一种钢轨故障监测方法及装置与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种钢轨故障监测方法及装置。


背景技术：

2.随着我国高速、重载铁路的发展，铁路运输安全愈加重要，而钢轨（尤其是道岔轨件）折断已成为工务安全的主要风险之一。道岔尖轨和心轨是可动部件，工作时靠转换设备固定在基本轨或翼轨上，作用在尖轨和心轨上的横向力靠基本轨和翼轨承担，尖轨和心轨折断后仅在牵引点处利用锁闭装置固定而无扣件扣压，从而处于自由状态，极易导致列车脱轨事故。钢轨的完整性检测指系统能够检测到钢轨的折断或裂缝。
3.现有的技术包含多种方法，分为基于电气特性和非电气特性。诸如，轨道电路是通过发送电气信号传输从钢轨的一端至另一端，通过轨道电路的接收器检测到信号电压可以判断钢轨是否折断，但该方法不能检测钢轨的裂缝；超声波检测属于非电气信号通过钢轨传输，由物理学振动传输由发送端至接收端，从而可以根据接收端的电压和信号特性检测钢轨完整性。
4.但现有技术中，检测钢轨时无法规避因电源共因导致的判断错误，同时故障后不易分析故障原因。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供一种钢轨故障监测方法及装置，用于解决现有技术中检测钢轨时无法规避因电源共因导致的判断错误，以及故障后不易分析故障原因的问题。
6.一种钢轨故障监测方法，所述监测方法包括：通过监测主机的主控模块输出电信号给安装在钢轨一端的换能器，换能器接收电信号后输出声波，声波通过钢轨传输至另一端被接收传感器接收，接收传感器将转换后的电信号传输回至所述主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨完整性，并通过通信模块发出报警信号；通过安装在钢轨上的轨温测量模块，输出温度信息给监测主机的主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨温度，并通过通信模块发出报警信号。
7.进一步的，所述监测主机通过通信模块采用有线plc的方式传输至室内维护终端，室内维护终端将接收的命令信息通过声光报警装置输出报警；所述报警装置布置于室内，接收来自监测主机的报警信号通过声光方式进行报警。
8.进一步的，所述主控模块采用“二取二”的的组合式故障-安全设计结构，由两个通道构成；当译码解码结果出现两个通道不一致的情况时，由双通道比较后，故障导向系统安全侧；当双通道均显示故障后输出报警信号。
9.进一步的，所述主控模块上的模拟功出电路采用具有检测回路的单电子电路，输
出功放电压电路具有独立的检测电路分别经过电气隔离后被模块双cpu通道采集，对于与外部连接后的电流信号采用双通道无接触式霍尔传感器电路分别被模块双cpu通道采集。
10.进一步的，所述通信模块通过安全协议转发主控模块和室内维护终端之间的通信信息，实现主控模块有线通信传输转换为室内维护终端无线通信传输。
11.一种钢轨故障监测装置，所述监测装置包括：监测钢轨完整性装置和监测钢轨温度装置；监测钢轨完整性装置，监测主机的主控模块输出电信号给安装在钢轨一端的换能器，换能器接收电信号后输出声波，声波通过钢轨传输至另一端被接收传感器接收，接收传感器将转换后的电信号传输回至所述主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨完整性，并通过通信模块发出报警信号；监测钢轨温度装置，通过安装在钢轨上的轨温测量模块，输出温度信息给监测主机主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨温度，并通过通信模块发出报警信号。
12.进一步的，所述监测主机通过通信模块采用有线plc的方式传输至室内维护终端，室内维护终端将接收的命令信息通过声光报警装置输出报警；所述报警装置布置于室内，接收来自监测主机的报警信号通过声光方式进行报警。
13.进一步的，所述主控模块采用“二取二”的的组合式故障-安全设计结构，由两个通道构成；当译码解码结果出现两个通道不一致的情况时，由双通道比较后，故障导向系统安全侧；当双通道均显示故障后输出报警信号。
14.进一步的，所述主控模块上的模拟功出电路采用具有检测回路的单电子电路，输出功放电压电路具有独立的检测电路分别经过电气隔离后被模块双cpu通道采集，对于与外部连接后的电流信号采用双通道无接触式霍尔传感器电路分别被模块双cpu通道采集。
15.进一步的，所述通信模块通过安全协议转发主控模块和室内维护终端之间的通信信息，实现主控模块有线通信传输转换为室内维护终端无线通信传输。
16.本发明是一种故障导向安全的安全结构，采用变压器隔离和通信隔离电路，可规避因电源共因导致的判断错误。
17.本发明具有维护数据丰富，故障后可易于了解故障原因，分析故障，易于将智能化故障诊断装置应用于本点式列车控制系统。
18.本发明提供独立的超声波输出功率信号，可检测独立的功放电路的完备性，可检测与本装置相连接的天线的断线状态，可检测与本装置相连接的钢轨是否处于折断状态。
19.本发明可依靠独立的双cpu规避由单cpu故障或单路检测电路故障而引起的对车载天线状态的判断错误。
20.本发明采用的编码格式的信号作为断轨发送端和接收端的信号完整性监测依据，可以解决换能器和接收传感器的故障模式不确定的器材引起的对钢轨完整性监测的结果的正确性。
21.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利
要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1示出了监测主机对外接口示意图；图2示出了监测主机内部模块和外部接口示意图；图3示出了主控模块示意图；图4示出了钢轨状态判断逻辑流程图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.铁路运输安全领域中，钢轨（尤其是道岔轨件）折断已成为工务安全的主要风险之一。道岔尖轨和心轨是可动部件，工作时靠转换设备固定在基本轨或翼轨上，作用在尖轨和心轨上的横向力靠基本轨和翼轨承担，尖轨和心轨折断后仅在牵引点处利用锁闭装置固定而无扣件扣压，从而处于自由状态，极易导致列车脱轨事故。钢轨的完整性检测指系统能够检测到钢轨的折断或裂缝。
26.现有技术中，检测钢轨时无法规避因电源共因导致的判断错误，同时故障后不易分析故障原因。
27.为此，本发明提出了一种钢轨故障监测方法及装置，包括一种钢轨故障监测方法和一种钢轨故障监测装置。
28.本发明的钢轨故障监测系统（简称“trbms”），是一种能够对道岔可动尖心轨进行在线、实时、高安全、全天候地健康状态监测的系统。道岔断轨监测系统由测点装置、监测主机（断轨监测主机系统或断轨监测主机单元）、报警装置组成。测点装置布置于尖轨和心轨上，用于采集、传输信号的前端设备，包含断轨监测模块和轨温测量模块。断轨监测模块包括换能器和接收传感器，换能器将电信号转换为声波信号，接收传感器将声波信号转换为电信号。轨温测量模块，可测量钢轨温度。监测主机，对测点数据进行处理，判断断轨状态并输出报警信息，包含电源模块、通信模块、主控模块。报警装置布置于室内，接收来自监测主机的报警信号通过声光方式，对人员进行报警提醒。
29.第一方面，本发明提供一种钢轨故障监测方法，所述监测方法包括：监测钢轨完整性和监测钢轨温度；监测钢轨完整性，监测主机的主控模块输出电信号给安装在钢轨一端的换能器，换能器接收电信号后输出声波，声波通过钢轨传输至另一端被接收传感器接收，接收传感器将转换后的电信号传输回至所述主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨完
整性，并通过通信模块发出报警信号；监测钢轨温度，通过安装在钢轨上的轨温测量模块，输出温度信息给监测主机主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨温度，并通过通信模块发出报警信号。
30.具体实施时，通过声波在钢轨中的传播数据可以分析钢轨的完整性。声波在焊接处、枕木以及断裂处会反射形成不同特征的回声，声波在均匀钢轨中随传播距离，声波能量均匀衰减，焊接处、枕木以及断裂处会对原声波形成不同程度的急速阻尼衰减，通过分析原声波和回声的能量以及频谱波形，可以得到钢轨包括完整性的多种数据信息。
31.通过轨温测量模块监测钢轨的温度也可以发现异常的温度变化，从而提醒工作人员及时检查，避免事故的出现，提升了轨道交通安全。
32.本实施例中，所述监测主机通过通信模块采用有线plc的方式传输至室内维护终端，室内维护终端将接收的命令信息通过声光报警装置输出报警；所述报警装置布置于室内，接收来自监测主机的报警信号通过声光方式进行报警。
33.具体实施时，监测主机和报警装置分开布置可以更好的集中管理。监控主机可以统一放置机房，报警装置可以统一放置在警报室，有利于安排人员集中管控，减少工作人员数量，提升工作效率。
34.本实施例中，所述主控模块采用“二取二”的的组合式故障-安全设计结构，由两个通道构成；当译码解码结果出现两个通道不一致的情况时，由双通道比较后，故障导向系统安全侧；当双通道均显示故障后输出报警信号。
35.具体实施时，在“二取二”的的组合式故障-安全设计结构，只有两条通道均输出故障信号时，才最终输出报警信号。冗余结构的使用极大地提到了稳定性。对于硬件随机失效导致的单一故障发生，避免了单通道失效发出的错误信号。
36.本实施例中，所述主控模块上的模拟功出电路采用具有检测回路的单电子电路，输出功放电压电路具有独立的检测电路分别经过电气隔离后被模块双cpu通道采集，对于与外部连接后的电流信号采用双通道无接触式霍尔传感器电路分别被模块双cpu通道采集。
37.具体实施时，采用变压器隔离和通信隔离电路，可规避因电源共因导致的判断错误。
38.本实施例中，所述通信模块通过安全协议转发主控模块和室内维护终端之间的通信信息，实现主控模块有线通信传输转换为室内维护终端无线通信传输。
39.第二方面，本发明提供一种钢轨故障监测装置，所述监测装置包括：监测钢轨完整性装置和监测钢轨温度装置；监测钢轨完整性装置，监测主机的主控模块输出电信号给安装在钢轨一端的换能器，换能器接收电信号后输出声波，声波通过钢轨传输至另一端被接收传感器接收，接收传感器将转换后的电信号传输回至所述主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨完整性，并通过通信模块发出报警信号；监测钢轨温度装置，通过安装在钢轨上的轨温测量模块，输出温度信息给监测主机主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨温度，并通过通信模块发出报警信
号。
40.本实施例中，所述监测主机通过通信模块采用有线plc的方式传输至室内维护终端，室内维护终端将接收的命令信息通过声光报警装置输出报警；所述报警装置布置于室内，接收来自监测主机的报警信号通过声光方式进行报警。
41.本实施例中，所述主控模块采用“二取二”的的组合式故障-安全设计结构，由两个通道构成；当译码解码结果出现两个通道不一致的情况时，由双通道比较后，故障导向系统安全侧；当双通道均显示故障后输出报警信号。
42.本实施例中，所述主控模块上的模拟功出电路采用具有检测回路的单电子电路，输出功放电压电路具有独立的检测电路分别经过电气隔离后被模块双cpu通道采集，对于与外部连接后的电流信号采用双通道无接触式霍尔传感器电路分别被模块双cpu通道采集。
43.本实施例中，所述通信模块通过安全协议转发主控模块和室内维护终端之间的通信信息，实现主控模块有线通信传输转换为室内维护终端无线通信传输。
44.为使本领域的技术人员能更好的理解本发明，结合附图对本发明的原理阐述如下：本发明的钢轨故障监测系统（以下简称“trbms”），可用于道岔断轨监测，是一种能够对道岔可动尖心轨进行在线、实时、高安全、全天候地健康状态监测的系统。道岔断轨监测系统由测点装置、监测主机（断轨监测主机系统或断轨监测主机单元）、报警装置组成。测点装置布置于尖轨和心轨上，用于采集、传输信号的前端设备，如图1包含断轨监测模块和轨温测量模块。断轨监测模块包括换能器和接收传感器，换能器将电信号转换为声波信号，接收传感器将声波信号转换为电信号。轨温测量模块，可测量钢轨温度。监测主机，对测点数据进行处理，判断断轨状态并输出报警信息，如图1，包含电源模块、通信模块、主控模块、接口板。报警装置布置于室内，接收来自监测主机的报警信号通过声光方式，对人员进行报警提醒。
45.主控模块输出电信号给测点装置的换能器，安装在钢轨一端的换能器输出声波，声波通过钢轨传输至另一端被测点装置的接收传感器接收，接收传感器将转换后的电信号传输回至监测主机的主控模块；主控模块处理数据后输出断轨状态传输至通信模块，由通信模块通过有线plc的方式传输至室内维护机，室内维护机将接收的命令信息通过声光报警装置输出报警给维护人员。轨温测量模块安装在钢轨上，输出温度信息给监测主机主控模块，主控模块打包信息传输至通信模块，由通信模块传输至室内维护机。
46.如图1所示，监控主机对外接口包括：1)电源接口，系统采用外部电源设备供电，供电电压为220v交流。
47.2)与断轨监测模块的接口，断轨监测主机单元与断轨监测模块接口包括6个换能器和6个接收传感器的连接。换能器接口，由断轨监测主机单元提供6路功率功出电压信号；接收传感器接口，由断轨监测主机单元接收6路轨入电压信号；且对于换能器和接收传感器，断轨监测主机单元有阻抗匹配接口功能。
48.3)与轨温测量模块的接口，断轨监测主机单元与6路轨温测量模块连接，获取轨道
温度；断轨监测主机单元为6路测温模块提供24v电源。
49.4)终端通信接口，断轨监测主机单元与维护终端通过plc通信的方式实现远程收发通信，维护终端通过plc通信配置断轨监测主机单元相关参数，断轨监测主机单元上报钢轨折断检测结果（由维护终端设备输出至报警设备发出声光报警）。
50.5)维护接口，断轨监测主机单元应配置维护接口，接口形式如下：a)led指示灯——指示设备工作状态、通信状态、钢轨折断检测状态等；b)usb接口——记录数据转存；c)程序升级接口；6)断轨监测模块，断轨监测模块包括换能器和接收传感器，换能器将电信号转换为声波信号，接收传感器将声波信号转换为电信号。
51.7)轨温测量模块，为pt1000温度传感器，由主控模块提供恒定电流电路，轨温测量模块7工作在恒定电流下，采集钢轨温度，接至主控模块的cpu1。
52.8)电源模块，电源模块输入电压是ac 220v；选择宽范围输入电源模块，pcb设计兼容封装，输出电压给主控模块提供两路独立电源。同时电源模块的ac220v电源单元具有电力线载波通信的功能及plc通信功能。在ac220v电源上拾取接收的plc通信转为uart串行通信信号输出电源板至通信模块9，通信模块9发送的数据通过uart串行通信给到电源板，电源板将uart串行通信转换为电力载波叠加至ac220v电源线上输出到系统外部。
53.9)通信模块，通信模块功能如下：（1）通过plc传输的方式与维护终端进行安全通信，接收维护终端的配置信息，如报警间隔周期、轨道参数信息等信息；上传与钢轨折断监测结果信息、主机工作状态及设备故障信息、以及其它维护记录信息等。
54.（2）记录对外通信的plc，记录发送模块、接收模块发来的维护信息，记录接收传感器的模拟信号。
55.通信模块，能够通过维护终端有线通信的方式对断轨监测主机单元进行远程校时（每2小时校时一次，校时精度误差为120s）。
56.通信模块，具有物联网nb无线通信功能，可以发送记录数据至外部的无线接收单元，用于系统故障维护。
57.10)接口板，如图1，接口板主要实现换能器传输阻抗匹配、通信信号接口、维护测试接口，软件程序烧录接口，并实现相应信号的防护功能。传输阻抗匹配的特征在于，主控设备输出的变压器、电缆、换能器、钢轨不属于纯阻性器件，因此具有在不同的正弦波频率中的感抗和容抗的匹配问题，本电路可根据在输出载频频率下换能器的容抗和变压器感性，电缆感性的测试值，对传输电路进行容性或感性的匹配调整，该调整可通过增加并联电感或并联电容去进行匹配。当换能器和接收传感器通过电缆安装至钢轨上后，电缆连接设备组成完整系统后，采用电桥仪器测试接口板上的传输匹配模块的测试点的电感量，根据电感量安装适配电感或电容。
58.11)主控模块，主控模块采用双cpu电子结构，具有双通道数据交互的通信功能。
59.监控主机具有6路功出电压测试接口、6路接收轨入电压测试接口。
60.系统采用组合式故障-安全设计，系统内部也包括反应式故障-安全设计，组合式故障-安全设计、固有故障-安全设计原则对单一故障进行防护，以保证系统的硬件单一故
障影响满足sil4的随机完整性的要求。国家标准gb/t20438.1定义了不同安全完整性等级在低要求运行模式的安全功能目标失效量和高要求/连续运行模式下的安全功能目标失效量，其中sil4要求最高。
61.主控模块采用“二取二”的的组合式故障-安全设计结构，由两个通道构成。当译码解码结果出现两个通道不一致的情况时，由双通道比较后，故障导向系统安全侧；模块双通道通过安全协议同时接收通信模块的命令，双通道比较接收命令后使用命令信息，当比较不通过时判定丢失命令系统导向安全侧；对于硬件随机失效导致的单一故障发生，可能导致单通道失效，但由于“二取二”处理机制，故障导向系统安全侧。
62.主控模块上的模拟功出电路采用具有检测回路的单电子电路，输出功放电压电路具有独立的检测电路分别经过电气隔离后被模块双cpu通道采集，对于与外部连接后的电流信号采用双通道无接触式霍尔传感器电路分别被模块双cpu通道采集，模块双cpu通道对功出电压和电流信息采集处理后比较结果，比较不一致或比较一致且为故障时则判定功出故障，故障导向系统安全侧。对于硬件随机失效导致的单一故障发生，发送模块可以检测使系统导向安全状态。
63.接口板采用固有故障-安全设计原则。接口板是无源设备，按照en50129附录c提供的失效模式及可信度证明指导，通过对各种元器件的制作工艺设计分析及指标测试测量，认为失效模式都不可能发生。
64.通信模块不承担安全功能，通信模块通过安全协议转发主控模块和维护终端之间的通信信息，实现主控模块有线通信传输转换为维护终端无线通信传输。
65.本系统具有以下特点：（1）为断轨监测模块输出激励功能，断轨监测主机单元输出至少6路的连续正弦波功率信号信息。可根据远程配置输出3种电平调整，300vpp、500vpp、800vpp；（2）接收断轨监测模块信息并解析功能，断轨监测主机单元接收至少6路的连续正弦波功率信号信息，并能够通过接收的功率信息解析出6路钢轨的完整状态（折断或完整）；（3）具有与断轨监测模块阻抗匹配的功能；（4）和维护终端无线通信功能，通过无线传输的方式与维护终端进行安全通信，接收维护终端的配置信息，如报警间隔周期、轨道参数信息等信息；上传与钢轨折断监测结果信息、主机工作状态及设备故障信息、以及其它维护记录信息等；（5）自检功能，断轨监测主机单元应具有内部上电自检和周期自检功能，当检测到故障时应产生故障记录，输出报警信息；（6）通信校时功能，能够通过维护终端无线通信的方式对断轨监测主机单元进行远程校时（每2小时校时一次，校时精度误差为120s）；（7）钢轨温度采集功能，能够通过轨温测量模块采集钢轨温度，并上报维护终端；（8）为接收传感器提供恒流源功能，为6路接收传感器提供恒流源，每路需要24v/4ma恒流源供电；（9）数据记录功能，系统自身应具备记录功能，记录设备工作状态信息、主机监测钢轨结果信息、主机故障信息、发送功出电压、接收轨入电压信息等；（10）维护功能，断轨监测主机单元应有工作正常或故障表示、通信状态表示。
66.如图2所示，监控主机与外部的接口信号主要有：
（1）电源接口：供电电压为ac 220 v，电源波动范围176vac~253vac。系统对外功率要求不小于30w。
67.（2）换能器接口：输出6路功率信号。
68.（3）接收传感器接口：输入6路功率信号，输出6路恒流源24v/4ma。
69.（4）轨温测量模块接口。
70.（5）plc通信接口：与维护终端数据传输通信。
71.（6）预留通信接口：预留一路以太网接口与维护终端数据传输通信，一路无线nb通信接口。
72.（7）维护接口：usb维护接口、通信与模拟维护接口、led显示。
73.如图3所示，主控模块采用双电子结构，具有双通道数据交互的通信功能；（1）发送独立的6路功率信号至换能器；发送的信号是由cpu产生的cdma编码信号，即信号特征为载频为50khz，码元频率为10hz的正弦波信号。包含的具体信息为：载频50khz正弦波，该正弦波特征在于每10hz进行一次相位变换，一次变换即为码元报文1bit，反转可以为在载频变换点的相位增加180度或减小180度。该相位特征的变化分别代表为：增加180度代表逻辑“1”信息，减小180度代表逻辑“0”信息。该特征通过编码的方式构成一组完整的信息报文，信息报文长度为1023bit或其它固定长度。该信息报文的特征在于：具有帧头、信息包时间戳、信息报内容，信息包的32bit的crc校验。帧头的特征在于：具有32bit或以上，满足sil4要求的故障概率,且帧头的具体数值是规定好的，每一种数置代表着一种类型的报文。系统采用共计15种固定数值得帧头。信息包时间戳的特征在于可以根据系统的校时后的系统时间实时按照发送当前报文的时间，精度可到ms。信息报内容特征在于可根据通信协议规定，报文内容可反映当前车站信息，当前上下行线路信息，当前道岔编码或区间钢轨段号，反映当前发送点发送器编号等信息。信息包的32bit的crc校验特征在于该报文的crc前的所有bit位的crc计算值。
74.（2）两个cpu通过rs422通信通道与通信模块通信，通信模块透传通信数据，接收维护终端的配置信息，如报警间隔周期、轨道参数信息等信息；上传与钢轨折断监测结果信息、主机工作状态及设备故障信息、以及其它维护记录信息等；（3）主控模块输出6路恒流电源到接收传感器；（4）主控模块两个通道分别接收来自接收传感器的6路电压信号，并对该信号进行解析处理，如图4所示，解析信号的特征在于分9步骤处理；步骤1：滤波，特征在于采集波形经过滤波后将60khz以外的干扰滤除；步骤2：滤波后的数据与cpu存储的50khz的余弦信号相乘，将信号中的载频去除只剩下码元频率和2倍载频的频率，经过2低通滤波，剩下码元信号；步骤3，码元信号经过下采样，将信号的点数较少，可降低对处理器能力的要求；步骤4，存储的15种已知帧头分别与码元信息做相关，在一个1023bit串口内相关度最高的32bit且大于设定基本相关度指标即认为是帧头信息，当前帧头与之后的信息共计1023bit即为一组完整报文信息。步骤5和7，对报文进行解析，特征在于当报文信息符合crc校核通过的值且报文信息解析后是该接收器预期接收到的发送端发出的信息，且为当前预期钢轨段号的信息，则认为是有效信息。该步骤中将一组完整报文1023bit存取用于3min后的计算。步骤6，将步骤4输出的信息共计1023bit*2= 2046bit存储。步骤8，将当前完整报文信息连续2046bit和3min前的完整报文信息进行移位相关运算。即以3min前的完整报文信息。步骤9
结果判断，特征在于：当步骤5和7中的协议解析有正确包存在，则认为钢轨完整，即无折断或损伤；当步骤5和7中的协议解析无正确包存在，则监测步骤8输出的结果，步骤8的相关结果的最大值做阈值判断，当连续3次判断阈值大于0.95则认为钢轨完整；当连续3次判断阈值小于于0.25则认为钢轨折断；其它情况则认为钢轨状态不确定。
75.（5）主控模块的两个cpu分别通过uart串口发送维护信息至记录模块。
76.综上所述，本发明是一种故障导向安全的安全结构，采用变压器隔离和通信隔离电路，可规避因电源共因导致的判断错误。
77.具有维护数据丰富，故障后可易于了解故障原因，分析故障，易于将智能化故障诊断装置应用于本点式列车控制系统。
78.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种钢轨故障监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：通过监测主机的主控模块输出电信号给安装在钢轨一端的换能器，换能器接收电信号后输出声波，声波通过钢轨传输至另一端被接收传感器接收，接收传感器将转换后的电信号传输回至所述主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨完整性，并通过通信模块发出报警信号；通过安装在钢轨上的轨温测量模块，输出温度信息给监测主机的主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨温度，并通过通信模块发出报警信号。2.根据权利要求1所述的一种钢轨故障监测方法，其特征在于，所述监测主机通过通信模块采用有线plc的方式传输至室内维护终端，室内维护终端将接收的命令信息通过声光报警装置输出报警；所述报警装置布置于室内，接收来自监测主机的报警信号通过声光方式进行报警。3.根据权利要求1所述的一种钢轨故障监测方法，其特征在于，所述主控模块采用“二取二”的的组合式故障-安全设计结构，由两个通道构成；当译码解码结果出现两个通道不一致的情况时，由双通道比较后，故障导向系统安全侧；当双通道均显示故障后输出报警信号。4.根据权利要求1所述的一种钢轨故障监测方法，其特征在于，所述主控模块上的模拟功出电路采用具有检测回路的单电子电路，输出功放电压电路具有独立的检测电路分别经过电气隔离后被模块双cpu通道采集，对于与外部连接后的电流信号采用双通道无接触式霍尔传感器电路分别被模块双cpu通道采集。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种钢轨故障监测方法，其特征在于，所述通信模块通过安全协议转发主控模块和室内维护终端之间的通信信息，实现主控模块有线通信传输转换为室内维护终端无线通信传输。6.一种钢轨故障监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：监测钢轨完整性装置和监测钢轨温度装置；监测钢轨完整性装置，监测主机的主控模块输出电信号给安装在钢轨一端的换能器，换能器接收电信号后输出声波，声波通过钢轨传输至另一端被接收传感器接收，接收传感器将转换后的电信号传输回至所述主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨完整性，并通过通信模块发出报警信号；监测钢轨温度装置，通过安装在钢轨上的轨温测量模块，输出温度信息给监测主机主控模块；所述监测主机通过接收到的数据监测钢轨温度，并通过通信模块发出报警信号。7.根据权利要求6所述的一种钢轨故障监测装置，其特征在于，所述监测主机通过通信模块采用有线plc的方式传输至室内维护终端，室内维护终端将接收的命令信息通过声光报警装置输出报警；所述报警装置布置于室内，接收来自监测主机的报警信号通过声光方式进行报警。8.根据权利要求6所述的一种钢轨故障监测装置，其特征在于，所述主控模块采用“二取二”的的组合式故障-安全设计结构，由两个通道构成；当译码解码结果出现两个通道不一致的情况时，由双通道比较后，故障导向系统安全侧；当双通道均显示故障后输出报警信号。9.根据权利要求6所述的一种钢轨故障监测装置，其特征在于，
所述主控模块上的模拟功出电路采用具有检测回路的单电子电路，输出功放电压电路具有独立的检测电路分别经过电气隔离后被模块双cpu通道采集，对于与外部连接后的电流信号采用双通道无接触式霍尔传感器电路分别被模块双cpu通道采集。10.根据权利要求6-9中任意一项所述的一种钢轨故障监测装置，其特征在于，所述通信模块通过安全协议转发主控模块和室内维护终端之间的通信信息，实现主控模块有线通信传输转换为室内维护终端无线通信传输。

技术总结
本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种钢轨故障监测方法及装置。本发明提供独立的超声波输出功率信号，可检测独立的功放电路的完备性，可检测与本装置相连接的天线的断线状态，可检测与本装置相连接的钢轨是否处于折断状态。本发明可依靠独立的双CPU规避由单CPU故障或单路检测电路故障而引起的对车载天线状态的判断错误。本发明采用的编码格式的信号作为断轨发送端和接收端的信号完整性监测依据，可以解决换能器和接收传感器的故障模式不确定的器材引起的对钢轨完整性监测的结果的正确性。确性。确性。


技术研发人员：许燕文 孙国营 任伟 王涛 李艾桐 张夫松 谭树林 郭海雯 刘雪梅
受保护的技术使用者：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司
技术研发日：2023.01.29
技术公布日：2023/3/14