一种轨道交通走行轨绝缘破损定位装置和方法

本发明涉及轨道交通故障检测，尤其是指一种轨道交通走行轨绝缘破损定位装置和方法。

背景技术：

1、随着全国城市轨道交通的快速发展，再加上已有线路检修的大量需求，由走行轨绝缘破损而引发的杂散电流泄漏问题亟需解决，目前已在多条城市轨道线路中发现绝缘破损引发杂散电流泄漏现象，并且其导致的腐蚀问题已多次发生，产生的危害已带来大量损失。如何具体定位走行轨绝缘破损即杂散电流泄漏源头，并及时对其进行维护，成为了预防杂散电流泄漏，减少其引发腐蚀等一系列问题的关键所在。

2、现有的轨道交通走行轨绝缘破损定位方法存在检测不完善、且定位结果并不准确的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中轨道交通走行轨绝缘破损定位方法存在检测不完善、且定位结果并不准确的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种轨道交通走行轨绝缘破损定位装置，包括：

3、间隔预设距离的第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装置和第二检测装置之间存在粗定位的绝缘破损点，所述绝缘破损点位于轨道交通的第一走行轨条或第二走行轨条上；

4、所述第一检测装置包括设置在第一走行轨条和第二走行轨条之间的第一绝缘板和第二绝缘板，所述第一绝缘板和第二绝缘板分别与第一走行轨条接触且接触处设置有第一金属导体、第二金属导体；所述第一绝缘板和第二绝缘板分别与第二走行轨条接触且接触处设置有第五金属导体、第六金属导体；所述第一绝缘板上设置有第一直流电流源，所述第二绝缘板上设置有第一红外热成像仪，所述第一红外热成像仪的两端设置第一电压传感器和第二电压传感器；

5、所述第二检测装置包括设置在第一走行轨条和第二走行轨条之间的第三绝缘板和第四绝缘板，所述第三绝缘板和第四绝缘板分别与第一走行轨条接触且接触处设置有第三金属导体、第四金属导体；所述第三绝缘板和第四绝缘板分别与第二走行轨条接触且接触处设置有第七金属导体、第八金属导体；所述第四绝缘板上设置有第二直流电流源，所述第三绝缘板上设置有第二红外热成像仪，所述第二红外热成像仪两端设置第三电压传感器和第四电压传感器。

6、在本发明的一个实施例中，所述第一直流电流源的负极与地网连接、正极与存在绝缘破损点的走行轨条连接，或所述第二直流电流源的负极与地网连接、正极与存在绝缘破损点的走行轨条连接。

7、在本发明的一个实施例中，所述第一绝缘板和第二绝缘板的距离与第三绝缘板和第四绝缘板之间的距离相等。

8、为解决上述技术问题，本发明提供了一种采用上述的轨道交通走行轨绝缘破损定位装置实现轨道交通走行轨绝缘破损定位方法，包括第一检测装置和第二检测装置对应的钢轨均不存在钢轨焊缝时的走行轨绝缘破损定位方法、以及第一检测装置或第二检测装置对应的钢轨存在钢轨焊缝时的走行轨绝缘破损定位方法。

9、在本发明的一个实施例中，所述第一检测装置和第二检测装置对应的钢轨均不存在钢轨焊缝时的走行轨绝缘破损定位方法包括：

10、将第一直流电流源的的负极接入地网、正极与存在绝缘破损点的走行轨条连接，第一直流电流源用于产生电流ip，且电流方向为第一直流电流源指向第一红外热成像仪，将电流ip流经所述第二检测装置的电流记为iq；

11、当绝缘破损点位于所述第一走行轨条上时，利用第一电压传感器测得第一金属导体和第二金属导体间的电压差，利用第三电压传感器测得第三金属导体和第四金属导体间的电压差；当绝缘破损点位于所述第二走行轨条上时，利用第二电压传感器测得第五金属导体和第六金属导体间的电压差，利用第四电压传感器测得第七金属导体和第八金属导体间的电压差；

12、根据测得的电压差得到第一检测装置和第二检测装置对应钢轨的压降vp、vq；通过所述第一检测装置和第二检测装置对应钢轨的压降vp、vq判断走行轨是否存在绝缘破损，若存在绝缘破损，通过所述第一检测装置的第一红外热成像仪和/或第二检测装置的第二红外热成像仪对绝缘破损的位置进行定位。

13、在本发明的一个实施例中，通过所述第一检测装置和第二检测装置对应钢轨的压降vp、vq判断走行轨是否存在绝缘破损，方法包括：

14、若所述第一检测装置和第二检测装置对应的钢轨均不存在钢轨焊缝时，则第一检测装置对应的钢轨电阻rp和第二检测装置对应的钢轨电阻rq相等；

15、当第一检测装置和第二检测装置对应钢轨的压降vp、vq相等时，由于vp＝iprp，vq＝iqrq，其中，rp表示第一检测装置对应的钢轨电阻，rq表示第二检测装置对应的钢轨电阻，则ip＝iq，表明第一检测装置和第二检测装置对应的钢轨无电流泄漏，因此不存在绝缘破损；

16、当第一检测装置和第二检测装置对应钢轨的压降vp、vq不相等时，由于vp＝iprp，vq＝iqrq，则ip≠iq，表明第一检测装置和第二检测装置对应的钢轨存在电流泄漏，因此存在绝缘破损。

17、在本发明的一个实施例中，所述若存在绝缘破损，通过所述第一检测装置的第一红外热成像仪和/或第二检测装置的第二红外热成像仪对绝缘破损的位置进行定位，方法包括：

18、若存在绝缘破损，在绝缘破损处两端的电流不同，由于iq＝ip-δi，δi为电流泄漏量，则ip>iq，设绝缘破损处两端产生热量分别为qp、qq且qp>qq，其中，t表示时间，通过第一红外热成像仪和/或第二红外热成像仪观察第一检测装置和第二检测装置之间的钢轨图像，将图像中出现温度发生最大的位置作为绝缘破损的位置，完成定位。

19、在本发明的一个实施例中，所述第一检测装置或第二检测装置对应的钢轨存在钢轨焊缝时的走行轨绝缘破损定位方法包括：

20、若所述第一检测装置或第二检测装置对应的钢轨存在钢轨焊缝时，则第一检测装置对应的钢轨电阻rp和第二检测装置对应的钢轨电阻rq不相等，设第一检测装置对应的钢轨电阻rp存在焊缝，则rp＞rq；

21、由于rp＞rq，根据公式vp＝iprp，vq＝iqrq得到vp＞vq，其中，ip为第一直流电流源产生的电流，电流方向为第一直流电流源指向第一红外热成像仪；iq为电流ip流经第二检测装置的电流；为确定vp＞vq是由于电流泄漏导致还是钢轨接缝电阻增大导致，将第一直流电流源的负极接入地网、正极与存在绝缘破损点的走行轨条连接；

22、当绝缘破损点位于所述第一走行轨条上时，利用第一电压传感器测得第一金属导体和第二金属导体金属导体间的电压差，利用第三电压传感器电压传感器测得第三金属导体和第四金属导体间的电压差；当绝缘破损点位于所述第二走行轨条上时，利用第二电压传感器测得第五金属导体和第六金属导体间的电压差，利用第四电压传感器测得第七金属导体和第八金属导体间的电压差，根据测得的电压差得到第一检测装置和第二检测装置对应钢轨的压降vp、vq；

23、断开第一直流电流源，将第二直流电流源的负极接入地网、正极与存在绝缘破损点的走行轨条连接，此时电流方向为第二直流电流源指向第二红外热成像仪，再次检测第一检测装置和第二检测装置对应钢轨的压降vp’、vq’；

24、根据第一次测得的压降vp、vq和第二次测得的压降vp’、vq’判断走行轨是否存在绝缘破损，若存在绝缘破损，通过第一检测装置的第一红外热成像仪和/或第二检测装置的第二红外热成像仪对绝缘破损的位置进行定位。

25、在本发明的一个实施例中，所述根据第一次测得的压降vp、vq和第二次测得的压降vp’、vq’判断走行轨是否存在绝缘破损，方法包括：

26、若vp’＝vp、vq’＝vq，则表明第一检测装置和第二检测装置对应的钢轨无电流泄漏，不存在绝缘破损；否则表明第一检测装置和第二检测装置对应的钢轨存在电流泄漏，存在绝缘破损。

27、在本发明的一个实施例中，所述第二直流电流源产生的电流大小和第一直流电流源产生的电流大小保持一致。

28、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

29、本发明不仅能够对不存在钢轨焊缝时的走行轨是否存在绝缘破损进行检测和定位，还能对存在钢轨焊缝时的走行轨是否存在绝缘破损进行检测和定位，本发明高效可靠，并且在不同情况变化下仍能具体定位走行轨绝缘破损位置；

30、本发明结合利用电压传感器、大电流的直流电流源和红外热成像仪实现了对走行轨上杂散电流泄漏的监测并且定位其泄漏源头即绝缘破损的位置，该方法功能高效可靠，为后期及时对绝缘破损位置进行更换维护，减少杂散电流带来的腐蚀隐患和危害提供了技术支撑，大大降低了人力物力成本，确保城市轨道交通运行安全。