載鐵路的發(fā)展，鋼軌受到擠壓和沖擊的程度越

2、來(lái)越大，鋼軌發(fā) 生損傷的概率也在提高。因此，為保證高速鐵路和重在鐵路的運(yùn)營(yíng)安全性，鋼軌裂紋檢測(cè)成為鐵 路運(yùn)營(yíng)部門十分重視的事情。目前，鋼軌的主要檢測(cè)方式分為周期性探傷檢測(cè)和實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)。周期性鋼軌探傷檢測(cè)包括人工巡軌檢測(cè)、大型鋼軌探傷車、漏磁信號(hào)、渦流探傷、激光超聲、圖像處理等；實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)技術(shù)包括軌道電路實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)技術(shù)、牽引回流實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)技術(shù)、光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)技術(shù)和超聲波實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)技術(shù)等。1周期性檢測(cè)技術(shù)周期性檢測(cè)技術(shù)就是定期對(duì)鋼軌進(jìn)行檢測(cè)，國(guó)內(nèi)外都針對(duì)不同軌道、不同檢測(cè)設(shè)備制定了檢 測(cè)周期和檢測(cè)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。總體上說(shuō)，周期性檢測(cè)設(shè)備精確度高，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼軌早期裂紋，以避 免發(fā)生重大交通事

3、故；但是它需要占用較多天窗時(shí)間。1.1探傷小車中國(guó)鐵路廣泛使用的是鋼軌探傷小車，它將小型超聲波鋼軌探傷儀裝在特制的手推車上，如 所示。通過(guò)人工手推進(jìn)行鋼軌損傷的檢測(cè)，它耗費(fèi)大量人力物力、檢查結(jié)果主觀性強(qiáng)、檢查周期 長(zhǎng)、效率低下、速度慢，無(wú)法做到對(duì)鋼軌傷損情況實(shí)時(shí)檢測(cè)，不能適應(yīng)于我國(guó)日益發(fā)展的高速鐵 路事業(yè)1-2。近年來(lái)，隨著鋼軌裂紋導(dǎo)致脫軌事故的頻發(fā)，為了加強(qiáng)鋼軌安全監(jiān)測(cè)，歐美也開(kāi)始研發(fā)使用這種便攜式鋼軌探傷儀3。由于超聲波探傷技術(shù)比較成熟，成本比較低，且隨著科技的發(fā)展，以前只有大型探傷車才具備的A/B超同屏顯示、魚鱗紋下核傷判別、探傷數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、探傷作業(yè)信息記錄、探傷數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)管 理等五大功能

4、正移植到探傷小車身上，在各鋼軌探傷儀器生產(chǎn)商當(dāng)中，超聲探傷小車倍受青睞。圖手推式鋼軌探傷車結(jié)構(gòu)示意圖1.2大型鋼軌探傷車大型鋼軌探傷車系統(tǒng)由高速輪探頭，超聲發(fā)生裝置，探頭自動(dòng)對(duì)中伺服裝置，以及傷損信號(hào) 處理等系統(tǒng)組成。其原理是，裝有超聲探頭組的高速探輪在鋼軌上滾動(dòng)，超聲發(fā)生接收器組合探 頭向鋼軌發(fā)出連續(xù)超聲脈沖波束，連續(xù)波束通過(guò)耦合液及探輪橡膠輪壁到達(dá)鋼軌內(nèi)，如無(wú)損傷存 在，波束到達(dá)鋼軌底面后依原路返回探頭，得到底波；如有損傷，則底波前出現(xiàn)一個(gè)傷損波，底 波降低或消失。我國(guó)鐵道部門為了提高鋼軌傷損的檢出率，推動(dòng)鋼軌維護(hù)設(shè)備的進(jìn)步，從佃89年開(kāi)始從美國(guó)引進(jìn)大型鋼軌探傷車，并由寶雞工程機(jī)械廠實(shí)現(xiàn)國(guó)

5、產(chǎn)化制造。經(jīng)過(guò)20余年的集成創(chuàng)新研究，發(fā)展了GJ-3，GJ-4，GJ-5三種類型；其中，GJ-4、GJ-5型檢測(cè)設(shè)備已成為我國(guó)既有線路軌道狀態(tài)監(jiān)控 的主要手段，最高檢測(cè)速度達(dá)到200km/h，其自動(dòng)分辨為：鋼軌頭部橫向疲勞裂紋（核傷），不小于 直徑5mm平底孔當(dāng)量；螺栓孔裂紋及腰部斜裂紋，長(zhǎng)度不小于10mm;鋼軌縱向水平裂紋，長(zhǎng)度不小于10mm ;探輪自動(dòng)對(duì)中精度小于1mm2,50、/ _ _ 一i 八 / / 1圖大型鋼軌探傷車該技術(shù)對(duì)檢測(cè)鋼軌疲勞裂紋和其它內(nèi)部缺陷具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)60但是常規(guī)的超聲波鋼軌檢測(cè)使用的是壓電傳感器。壓電傳感器與軌頂連接，同時(shí)將超聲輪或滑板

6、 注滿水或其他耦合液。此種方法的最大缺點(diǎn)是，淺表面裂縫（剝落）可能會(huì)遮掩鋼軌內(nèi)部存在的 橫向缺陷7。而且造價(jià)過(guò)高、維護(hù)要求較高，數(shù)量有限，檢測(cè)時(shí)受軌面平整度和清潔度影響較大， 其為離線式軌道檢測(cè)設(shè)備。上海鐵路局龔佩毅等人在專利（）“雙軌白動(dòng)探傷系統(tǒng)”中提出了一種基礎(chǔ)超聲波的成本比較低的雙軌自動(dòng)探傷系統(tǒng)80其特點(diǎn)是超聲波探輪可三維運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)鋼軌的超聲波自動(dòng)探傷和定位，特別適用于檢測(cè)鋼軌頭部橫向疲勞裂紋（核傷）、螺栓孔裂紋、腰部斜裂紋和鋼軌縱向水平裂紋等損傷。南車洛陽(yáng)機(jī)車有限公司的袁其剛等人在專利（）“用于檢測(cè)城市輕軌鋼軌的探傷車”中設(shè)計(jì)9了一種用于檢測(cè)城市輕軌鋼軌的探傷車0其特點(diǎn)是車體通過(guò)二系

7、懸掛落座于前后轉(zhuǎn)向架上，用以保證車輛有較高的運(yùn)行性能，并在其中一臺(tái)轉(zhuǎn)向架上設(shè)置有用于對(duì)鋼軌進(jìn)行檢測(cè)的探傷系統(tǒng)，探 傷輪通過(guò)下降和上升的液壓系統(tǒng)控制，提高了鋼軌探傷的效率，增加了輕軌車輛運(yùn)行的安全性。1.3基于漏磁信號(hào)的鋼軌檢測(cè)技術(shù)該技術(shù)是通過(guò)勵(lì)磁裝置給鋼軌施加一個(gè)磁場(chǎng)，當(dāng)鋼軌完好時(shí)，磁場(chǎng)能順利的通過(guò)鋼軌，基本 不產(chǎn)生漏磁；當(dāng)鋼軌出現(xiàn)裂紋時(shí)，裂紋會(huì)阻礙磁場(chǎng)的順利通過(guò)，產(chǎn)生漏磁。由于裂紋大的大小形 狀不同，其產(chǎn)生漏磁的強(qiáng)度也不同，根據(jù)漏磁信號(hào)的變化來(lái)判斷裂紋信息，如所示。該技術(shù)的缺 點(diǎn)是檢測(cè)范圍有限，僅能檢測(cè)鋼軌軌頭表面和近表面的橫向裂紋缺陷，而對(duì)于夾雜、剝離以及軌頭內(nèi)部深處的缺陷無(wú)法進(jìn)行有效的檢

8、測(cè)。（a）無(wú)裂紋（b）有裂紋圖基于漏磁信號(hào)的鋼軌檢測(cè)原理南京航空航天大學(xué)陳智軍等人10,11通過(guò)有限元軟件Ansoft仿真研究了鋼軌斜裂紋的識(shí)別原理 及方法，包括理論分析、模型建立、斜裂紋與矩形裂紋的漏磁信號(hào)差異、斜裂紋深度與寬度的識(shí) 別以及連續(xù)多個(gè)斜裂紋的識(shí)別等。它可以識(shí)別斜裂紋的方向及寬度，但是不能識(shí)別小間隔多裂紋的數(shù)量。1.4渦流探傷技術(shù)該技術(shù)的傳感器由一個(gè)U形激勵(lì)線圈和一個(gè)I型檢測(cè)線圈組成，如所示。兩線圈的相對(duì)位置為正交取向，檢測(cè)線圈放置在U型激勵(lì)線圈的開(kāi)口中點(diǎn)處。工作時(shí)，在激勵(lì)線圈上通以一定頻率的正弦波，當(dāng)傳感器沿著試件表面移動(dòng)時(shí)，試件表面在交變磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生一定分布和大小的渦流，

9、此渦流產(chǎn)生一個(gè)反磁場(chǎng)。當(dāng)無(wú)裂紋時(shí)，沒(méi)有反磁場(chǎng)磁力線通過(guò)檢測(cè)線圈，沒(méi)有電信號(hào)輸出；有裂紋時(shí)，反磁場(chǎng)發(fā)生變化，磁力線通過(guò)檢測(cè)線圈，輸出電信號(hào)，從而反映缺陷的情況。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、具有非接觸的優(yōu)點(diǎn)，但其檢測(cè)范圍也僅局限于鋼軌表面的缺陷。1 激勵(lì)2 激勵(lì)線圈3. U型磁心4.測(cè)量線圈5 磁心圖傳感器結(jié)構(gòu)示意圖I 1/長(zhǎng)安大學(xué)馬旺宇等人在專利（）“一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀”中提出一種便攜式12探傷儀，如所示，該探傷儀所使用了專利（）“一種用于鋼軌檢測(cè)的新型傳感器”中所設(shè)計(jì)的傳 感器13,其測(cè)量線圈的線圈匣數(shù)、直徑以及激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈間的問(wèn)距H為通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法確定的最佳參數(shù)組合。

10、所述激勵(lì)線圈和一個(gè)測(cè)量線圈安裝在一能倒扣在鋼軌上的外部殼體內(nèi)， 所述外部殼體下部設(shè)置有與鋼軌的上部結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的凹槽。采集到的信號(hào)再由后臺(tái)放大器放大， 并在顯示器上同步顯示裂紋缺陷的相對(duì)大小，且相應(yīng)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了防患于未然的目的。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、重量輕、便于攜帶，并配備有獨(dú)立電源。經(jīng)過(guò)測(cè)試，其測(cè)量精度能達(dá)到0.2mm網(wǎng)。圖一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀莊鑫等人申請(qǐng)的專利（）“鋼軌裂紋檢測(cè)儀”如所示15，由檢測(cè)頭、檢測(cè)主機(jī)、推拉支架、滾輪、連接管、固定環(huán)組成，其特征在于推拉支架下端兩側(cè)分別通過(guò)連接管前后固定連接兩個(gè)檢 測(cè)頭，每個(gè)檢測(cè)頭兩側(cè)部分別固定有滾輪，推拉支架中間的上連管

11、上通過(guò)兩個(gè)固定環(huán)連接有檢測(cè) 主機(jī)，檢測(cè)頭與檢測(cè)主機(jī)電連接。該儀器采用手推車式，可實(shí)現(xiàn)雙規(guī)同時(shí)檢測(cè)，每條鋼軌前后設(shè)有兩個(gè)檢測(cè)頭，檢測(cè)速率相對(duì)較高，漏檢率低。圖鋼軌裂紋檢測(cè)儀專禾U（ US6,768,298B2） “Transversecrackdetectioninrailheadusinglowfrequencyeddycurrents 設(shè)計(jì)了一種低頻渦流探測(cè)軌頭橫向裂紋的裝置16，如所示。其特點(diǎn)是該專利采用環(huán)形的直流飽和磁體，通過(guò)鋼軌上方的低頻渦流探針探測(cè)鋼軌軌頭橫向裂紋。并且探針上裝有防護(hù)材料，以防止探針受損。-來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)參考圖低頻渦流探測(cè)軌頭橫向裂紋裝置示意圖1.5圖像處理探

12、傷技術(shù)該技術(shù)通過(guò)安裝在機(jī)車下方隨機(jī)車型走的攝像機(jī)拍攝鋼軌照片，當(dāng)鋼軌有缺陷時(shí)，這些缺陷 便被攝相機(jī)拍了下來(lái)，在通過(guò)對(duì)圖片的處理和分析，可以將其中的缺陷提取出來(lái)，進(jìn)行模式識(shí)別， 完成鋼軌損傷檢測(cè)。其缺點(diǎn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)軌頭內(nèi)部缺陷的檢測(cè)17。西南交通大學(xué)的官鑫等人佝對(duì)這一技術(shù)做了理論分析，他采用圖像處理、模式識(shí)別及機(jī)器視 覺(jué)等理論，對(duì)現(xiàn)役鋼軌缺陷進(jìn)行檢測(cè)和分類。完成自動(dòng)提取缺陷圖像和最小化缺陷圖像，以減少 處理量并降低存儲(chǔ)空間需求，自動(dòng)判斷缺陷類別。文章對(duì)采集到的缺陷圖像進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果 證明該方法能夠正確實(shí)現(xiàn)檢測(cè)軌道表面缺陷檢測(cè)，并具有一定的適用性。此方法可以克服人工檢 測(cè)方法的許多弊端，提高檢測(cè)

13、速度和精度。LiuZe等人19用此技術(shù)分析了軌頭剝離和鋼軌表面裂 紋的圖片，并得到了鋼軌的磨損程度和裂紋寬度。ChenLimin等人20也做了這方面的理論研究。他研究了圖像采集，圖像處理，提取特征，缺陷識(shí)別的鋼軌表面缺陷識(shí)別過(guò)程，并基于裂紋形態(tài) 學(xué)，通過(guò)動(dòng)態(tài)模版去檢測(cè)連續(xù)裂紋邊界，以此來(lái)估算裂紋長(zhǎng)度。北京交通大學(xué)李清勇等人在專利（）“基于數(shù)字圖像的鋼軌表面缺陷檢測(cè)方法”中提出了一 種基于數(shù)字圖像的鋼軌表面缺陷檢測(cè)方法21。該方法從對(duì)鋼軌拍攝的圖像中提取鋼軌區(qū)域，并模 擬人類視覺(jué)機(jī)制，將灰度圖轉(zhuǎn)換為對(duì)比度圖，從而對(duì)可疑缺陷區(qū)域進(jìn)行定位及判定。北京交通大學(xué)劉澤等人在專利（CNA）“一種在線鋼軌探傷

14、的圖像處理輔助檢測(cè)裝置及方法” 中利用工業(yè)CCD線陣攝像機(jī)采集鋼軌表面的圖像信息。其過(guò)程是在列車在線運(yùn)行過(guò)程中， 嵌入式控制系統(tǒng)控制光源激勵(lì)控制器使兩個(gè)輔助光源照射鋼軌表面，工業(yè)CCD線陣攝像機(jī)通過(guò)數(shù)字線陣圖像采集接口的控制采集鋼軌表面的圖像信息，將信息傳輸?shù)角度胧较到y(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)使用圖像 處理技術(shù)對(duì)采集到的鋼軌圖像進(jìn)行處理；從處理后的鋼軌圖像中統(tǒng)計(jì)鋼軌表面的損傷信息及固有 結(jié)構(gòu)信息；再將所獲得的鋼軌表面損傷信息進(jìn)行分類和損傷程度計(jì)算。最后將結(jié)果融合到鋼軌損 傷探測(cè)裝置，以減少表面損傷對(duì)探測(cè)鋼軌內(nèi)部傷損的干擾22，其總體結(jié)構(gòu)圖如所示。106.鋼軌107.控制機(jī)箱206 .工業(yè)CCD線陣攝像機(jī)2

15、07，208 .輔助光源圖在線鋼軌探傷的圖像處理輔助檢測(cè)裝置的總體結(jié)構(gòu)圖1.6激光超聲探傷技術(shù)p.-. I I該技術(shù)用脈沖激光器發(fā)出的高能脈沖激光轟擊鋼軌表面，鋼軌表面被照射區(qū)域吸收其能量并 將之轉(zhuǎn)化為熱能，引起鋼軌表面迅速升溫膨脹，從而構(gòu)成超聲聲源。超聲波在鋼軌內(nèi)部遇到缺陷， 將被反射回鋼軌表面，通過(guò)分析反射波的信息來(lái)判斷鋼軌傷損，其原理如所示。圖激光超聲檢測(cè)鋼軌原理示意圖浙江大學(xué)劉洋等人23基于先進(jìn)的激光超聲探傷理論，提出了將激光超聲技術(shù)應(yīng)用到鋼軌探傷， 詳細(xì)論述了其探傷機(jī)理，對(duì)激光超聲探傷系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。分析結(jié)果表明，激光超聲探傷技術(shù)在 鋼軌探傷領(lǐng)域有較大的可行性和發(fā)展?jié)摿?。Nielse

16、n等人在專利（US7,516,662B2） “DETECTINGRAILDEFECTS ” 中介紹了一種激光超 聲鋼軌探傷技術(shù)24。該專利的原理是用脈沖激光（PL）激發(fā)鋼軌產(chǎn)生超聲波，用連續(xù)激光（CW） 作為探測(cè)光，通過(guò)法珀干涉儀（CFPI）接受反射光。由于超聲波和鋼軌缺陷的相互作用導(dǎo)致反射 -來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)參考-來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)參考光發(fā)生變化，因此可以從反射光中解調(diào)出鋼軌的損傷信息。其原理示意圖如所示。圖激光超聲探傷原理示意圖2、實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)技術(shù)能對(duì)鋼軌進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)斷軌的存在，從而能及時(shí)對(duì)列車發(fā)出警告，以避免災(zāi)難的發(fā)生，因此，該技術(shù)越來(lái)越受到人們

17、重視。但是該類技術(shù)還不能發(fā)現(xiàn)早期鋼軌裂紋，檢測(cè)分辨率有待進(jìn)一步提高。實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有以下幾種。2.1牽引回流實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)技術(shù)在電氣化線路中，鋼軌是牽引回流電路的一部分，如果任何一個(gè)鋼軌發(fā)生斷裂，電流會(huì)繞過(guò)斷軌，從另一個(gè)阻抗較小鋼軌流走，另一個(gè)鋼軌的電流就會(huì)增大。如所示，該技術(shù)通過(guò)檢測(cè)兩只鋼軌電流的不平衡來(lái)判斷斷軌的存在。該方法依托于鋼軌，成本低，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但是它依賴牽引回流的存在，只能檢測(cè)列車與變電所之間的斷軌，而且在道岔、護(hù)軌等軌道電路復(fù)雜的地方難以實(shí)現(xiàn)2,25,26。尹 y J I* I* : I |圖牽引回流不平衡示意圖2.2準(zhǔn)軌道電路實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)技術(shù)軌道電路是我國(guó)鐵路

18、信號(hào)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，具有列車占用檢測(cè)、向列車傳送控制信息及斷 軌檢測(cè)等功能。目前在我國(guó)廣泛使用的軌道電路類型有相敏軌道電路、ZPW-2000A無(wú)絕緣軌道電路等。斷軌檢測(cè)原理如所示。1 _一圖準(zhǔn)軌道電路實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法示意圖當(dāng)檢測(cè)區(qū)段內(nèi)無(wú)列車通過(guò)且鋼軌完整時(shí)，由兩根鋼軌和軌道繼電器構(gòu)成電流回路，使軌道電路繼電器銜鐵吸起，前接點(diǎn)閉合，信號(hào)開(kāi)放。而當(dāng)軌道電路區(qū)段內(nèi)有鋼軌斷裂情況發(fā)生時(shí)，接收器處的軌道繼電器由于信號(hào)電流消失而釋放，區(qū)間軌道電路顯示紅光帶，發(fā)出列車停止信號(hào)，提示斷軌。軌道電路設(shè)備斷軌檢測(cè)功能的最大特點(diǎn)是，當(dāng)有斷軌發(fā)生時(shí)能立即向列控中心發(fā)送報(bào)警信號(hào)， 滿足實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)軌況監(jiān)測(cè)要求。但是，軌道

19、電路本身受道床參數(shù)情況影響較大27，在道床泄漏阻抗小和南方一些雨水充沛的地區(qū)經(jīng)常會(huì)發(fā)生軌間短路、紅光帶誤報(bào)等故障情況。同時(shí)，存在增加電 氣化區(qū)段回流系統(tǒng)復(fù)雜程度、電氣絕緣軌道電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴、維修困難等缺陷。目前， 準(zhǔn)軌道電路斷軌檢測(cè)技術(shù)作為軌道電路的附屬功能，仍是我國(guó)最廣泛使用的在線式斷軌檢測(cè)方法2,26。Holgate 等人在專利(US6,779,761B2)和專利()“BROKENRAILDETECTION ”中設(shè)計(jì)了 一套軌道電路監(jiān)測(cè)斷軌系統(tǒng)28-29，如所示，12、13為鋼軌，16、18、20為電路連接線，22為直流 或低頻交流電源，24為電流計(jì)，26為控制主機(jī)。該技術(shù)通過(guò)電源

20、給電路施加一個(gè)低電壓，形成回路。如果電路完好，電流計(jì)器正常顯示；若兩個(gè)電流計(jì)的示數(shù)同時(shí)降低或消失，則說(shuō)明電線20出現(xiàn)損傷；若其中一只電流計(jì)的示數(shù)降低或消失，則說(shuō)明與之相串聯(lián)的鋼軌出現(xiàn)傷損或斷裂，控制主機(jī)通過(guò)感知電流計(jì)電流的大小來(lái)發(fā)出警報(bào)。圖軌道電路監(jiān)測(cè)斷軌示意圖2.3光纖實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)技術(shù)光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)技術(shù)是使用貼于軌道上的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)方法。該技術(shù)通過(guò)在光纖的一端接入波長(zhǎng)為1550nm的光源，另一端連接接收器。當(dāng)鋼軌發(fā)生折斷時(shí)，光纖將隨之發(fā) 生破裂，光束將不能到達(dá)接收器，由此判斷發(fā)生斷軌30，如所示。圖光纖實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法示意圖光纖既是傳輸介質(zhì)，又是傳感元件，且因光纖傳輸損耗小，

21、因此可實(shí)現(xiàn)幾十甚至上百公里的 測(cè)量31。由于采用光信號(hào)為載體，不受電磁干擾，本質(zhì)安全，使用壽命長(zhǎng)，適于惡劣環(huán)境下工作。其缺點(diǎn)是不易安裝維護(hù)，如果遇到過(guò)大的外力或彎曲容易折斷；遇到障礙物（例如鋼軌接頭、平交道口、道岔等）時(shí)，需要將光纖剪斷，并采用短的橋接器繞過(guò)復(fù)雜的部分2,25-2602.4超聲波實(shí)時(shí)斷軌監(jiān)測(cè)技術(shù)聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)方法如所示320該技術(shù)通過(guò)在軌道的中部安裝聲波發(fā)生裝置，左右兩端相 隔一定距離安裝聲波接收裝置。當(dāng)發(fā)射裝置發(fā)出聲波后，聲波沿著鋼軌向左右傳播。如果遇到有 裂縫或者斷軌，接收裝置接收不到或者接受到的信號(hào)明顯減少，據(jù)此可以判定鋼軌是否折斷或者 破損。相鄰的聲波發(fā)生裝置共用一個(gè)

22、接收裝置，以聲波發(fā)生裝置發(fā)出的聲波發(fā)射頻率不同來(lái)區(qū)分 不同的發(fā)射源。其主要缺點(diǎn)是聲波遇到不同介質(zhì)特別敏感，容易誤報(bào)，而且傳送的距離受限制，相鄰的兩個(gè)發(fā)射源以不同發(fā)射頻率發(fā)射相同頻率的聲波，它們之間存在干擾和沖突33 0圖超聲波斷軌檢測(cè)系統(tǒng)原理圖蘭州交通大學(xué)的任遠(yuǎn)等人34,35設(shè)計(jì)了一種實(shí)時(shí)超聲導(dǎo)波斷軌檢測(cè)系統(tǒng)，并針對(duì)鋼軌完整狀態(tài)、斷軌狀態(tài)、列車占用狀態(tài)、接收通道故障等情況進(jìn)行了仿真研究，提出了超聲波探傷技術(shù)計(jì)算鋼軌斷裂位置及裂紋大小的仿真計(jì)算方法。為南非railsonic公司生產(chǎn)的超聲波實(shí)時(shí)斷軌檢測(cè)用傳感器。它根據(jù)超聲脈沖的頻率、脈沖長(zhǎng)度、脈沖時(shí)間間隔來(lái)識(shí)別信號(hào)信息。但是火車通過(guò)時(shí)劇烈的連續(xù)噪

23、聲會(huì)影響其探測(cè)有效信號(hào)信息，因此，當(dāng)火車通過(guò)時(shí)，它會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)，等火車離開(kāi)后會(huì)再次啟動(dòng)36o圖超聲波傳感器3總結(jié)我國(guó)鐵路交通運(yùn)輸繁忙，特別是近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)鐵路客運(yùn)高速化、貨運(yùn)重載化趨勢(shì)越來(lái)越明 顯，鐵路的負(fù)荷日益加重，軌道線路狀態(tài)惡化加?。煌瑫r(shí)由于行車密度加大，可供檢測(cè)維修作業(yè) 的列車間隔時(shí)間越來(lái)越短，這就使得傳統(tǒng)的周期檢測(cè)方法不能滿足新形勢(shì)下對(duì)鋼軌快速、準(zhǔn)確檢-來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)參考測(cè)的要求。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法能滿足實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)軌況監(jiān)測(cè)要求，但不能有效監(jiān)測(cè)早期鋼軌裂紋，這就需 要們?nèi)诤隙叩膬?yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步去研發(fā)新的檢測(cè)技術(shù)和方法。參考文獻(xiàn)1 史宏章，任遠(yuǎn)，張友鵬,等.國(guó)內(nèi)外斷軌檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的

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