CN202320410U - 道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及铁路大提速后保证行车安全领域，具体是涉及反映道岔尖轨（心轨）与基本轨（翼轨）密贴状态的监测。它是由检查柱a、检查块的缺口b、电涡流传感器探头1、延伸电缆2、温度传感器3、综合处理电路4组成。由于采用了上述技术方案，解决了道岔缺口间隙利用机械触点式或光电探测式的诸多不足和利用电涡流原理来监测的空白，再与现有技术相比有下列优点：可不改变目前转辙机机械结构，非接触式测量，不受尘埃、油污、油垢、安装位置等影响，可抗列车通过时产生的震动误报，数字量输出，精度高、稳定性高，低成本，安装简单等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及铁路大提速后保证行车安全领域，具体是涉及反映道岔尖轨（心轨）与基本轨（翼轨）密贴状态的监测。
背景技术
目前国内铁路和地铁事故频发，造成列车追尾、相撞、脱轨等情况发生。随着我国铁路高速、高密度行车区段不断增加。为了确保行车安全，对道岔运用质量与状态稳定性要求越来越高。道岔及其转换设备是铁路线路重要的基础设备,同时又是轨道中的薄弱环节。高速繁忙正线与干线电务维修时间紧、任务重、要求高，使得对道岔运用状态进行有效、实时监测尤显迫切与重要。目前国内或国外大部分道岔转辙机缺口的监测设备均为机械触点式或光电探测式设备，由于现场环境复杂，机械触点式容易受到震动、生锈、雨水参透、机械部分失灵等影响；光电探测式则容易受到灰尘、油垢、安装位置等影响。常出现误报、漏报等现象，影响了设备的正常使用和增加了数倍维修人员的劳动程度与成本，特别是道岔转辙设备的精度要求与稳定性能是直接造成列车颠覆、脱轨、相撞的关键基础设备，为此铁道部在近几年花了数亿投入更新、改造、增加相关设备的监测，均未起到实质效果。通过国家知识产权网站查询，目前已公布的专利中还没有一项专利采用此技术进行监测，其它专利也没有达到其真正有效性和解决存在的多种问题 。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，攻克目前电涡流传感器探头直径在8毫米以下无法探测到距离3毫米的金属导体，克服现有技术中的不足，提供一种利用检查柱、检查块的缺口、电涡流传感器探头、延伸电缆、温度传感器、综合处理电路等组成的道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统，达到可彻底解决其稳定性、可靠性，让误报、漏报率降至零，同时电涡流传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单、安装方便，适合各种环境下使用，具备低成本、高效率、可以解决目前无法解决诸多不足的特点。
本实用新型通过以下技术方案予以实现；道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统，是由检查柱a、检查块的缺口b、电涡流传感器探头1、延伸电缆2、温度传感器3、综合处理电路4组成。工作原理是：通过上述组成，经优化后，综合处理电路中的高频振荡电流通过延伸电缆流入电涡流传感器探头线圈，在电涡流传感器探头头部的线圈中产生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有检查块的缺口某一面（金属导体）靠近，则这一磁场能量会全部损失。当我们将电涡流传感器探头安装在检查柱里，假设检查柱与检查块的缺口处于道岔规定的正常工作间隙值，则在此检查块的缺口某一面（金属导体）表面产生感应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使探头头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与检查块的缺口某一面（金属导体）磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及探头头部线圈到检查块的缺口某一面（金属导体）的距离等参数有关。通常假定检查块的缺口某一面（金属导体）材质均匀且性能是线性和各项同性，则探头线圈和检查块的缺口某一面（金属导体）的物理性质可由检查块的缺口某一面（金属导体）的电导率、磁导率、尺寸因子、探头头部线圈与检查块的缺口某一面（金属导体）的距离、电流强度和频率参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z= {电导率，磁导率，尺寸因子，探头头部线圈与检查块的缺口某一面的距离，电流强度，频率}函数来表示。通常我们能做到控制电导率，磁导率，尺寸因子，电流强度，频率这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为探头头部线圈与检查块的缺口某一面的距离的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过综合处理电路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即探头头部线圈与检查块的缺口某一面的距离的变化转换成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头头部到被测检查块的缺口某一面（金属导体）的间距而变化，间隙电涡流传感监测技术就是根据这一原理实现对检查块的缺口某一面（金属导体）的位移、振动等参数的测量。
其工作过程是：当被测检查块的缺口某一面（金属导体）与电涡流传感器探头之间（电涡流传感器探头安装在检查柱里，电涡流传感器探头头部表面与检查柱相对应检查块的缺口那面平齐）的距离发生变化时，电涡流传感器探头中线圈的有效阻抗也发生变化，电涡流传感器探头中线圈有效阻抗的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转换成电压（电流）变化，再经数字处理电路转换成数字信号输出，最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。通过远程传输使用户可实时掌握道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙数值的变化，考虑到温度对电涡流传感器的影响，在电路中加上了温度补偿功能，使其可在-55℃到85℃保证间隙数值输出一致性。
本实用新型道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统，由于采用了上述技术方案，解决了电涡流传感器探头直径在8毫米以下能探测到检查柱距检查块的缺口3毫米的距离（能保证目前所需道岔缺口间隙的数值精度），再与现有技术相比有下列优点：可不改变目前转辙机机械结构，非接触式测量，不受尘埃、油污、油垢、安装位置等影响，可抗列车通过时产生的震动误报，数字量输出，精度高、稳定性高，低成本，安装简单等优点。
附图说明
图1、本实用新型道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统示意图。
附图标记：
检查柱a、检查块的缺口b、电涡流传感器探头1、延伸电缆2、温度传感器3、综合处理电路4。
具体实施方式：
下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例一
如图1所示道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统，是由检查柱a、检查块的缺口b、电涡流传感器探头1、延伸电缆2、温度传感器3、综合处理电路4组成。综合处理电路4中高频振荡电流通过延伸电缆2流入电涡流传感器探头1的线圈中产生交变的磁场，被测检查块的缺口b某一表面与安装在检查柱a里的电涡流传感器探头1头部相对应的表面距离发生变化时，机械位移(间隙)通过综合处理电路4转换成电压（电流），通过温度传感器3得到现场温度经综合处理电路4数字处理后输出数字量信息。
实施例二
如图1所示道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统，电涡流传感器探头1安装在转辙机检查柱a里，电涡流传感器探头1直径为8毫米以下。温度传感器3、综合处理电路4安装在接线盒或转辙机里，通过延伸电缆2与电涡流传感器探头1连接，综合处理电路4将处理后的信息通过远程连接至报警监控中心或直接进入铁路信号集中监测系统。其它同实施例一。
Claims (2)
1.道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统，是由检查柱（a）、检查块的缺口（b）、电涡流传感器探头（1）、延伸电缆（2）、温度传感器（3）、综合处理电路（4）组成；其特征在于：综合处理电路（4）中高频振荡电流通过延伸电缆（2）流入电涡流传感器探头（1）的线圈中产生交变的磁场，被测检查块的缺口（b）某一表面与安装在检查柱(a)里的电涡流传感器探头（1）头部相对应的表面距离发生变化时，机械位移通过综合处理电路（4）转换成电压或电流，通过温度传感器（3）得到现场温度经综合处理电路（4）数字处理后输出数字量信息。
2.如权利要求1所述的道岔缺口检查柱与检查块的缺口间隙电涡流传感监测系统，其特征在于：电涡流传感器探头（1）安装在转辙机检查柱（a）里，电涡流传感器探头（1）直径为8毫米以下；温度传感器（3），综合处理电路（4）安装在接线盒或转辙机里，通过延伸电缆（2）与电涡流传感器探头（1）连接，综合处理电路（4）将处理后的信息通过远程连接至报警监控中心或直接进入铁路信号集中监测系统 。
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| CN103983181A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-13 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 高精度快速检测光栅副间隙的装置及方法 |
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Cited By (3)
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| CN103983181A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-13 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 高精度快速检测光栅副间隙的装置及方法 |
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