本发明涉及铁路技术领域，特别是涉及一种钢轨接头监测装置和钢轨监测系统。
背景技术：
随着铁路技术的发展，钢轨在铁路上得以广泛使用。钢轨采用铝热焊的方式进行焊接，焊接质量不高且疲劳强度差。为了防止铝热焊接头断裂而危及行车安全，在重载铁路上，大量的钢轨接头都安装了鼓包夹板。安装鼓包夹板后，钢轨接头仍然容易断裂；由于钢轨接头断裂后有鼓包夹板的保护，因此短时间内不会危及行车安全。然而，在实现本发明的过程中，发明人发现钢轨的钢轨接头断裂后，由于鼓包夹板的存在，不会在轨道上明显地显现出来，使得钢轨接头的监测成为钢轨断轨监测的一个盲区。随着断缝的逐步扩大，将会使得列车脱轨的风险越来越高，前述传统的应对方式存在着无法精准地监测断缝的问题。
技术实现要素：
基于此，有必要针对上述传统的钢轨接头断缝监测存在的问题，提供一种能够精准地监测钢轨接头断缝的钢轨接头监测装置，以及一种钢轨监测系统。
为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种钢轨接头监测装置，包括：
断缝传导件，用于与钢轨机械连接，在钢轨接头断裂时，随钢轨移动；
开关单元，用于在断缝传导件移动触碰时导通；
无线通信单元，电连接开关单元，用于在开关单元导通时，向轨道管理系统发送信号。
在其中一个实施例中，断缝传导件的第一端用于机械连接第一钢轨，断缝传导件的第二端用于将位移作用传导至开关单元；第一钢轨为经过钢轨接头相连的两段钢轨中的一段。
在其中一个实施例中，断缝传导件包括传动托板或传动杆。
在其中一个实施例中，开关单元用于设置在第二钢轨上，且与断缝传导件的第二端位置匹配设置；第二钢轨为经过钢轨接头相连的两段钢轨中的另一段。
在其中一个实施例中，开关单元用于设置在断缝传导件的第二端上，且与第二钢轨上的定位部位置匹配设置；第二钢轨为经过钢轨接头相连的两段钢轨中的另一段。
在其中一个实施例中，开关单元为微动开关，微动开关的驱动杆与断缝传导件位置匹配，微动开关的动触点电连接无线通信单元的正供电端，微动开关的定触点电连接无线通信单元的负供电端。
在其中一个实施例中，钢轨接头监测装置还包括电源，电源的负端电连接无线通信单元的负供电端，电源的正端电连接微动开关的定触点，微动开关的动触点电连接无线通信单元的正供电端。
在其中一个实施例中，无线通信单元包括SIM卡通信模块或ZigBee通信模块。
在其中一个实施例中，断缝传导件还包括保护壳体，保护壳体与传动托板机械连接；
保护壳体用于机械连接第一钢轨，并容置无线通信单元。
在其中一个实施例中，断缝传导件还包括微调传导部，微调传导部机械连接传动托板，且与开关单元位置匹配设置；
微调传导部用于跟随传动托板运动，触发开关单元导通。
在其中一个实施例中，微调传导部包括微调支撑板、微调螺栓、微调支座和支座滑道；
微调支撑板设置在传动托板上，微调螺栓设置在微调支撑板上并机械连接微调支座，微调支座的触头与开关单元位置匹配设置；
微调螺栓用于调节微调支座的触头与开关单元之间的距离；
支座滑道设置在传动托板上，用于支撑微调支座，并对微调支座进行移动限位。
在其中一个实施例中，断缝传导件还包括第一定位器和第二定位器；
第一定位器机械连接保护壳体，用于机械连接第一钢轨，对保护壳体和传动托板进行定位；
开关单元设置在第二定位器上，第二定位器与传动托板滑动配合，用于机械连接第二钢轨，对开关单元进行定位；第二钢轨为经过钢轨接头相连的两段钢轨中的另一段。
在其中一个实施例中，第一定位器包括第一螺杆、第一螺母、第二螺母、第一定位卡和第二定位卡；
第一螺杆依次穿过第一定位卡、保护壳体和第二定位卡的螺孔，第一螺母和第二螺母分别螺纹连接在第一螺杆两端，用于对第一定位卡、保护壳体和第二定位卡进行限位固定；
第一定位卡和第二定位卡分别用于卡接至第一钢轨。
在其中一个实施例中，第二定位器包括固定支架、悬架、第二螺杆、第三螺母、第四螺母、第三定位卡和第四定位卡；
第二螺杆依次穿过悬架的两端、第三定位卡和第四定位卡的螺孔，第三螺母和第四螺母分别螺纹连接在第二螺杆两端，用于对第三定位卡、悬架和第四定位卡进行限位固定；
固定支架的第一端机械连接第三定位卡，固定支架的第二端机械连接第四定位卡，固定支架上设置有开关单元；
悬架用于悬挂传动托板且与传动托板滑动配合，第三定位卡和第四定位卡分别用于卡接至第二钢轨。
在其中一个实施例中，断缝传导件还包括弹簧顶板和缓冲弹簧，第二定位器还包括弹簧挡板；
弹簧顶板机械连接至传动托板远离第一定位器的一端，弹簧挡板的第一端机械连接第三定位卡，弹簧挡板的第二端机械连接第四定位卡，缓冲弹簧设置在弹簧顶板和弹簧挡板之间。
在其中一个实施例中，钢轨接头监测装置还包括电源、封装盒和定位座，电源分别电连接开关单元和无线通信单元；
开关单元设置在封装盒外表面，电源和无线通信单元均容置于封装盒内，封装盒用于机械连接至第二钢轨；第二钢轨为经过钢轨接头相连的两段钢轨中的另一段；
定位座与传动杆的第一端机械连接，定位座用于机械连接至第一钢轨，传动杆的第二端延伸至第二钢轨，且与开关单元位置匹配设置。
另一方面，还提供一种钢轨监测系统，包括轨道管理系统和上述钢轨接头监测装置。
上述钢轨接头监测装置和钢轨监测系统，通过在钢轨接头附近设置断缝传导件、开关单元和无线通信单元，当钢轨接头发生断裂时，钢轨接头两侧的钢轨将会出现方向相反的位移。断缝传导件将随钢轨移动而触碰开关单元，使得开关单元导通。开关单元导通便会使得无线通信单元自动向对铁路进行监控的轨道管理系统发送信号，以使轨道管理系统对钢轨接头的断裂情况进行预警。克服了传统的钢轨接头断缝监测存在的问题，实现对钢轨接头断缝的精准监测，便于及时通知铁路工务进行现场处理。
附图说明
图1为一个实施例中钢轨接头监测装置的第一结构示意图；
图2为一个实施例中钢轨接头监测装置的第二结构示意图；
图3为一个实施例中钢轨接头监测装置的电路结构示意图；
图4为一个实施例中钢轨接头监测装置的第三结构示意图；
图5为一个实施例中微调传导部与传动托板上的结构示意图；
图6为一个实施例中钢轨接头监测装置的第四结构示意图；
图7为一个实施例中钢轨接头监测装置的第五结构示意图；
图8为一个实施例中钢轨接头监测装置在钢轨上的应用示意图；
图9为一个实施例中钢轨接头监测装置的局部结构放大示意图；
图10为一个实施例中钢轨接头监测装置的第六结构示意图；
图11为一个实施例中钢轨监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件，即也可以是间接连接到另一个元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，在一个实施例中，本申请提供的一种钢轨接头监测装置100，包括断缝传导件12、开关单元14和无线通信单元16。断缝传导件12用于与钢轨09机械连接，在钢轨接头断裂时，随钢轨09移动。开关单元14用于在断缝传导件12移动触碰时导通。无线通信单元16电连接开关单元14，用于在开关单元14导通时，向轨道管理系统发送信号。
其中，轨道管理系统为铁路监控中心用于开展铁路日常监控、调度等工作的计算机系统。断缝传导件12为机械构件，用于在钢轨接头08发生断裂时，跟随钢轨09的移动而移动，将钢轨09因钢轨接头08的断裂而出现的异常移动传递到开关单元14。开关单元14为外力驱动的机械开关或感应开关。无线通信单元16为本领域中具备无线通信功能的无线发射模块或者无线收发模块，具体类型可以根据应用的通信距离以及功耗指标要求等进行选取。
可以理解，断缝传导件12可以通过焊接、螺纹连接、卡接或其他连接固定方式，连接到钢轨接头08两侧的任一钢轨09上，或者通过开关单元14跨接在钢轨接头08两侧的钢轨09上，只要在钢轨接头08发生断裂时，断缝传导件12能够有效跟随所连接的钢轨09移动，并使得开关单元14受到触碰而导通即可。开关单元14与断缝传导件12之间的位置设置，可以根据开关单元14的驱动方式来灵活设置，例如对于通过外力按压来驱动的开关单元14，开关单元14可以安装在断缝传导件12随钢轨09移动的路径上，以使断缝传导件12随钢轨09移动一定距离时有效触碰到开关单元14的驱动件，而使开关单元14导通。
开关单元14可以直接或间接设置在钢轨接头08两侧的任一钢轨09上，且与断缝传导件12分别位于不同段的钢轨09，形成位置相对设置。如此，当钢轨接头08发生断裂时，原来相连的两段钢轨09相互反向移动，断缝传导件12则与开关单元14分别跟随各自所在的钢轨09而相互反向移动，断缝传导件12在移动过程中将会触碰到开关单元14的驱动件而使开关单元14导通。开关单元14也可以设置在断缝传导件12上，如此，在断缝传导件12移动过程中，开关单元14随断缝传导件12一同移动，开关单元14则可以通过外部相对于地面静止的物体来触碰驱动件而导通。开关单元14还可以设置在钢轨09以外的位置，例如地面或轨枕上，只要能够在断缝传导件12移动过程中，被断缝传导件12有效触碰到驱动件而导通均可。无线通信单元16的设置位置可以是钢轨接头08两侧的任一段钢轨09上，也可以是钢轨09以外的位置，例如地面或轨枕上，只要能够确保与开关单元14之间可靠的电路连接即可。
具体的，通过在钢轨09上设置断缝传导件12，由开关单元14与断缝传导件12相互协同配合；在钢轨接头08未发生断裂时，断缝传导件12没有产生移动，断缝传导件12与开关单元14之间的相对距离不变，断缝传导件12无法触碰到开关单元14，开关单元14保持开路状态，无线通信单元16保持掉电状态。当钢轨接头08发生断裂时，断缝传导件12将会随自身连接的钢轨09移动，断缝传导件12与开关单元14之间的距离缩短，断缝传导件12将会触碰到开关单元14。开关单元14受到断缝传导件12的触碰后由开路状态转为闭合导通状态。开关单元14导通，将会使得无线通信单元16接通供电源，例如接通独立设置的电池或者从铁路供电的接触网接入的电源，由掉电状态转为上电状态而自动进行信号发送，向轨道管理系统发送信号。轨道管理系统接收到无线通信单元16上电后发送的信号后，可以获知钢轨接头08发送断裂的现场情况。
上述钢轨接头监测装置100，通过在钢轨接头08附近设置断缝传导件12、开关单元14和无线通信单元16，当钢轨接头08发生断裂时，钢轨接头08两侧的钢轨09将会出现方向相反的位移。断缝传导件12将随钢轨09移动而触碰开关单元14，使得开关单元14导通。开关单元14导通便会使得无线通信单元16自动向对铁路进行监控的轨道管理系统发送信号，以使轨道管理系统对钢轨接头08的断裂情况进行预警。克服了传统的钢轨接头08断缝监测存在的问题，实现对钢轨接头08断缝的精准监测，便于及时通知铁路工务进行现场处理。
在一个实施例中，如图1所示，断缝传导件12的第一端用于机械连接第一钢轨091。断缝传导件12的第二端用于触碰开关单元14。第一钢轨091为经过钢轨接头08相连的两段钢轨09中的一段。
可以理解，断缝传导件12可以是至少包含两个对端的杆状、片状或其他形状的机械构件，断缝传导件12与第一钢轨091机械连接，例如焊接或者螺纹连接。断缝传导件12的第一端可以连接至第一钢轨091的轨底表面，也可以连接至第一钢轨091两侧表面中的任一侧面，具体可以根据开关单元14的安装位置来确定，只要能够确保断缝传导件12的第二端可以在移动过程中有效触碰到开关单元14，且不影响列车正常行驶即可。具体的，当钢轨接头08断裂时，断缝传导件12将会跟随第一钢轨091移动。在断缝传导件12移动的过程中，断缝传导件12的第二端将会触碰到开关单元14，使开关单元14导通，从而无线通信单元16上电后向轨道管理系统发送信号。
通过将断缝传导件12连接至第一钢轨091上，可以简单且高效地实现钢轨接头08发生断裂的工况下开关单元14的导通触发。断缝传导件12的安装简化且维护方便，利于降低运维成本。
请参阅图2，在一个实施例中，断缝传导件12包括传动托板或传动杆。可以理解，传动托板可以是方形、椭圆形或者其他几何形状的托板，具体形状可以根据安装需要以及与开关单元14之间的配合需要来确定。传动托板可以是塑料板，也可以是金属板、陶瓷板或者其他材质的板材切割而成，具体的材质可以根据具体的外界应用环境确定。断缝传导件12或者可以是设定长度的传动杆，传动杆的长度、形状以及材质等均可以根据应用环境以及开关单元14的导通触发方式来确定。
具体的，采用传动托板作为断缝传导件12时，传动托板其中一个端面用于连接并固定至第一钢轨091上，例如第一钢轨091的底部表面。传动托板另一个端面，例如与前述其中一个端面相对的端面，则用于与开关单元14配合，以便在传动托板跟随第一钢轨091移动过程中，触碰开关单元14而使开关单元14导通。采用传动杆作为断缝传导件12时，传动杆的一端用于连接并固定至第一钢轨091上，例如第一钢轨091的底部表面或者任一侧向表面。传动杆的另一端则用于与开关单元14配合，以便在传动杆跟随第一钢轨091移动过程中，传动杆的另一端有效触碰开关单元14，而使开关单元14导通。
通过采用传动托板或传动杆与开关单元14联动，有效实现了对钢轨接头08的断缝监测，且开关单元14的触碰导通实现简便，也便于在第一钢轨091上安装固定，维护成本较低。
在一个实施例中，如图2所示，开关单元14用于设置在第二钢轨092上，且与断缝传导件12的第二端位置匹配设置。第二钢轨092为经过钢轨接头08相连的两段钢轨09中的另一段。
可以理解，开关单元14可以直接安装在第二钢轨092上，或者通过中间连接件间接安装在第二钢轨092上，与断缝传导件12在钢轨接头08两侧位置相对设置。需要说明的是图2中虚线表示开关单元14与无线通信单元16之间的电连接。
具体的，在本实施例中，钢轨接头监测装置100在实际应用时，开关单元14设置与第一钢轨091相对的第二钢轨092上，从而与断缝传导件12位置相对。如此，当钢轨接头08发生断裂时，开关单元14将跟随第二钢轨092向一个方向移动，而断缝传导件12将跟随第一钢轨091向另一个方向移动，开关单元14和断缝传导件12之间相互反向移动。开关单元14从而可以移动过程中，被断缝传导件12触碰而导通，例如但不限于通过断缝传导件12延伸至第二钢轨092一侧的第二端上形成的撞击部来触碰开关单元14。通过上述开关单元14与断缝传导件12之间的相对设置，在发生钢轨接头08断裂时，断缝监测灵敏度更高，利于向轨道管理系统快速且精确地发送信号。
在一个实施例中，开关单元14用于设置在断缝传导件12的第二端上，且与第二钢轨092上的定位部位置匹配设置。第二钢轨092为经过钢轨接头08相连的两段钢轨09中的另一段。
可以理解，开关单元14也可以直接安装在断缝传导件12延伸至第二钢轨092所在一侧的第二端上，或者通过中间连接件间接安装在断缝传导件12延伸至第二钢轨092所在一侧的第二端上，与断缝传导件12的一端在钢轨接头08两侧位置相对设置。
具体的，在本实施例中，钢轨接头监测装置100在实际应用时，开关单元14设置与第一钢轨091相对的第二钢轨092一侧，且安装在断缝传导件12的第二端上，从而与断缝传导件12位于第一钢轨091一侧的第一端位置相对。如此，当钢轨接头08发生断裂时，开关单元14将跟随断缝传导件12向一个方向移动。在此应用场景中，开关单元14可以在移动过程中，可以在断缝传导件12的带动作用下，与地面或第二钢轨092上设置的触头触碰而导通。通过上述开关单元14与断缝传导件12之间的位置设置，在发生钢轨接头08断裂时，也可以实现高灵敏度的断缝监测，且成本低，维护方便。
在一个实施例中，开关单元14为微动开关。微动开关的驱动杆与断缝传导件12位置匹配。微动开关的动触点电连接无线通信单元16的正供电端。微动开关的定触点电连接无线通信单元16的负供电端。
可以理解，微动开关是由机械外力通过驱动杆作用于动作簧片上，使动作簧片末端的定触点与动触点快速接通或断开的开关。微动开关的具体型号可以根据触碰动作行程、无线通信单元16的型号以及安装环境等需要来选择。微动开关的数量可以是一个，也可以是两个或者更多的数量，多个微动开关时，各微动开关可以采用并联的方式连接无线通信单元16，以便在任一微动开关受到断缝传导件12触碰导通时，即可为无线通信单元16接通供电源。
具体的，微动开关的驱动杆与断缝传导件12位置匹配，例如断缝传导件12上用于断缝移动过程触碰微动开关的驱动杆的部位，以设定距离相对设置。在钢轨接头08未断裂时，断缝传导件12与微动开关的驱动杆之间保持设定距离，相对静止。当钢轨接头08断裂后，断缝传导件12移动而缩短与微动开关的驱动杆之间的距离，直至断缝传导件12触碰微动开关的驱动杆，而使微动开关导通。
请参阅图3，在一个实施例中，钢轨接头监测装置100还包括电源18。电源18的负端电连接无线通信单元16的负供电端。电源18的正端电连接微动开关的定触点。微动开关的动触点电连接无线通信单元16的正供电端。
其中，电源18可以是电池，例如但不限于纽扣电池、单节或双节的干电池或者单体锂电池。可以理解，微动开关可以接入到电源18与无线通信单元16的正极性供电通路中。为实现微动开关导通时，接通电源18与无线通信单元16之间的电流通路的目的，微动开关可以接入到电源18与无线通信单元16的负极性供电通路中，从而达到自动控制电路由开路状态切换至导通状态效果。
具体的，在钢轨接头08未发生断裂时，微动开关处于开路状态，无线通信单元16与电源18之间的通路断开而处于掉电状态。在钢轨接头08发生断裂后，微动开关在断缝传导件12的触碰下由开路状态转为闭合导通状态，无线通信单元16与电源18之间的通路被微动开关导通，无线通信单元16转为上电状态而自动向轨道管理系统发送信号。如此，无线通信单元16在微动开关导通时，接通电源18而上电，在微动开关断开状态下处于掉电状态，对电源18的消耗只出现在断缝发生后。因此通过设置电源18来为无线通信单元16进行现场独立供电，功耗和监测成本均较低同时，也便于钢轨接头监测装置100的一体化封装。
在一个实施例中，无线通信单元16包括SIM卡通信模块或ZigBee通信模块。可以理解，可以采用但不限于传统的SIM卡通信模块和ZigBee通信模块中的任意一种来实现所需信号发送功能，应用成本低且可靠性好，可以根据通信距离和信号接收方式来进行灵活选择。此外，LoRa通信模块、Wi-Fi模块和蓝牙模块等也可以提供所需信号发送功能，可以与SIM卡通信模块或ZigBee通信模块采用冗余设置的方式，来避免一个通信模块故障而直接导致无法正常发送信号的问题，以大大提高信号发送的可靠性。
请参阅图4，在一个实施例中，断缝传导件12还包括保护壳体124。保护壳体124与传动托板122机械连接。保护壳体124用于机械连接第一钢轨091，并容置无线通信单元16。
可以理解，保护壳体124可以是塑料壳体或者其他透磁材料的壳体，且保护壳体124的尺寸规格和形状，可以根据容置并固定无线通信单元16所需的体积大小和形状，以及在第一钢轨091上的安装需要等来确定。保护壳体124例如是方形壳体、圆形壳体或者其他不规则形状的壳体。保护壳体124可以是一体化成型的封闭式壳体，也可以是设置有可拆卸门板的壳体，还可以是有一侧面开口的开放式壳体，具体可以根据安装，以及无线通信单元16的防护需要来选择。
保护壳体124与第一钢轨091之间可以通过粘合的方式连接，也可以通过螺钉来时实现连接固定，还可以通过卡扣(设置于保护壳体124(或第一钢轨091))与卡槽(形成于第一钢轨091(或保护壳体124))之间的卡接来是实现连接固定。保护壳体124与第一钢轨091之间的机械连接方式并不限于前述列举的方式，还可以采用其他连接固定方式，只要能够有效实现保护壳体124与第一钢轨091的连接固定，确保对无线通信单元16的防护以及与微动开关之间的电路连接均可。
具体的，无线通信单元16可以安装在保护壳体124内，并通过保护壳体124安装至第一钢轨091的底部表面或者两个侧面的任意一个侧面上，提供对无线通信单元16的安装固定以及安全防护，也能方便拆装，避免无线通信单元16暴露在自然环境中而容易老化失效，提高钢轨接头监测装置100的使用寿命和可靠性。
在一个实施例中，如图4所示，断缝传导件12还包括微调传导部126。微调传导部126机械连接传动托板122，且与开关单元14位置匹配设置。微调传导部126用于跟随传动托板122运动，触发开关单元14导通。
其中，微调传导部126为机械构件，可以是单体构件，例如撞针或其他形状的撞击件。微调传导部126也可以是复合构件，例如由两个或者多个机械部件配合组成的撞击构件，用于将传动托板122的移动准确传递到开关单元14。
可以理解，在传动托板122上可以通过设置微调传导部126来实现对开关单元14的精准触碰。微调传导部126在传动托板122上的具体设置位置，可以根据与开关单元14之间的触碰需要来确定。微调传导部126可以通过胶水粘合、焊接、螺纹连接或者其他机械连接方式，设置到传动托板122上，只要能够可靠跟随传统托板移动即可。具体的，当钢轨接头08发生断裂时，传动托板122将会跟随第一钢轨091移动。传动托板122移动同时，微调传导部126也随之移动，当微调传导部126移动至与开关单元14触碰时，开关单元14即导通，从而通过微调传导部126实现与开关单元14之间的精确触碰，降低钢轨接头08发生断裂时，由于传动托板122与开关单元14之间位置匹配度不高，而导致断缝监测失败的几率。
请参阅图5，在一个实施例中，微调传导部126包括微调支撑板1262、微调螺栓1264、微调支座1266和支座滑道1268。微调支撑板1262设置在传动托板122上。微调螺栓1264设置在微调支撑板1262上并机械连接微调支座1266。微调支座1266的触头与开关单元14位置匹配设置。微调螺栓1264用于调节微调支座1266的触头与开关单元14之间的距离。支座滑道1268设置在传动托板122上，用于支撑微调支座1266，并对微调支座1266进行移动限位。
可以理解，微调支撑板1262可以是但不限于T形板或L形板，微调支撑板1262上可以开设有与微调螺栓1264尺寸匹配的螺孔，以便微调螺栓1264穿过微调支撑板1262而实现支撑与限位。微调支座1266可以是包含基座和触头的一体化构件，通过触头来触碰开关单元14。微调螺栓1264可以与微调支座1266螺纹连接或者卡接，例如微调支座1266的触头远离开关单元14的一端上开设有与微调螺栓1264径向尺寸相匹配的卡槽，微调螺栓1264卡入卡槽中即实现连接固定。
支座滑道1268可以是主平面上开设有导轨的或者凹槽的辅助支撑板，微调支座1266可以通过支座滑道1268的导轨或者凹槽，实现与支座滑道1268之间的连接。此外，通过旋钮微调螺栓1264，可以推动微调支座1266在支座滑道1268上沿着导轨或者凹槽滑动，实现与开关单元14之间的距离调整。通过上述各组成构件的组合设计，可以精确地时下对开关单元14的导通触发，提高断缝监测的精确度。
请参阅图6，在一个实施例中，断缝传导件12还包括第一定位器128和第二定位器130。第一定位器128机械连接保护壳体124，用于机械连接第一钢轨091，对保护壳体124和传动托板122进行定位。开关单元14设置在第二定位器130上。第二定位器130与传动托板122滑动配合，用于机械连接第二钢轨092，对开关单元14进行定位。第二钢轨092为经过钢轨接头08相连的两段钢轨09中的另一段。
其中，第一定位器128和第二定位器130分别可以通过但不限于螺纹连接或卡接的方式连接至钢轨09。第二定位器130与传动托板122滑动配合是指传动托板122可通过第二定位器130进行悬挂限位，且传动托板122可以相对于第二定位器130滑动。可以理解，第一定位器128可以通过螺纹连接或铰接的方式与保护壳体124连接，以将保护壳体124和传动托板122紧固到第一钢轨091上。开关单元14设置在第二定位器130上，从而可以与微调支座1266的触头位置相对并保持设定的距离；在钢轨接头08断裂时，开关单元14在第二定位器130上随第二钢轨092移动，而微调支座1266在传动托板122上随第一钢轨091反向移动，使得开关单元14与微调支座1266相互靠近、触碰而导通。
具体的，在本实施例中，保护壳体124和传动托板122通过第一定位器128连接固定至第一钢轨091，如此，微调支撑板1262、微调螺栓1264、微调支座1266和支座滑道1268均通过传动托板122安装至第一钢轨091上。相应的，开关单元14则可以通过第二定位器130连接固定至第二钢轨092，开关单元14与微调支座1266在钢轨接头08两侧呈位置相对设置。例如微调支座1266的温度缩短量约0.1mm，微动开关的键程在0.3mm以内，列车振动造成微调支座1266弯曲引起的缩短量在0.1mm以内，第一定位器128与第二定位器130之间的钢轨09自由缩短量约0.2mm，再考虑安装时的微调误差(误差累积可控制在1mm以内)。钢轨接头08断裂后，断缝一般在2mm以上。因此，通过前述开关单元14与微调支座1266的设置，可在钢轨接头08发生断裂后，精准监测到断缝的出现。当钢轨接头08发生断裂时，开关单元14与微调支座1266分别沿相反的方向运动而相互靠近，从而使得微调支座1266的触头在移动过程中，与相向而来的开关单元14撞击，使得开关单元14导通。
通过上述的第一定位器128和第二定位器130的使用，可以将保护壳体124和传动托板122可靠地固定至第一钢轨091上，将开关单元14固定至第二钢轨092上，提高保护壳体124和传动托板122在第一钢轨091上的连接稳定性，提高微调支座1266与开关单元14之间的触碰准确度，且便于拆装维护。
请参阅图7和图8，在一个实施例中，第一定位器128包括第一螺杆1282、第一螺母1284、第二螺母1286、第一定位卡1288和第二定位卡1289。第一螺杆1282依次穿过第一定位卡1288、保护壳体124和第二定位卡1289的螺孔。第一螺母1284和第二螺母1286分别螺纹连接在第一螺杆1282两端，用于对第一定位卡1288、保护壳体124和第二定位卡1289进行限位固定。第一定位卡1288和第二定位卡1289分别用于卡接至第一钢轨091。
可以理解，第一定位卡1288、保护壳体124和第二定位卡1289均可以是金属部件或高强度塑料部件，或者是其他材质的部件，具体可以根据应用环境所需的结构强度来选择。第一定位卡1288、保护壳体124和第二定位卡1289上均开设有螺孔，且螺孔的径向尺寸与第一螺杆1282的径向尺寸向匹配。第一定位卡1288和第二定位卡1289上可以分别设有沟槽以便与第一钢轨091的轨底卡接限位。
具体的，第一定位卡1288、保护壳体124和第二定位卡1289通过第一螺杆1282串接，由第一定位卡1288和第二定位卡1289在第一螺杆1282上对保护壳体124进行限位。保护壳体124通过第一定位卡1288和第二定位卡1289实现与第一钢轨091的连接固定，第一螺母1284和第二螺母1286则用于对第一定位卡1288和第二定位卡1289进行紧固，使得第一定位卡1288和第二定位卡1289紧固到第一钢轨091上同时，紧固保护壳体124。需要说明的是，第一螺母1284和第二螺母1286可以分别直接与第一螺杆1282螺接，也可以分别通过垫圈与第一螺杆1282螺接。
由于微调支撑板1262、微调螺栓1264、微调支座1266和支座滑道1268均通过传动托板122与保护壳体124机械连接，因此通过上述各部件的配合，可以方便地实现无线通信单元16、微调支撑板1262、微调螺栓1264、微调支座1266、支座滑道1268和传动托板122等部件在第一钢轨091上的安装固定。通过操作第一螺母1284和第二螺母1286即可快速完成第一定位卡1288、保护壳体124和第二定位卡1289在第一钢轨091上的拆装，可维护性好。
在一个实施例中，如图7和图8所示，第二定位器130包括固定支架1302、悬架1304、第二螺杆1306、第三螺母1308、第四螺母1310、第三定位卡1311和第四定位卡1312。第二螺杆1306依次穿过悬架1304的两端、第三定位卡1311和第四定位卡1312的螺孔。第三螺母1308和第四螺母1310分别螺纹连接在第二螺杆1306两端，用于对第三定位卡1311、悬架1304和第四定位卡1312进行限位固定。固定支架1302的第一端机械连接第三定位卡1311。固定支架1302的第二端机械连接第四定位卡1312。固定支架1302上设置有开关单元14。悬架1304用于悬挂传动托板122且与传动托板122滑动配合。第三定位卡1311和第四定位卡1312分别用于卡接至第二钢轨092。
可以理解，固定支架1302可以是金属片、塑料片或者其他材质的片材，例如但不限于金属长条。固定支架1302与第三定位卡1311和第四定位卡1312之间，可以通过螺钉连接固定。开关单元14可以通过粘结剂粘合或镶嵌的方式固定到固定支架1302上，且面向微调支座1266，以便在钢轨接头08断裂时，与微调支座1266相向移动。一个固定支架1302上可以设置一个或两个及以上数量的开关单元14。多个开关单元14时，各开关单元14可以通过一个微调支座1266来触发，也可以通过一一对应设置的各微调支座1266来触发。悬架1304可以是U形金属或塑料材质的带状悬挂件，且悬架1304的两个端部开设有螺孔，用于第二螺杆1306穿过并悬挂。悬架1304的U形底部宽度，可以根据传动托板122的尺寸来设定，只要能够悬挂传动托板122并确保传动托板122可沿钢轨09移动方向滑动即可。
第三定位卡1311和第四定位卡1312均可以是金属部件或高强度塑料部件，或者是其他材质的部件，具体可以根据应用环境所需的结构强度来选择，例如与第一定位卡1288和第二定位卡1289同类型的部件。第三定位卡1311和第四定位卡1312上均开设有螺孔，且螺孔的径向尺寸与第二螺杆1306的径向尺寸向匹配。第三定位卡1311和第四定位卡1312上可以分别设有沟槽以便与第二钢轨092的轨底卡接限位。
具体的，固定支架1302通过第三定位卡1311和第四定位卡1312连接固定，第三定位卡1311和第四定位卡1312通过第二螺杆1306、第三螺母1308和第四螺母1310进行连接限位，第三螺母1308和第四螺母1310可以调整第三定位卡1311和第四定位卡1312在第二钢轨092的轨底上的紧固程度。需要说明的是，第三螺母1308和第四螺母1310可以分别直接与第二螺杆1306螺接，也可以分别通过垫圈与第二螺杆1306螺接。通过上述的各部件的配合，可以将开关单元14稳定地固定到第二钢轨092上，且便于拆装，可维护性好。
请参阅图7和图9，在一个实施例中，断缝传导件12还包括弹簧顶板132和缓冲弹簧134。第二定位器130还包括弹簧挡板1314。弹簧顶板132机械连接至传动托板122远离第一定位器128的一端。弹簧挡板1314的第一端机械连接第三定位卡1311。弹簧挡板1314的第二端机械连接第四定位卡1312。缓冲弹簧134设置在弹簧顶板132和弹簧挡板1314之间。
可以理解，弹簧顶板132可以是但不限于金属板件，弹簧顶板132可以通过但不限于焊接的方式设置在传动托板122上，弹簧顶板132位于传动托的端部，该端部与连接第一定位器128的一端相对。传动托板122、保护壳体124、弹簧顶板132、支座滑道1268、微调支撑板1262等均为金属部件时，可以通过焊接的方式形成一个整体焊接件，进而与第一定位卡1288和第二定位卡1289通过第一螺杆1282铰接。结构稳定性好且方便整体安装。弹簧挡板1314可以采用螺纹连接的方式，固定至第三定位卡1311和第四定位卡1312上，例如在第三定位卡1311和第四定位卡1312上，弹簧挡板1314与固定支架1302分别固定在第三定位卡1311和第四定位卡1312的两个相对的侧面上。
弹簧顶板132和弹簧挡板1314相对的一侧表面上，可以设置有限位槽，分别用于对缓冲弹簧134的两端进行限位，防止缓冲弹簧134在弹簧顶板132和弹簧挡板1314相向移动过程中，由于弹簧顶板132和弹簧挡板1314的挤压而侧滑，甚至跳脱弹簧顶板132和弹簧挡板1314之间的移动区域。通过上述弹簧顶板132和缓冲弹簧134，以及弹簧挡板1314的组合设置，可以在钢轨接头08断裂后，第一钢轨091和第二钢轨092分别反向移动过程中，缓冲弹簧134受到弹簧顶板132和弹簧挡板1314的压缩，而阻止第一定位器128和第二定位器130之间的进一步移动，缓冲第一钢轨091和第二钢轨092相互脱离的速度。
请参阅图10，在一个实施例中，钢轨接头监测装置100还包括电源18、封装盒19和定位座21。电源18分别电连接开关单元14和无线通信单元16。开关单元14设置在封装盒19外表面。电源18和无线通信单元16均容置于封装盒19内。封装盒19用于机械连接至第二钢轨092。第二钢轨092为经过钢轨接头08相连的两段钢轨09中的另一段。定位座21与传动杆121的第一端机械连接。定位座21用于机械连接至第一钢轨091。传动杆121的第二端延伸至第二钢轨092，且与开关单元14位置匹配设置。
可以理解，在本实施例中，也可以采用传动杆121的简易传动方式，来实现开关单元14的触发。其中，封装盒19可以是塑料盒或者其他透磁材料的盒体，且封装盒19的尺寸规格和形状，可以根据容置并固定电源18和无线通信单元16所需的体积大小和形状等来确定。封装盒19可以但不限于通过焊接、螺接或者使用高强粘结剂粘合等方式与第二钢轨092连接固定。关于本实施例中的电源18，可以参见前述实施例中关于采用传动托板122的传动方式下电源18的说明。定位座21为机械连接件，例如金属、塑料或者陶瓷材质的方体或球体连接件。定位座21与传动杆121的第一端之间可以通过铰链连接，传动杆121的第一端也可以直接焊接至定位座21。定位座21可以但不限于通过焊接、螺接或者使用高强粘结剂粘合等方式，连接至第一钢轨091上。
具体的，传动杆121的第一端通过定位座21固定至第一钢轨091。传动杆121从第一钢轨091延伸至第二钢轨092一侧，以与安装在第二钢轨092一侧的开关单元14相配合。开关单元14在封装盒19上的具体位置，可以根据传动杆121的第二端的位置来确定。例如传动杆121的第二端形成有朝向第一钢轨091所在方向的撞击部，开关单元14则可以安装在封装盒19背向第一钢轨091一侧的外表面上，以便与传动杆121的第二端以设定距离相对设置。当钢轨接头08断裂时，传动杆121跟随第一钢轨091移动，开关单元14则跟随第二钢轨092移动，两者移动方向相反，因而传动杆121的第二端将会触碰到开关单元14，使得开关单元14导通，实现对钢轨接头08的断缝监测。
通过上述的电源18、封装盒19和定位座21的设置方式，采用传动杆121实现开关单元14的触发，成本较低且实现简单，电源18更换周期较长，维护简便，便于在监测要求不高的地区广泛使用。
在一个实施例中，如图10所示，钢轨接头监测装置100还包括柔性封装部23。柔性封装部23机械连接第一钢轨091和第二钢轨092，用于对传动杆121、封装盒19和定位座21进行整体封装。
可以理解，柔性封装部23为采用柔性透磁材料制造而成的整体封装壳，例如但不限于聚氨酯材料制作的封装壳，可以在不阻碍第一钢轨091和第二钢轨092在钢轨接头08断裂后的移动同时，将传动杆121、封装盒19和定位座21隔离外界自然环境，提供对传动杆121、封装盒19和定位座21等的防护作用。柔性封装部23可以通过铆接或螺接等方式，整体连接至第一钢轨091和第二钢轨092所组成的钢轨09上。通过上述柔性封装部23的设置，可以提高采用传动杆121方案下的钢轨接头监测装置100的可靠性。
请参阅图11，在一个实施例中，还提供一种钢轨监测系统，包括轨道管理系统210和上述钢轨接头监测装置100。
可以理解，轨道管理系统210可以接入一个钢轨接头监测装置100，也可以接入多个钢轨接头监测装置100，例如，需要对一定地区范围内的多条铁路进行钢轨接头08在线监测时，各铁路的钢轨接头监测装置100在监测到钢轨接头08断裂时，则可以分别通过各自的无线通信单元16向轨道管理系统210发送相应的信号。
关于本实施例中钢轨接头监测装置100的具体说明，可以参见上述各个实施例中相应的解释说明，此处不再展开重复赘述。轨道管理系统210接收到钢轨接头监测装置100的无线通信单元16发送的信号后，可自动进行预警、调取断裂钢轨接头08所在地段的相关检修数据、通知相关人员前往现场处置等。上述钢轨监测系统，通过应用上述的钢轨接头监测装置100，克服了传统的钢轨接头08断缝监测存在的问题，实现对钢轨接头08断缝的精准监测，便于及时通知铁路工务进行现场处理。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：
1.一种钢轨接头监测装置，其特征在于，包括：
断缝传导件，用于与钢轨机械连接，在钢轨接头断裂时，随所述钢轨移动；
开关单元，用于在所述断缝传导件移动触碰时导通；
无线通信单元，电连接所述开关单元，用于在所述开关单元导通时，向轨道管理系统发送信号。
2.根据权利要求1所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述断缝传导件的第一端用于机械连接第一钢轨，所述断缝传导件的第二端用于触碰所述开关单元；所述第一钢轨为经过所述钢轨接头相连的两段所述钢轨中的一段。
3.根据权利要求2所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述断缝传导件包括传动托板或传动杆。
4.根据权利要求2所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述开关单元用于设置在第二钢轨上，且与所述断缝传导件的第二端位置匹配设置；所述第二钢轨为经过所述钢轨接头相连的两段所述钢轨中的另一段。
5.根据权利要求2所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述开关单元用于设置在所述断缝传导件的第二端上，且与第二钢轨上的定位部位置匹配设置；所述第二钢轨为经过所述钢轨接头相连的两段所述钢轨中的另一段。
6.根据权利要求1至5任一项所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述开关单元为微动开关，所述微动开关的驱动杆与所述断缝传导件位置匹配，所述微动开关的动触点电连接所述无线通信单元的正供电端，所述微动开关的定触点电连接所述无线通信单元的负供电端。
7.根据权利要求6所述钢轨接头监测装置，其特征在于，还包括电源，所述电源的负端电连接所述无线通信单元的负供电端，所述电源的正端电连接所述微动开关的定触点，所述微动开关的动触点电连接所述无线通信单元的正供电端。
8.根据权利要求7所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述无线通信单元包括SIM卡通信模块或ZigBee通信模块。
9.根据权利要求3所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述断缝传导件还包括保护壳体，所述保护壳体与所述传动托板机械连接；
所述保护壳体用于机械连接所述第一钢轨，并容置所述无线通信单元。
10.根据权利要求9所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述断缝传导件还包括微调传导部，所述微调传导部机械连接所述传动托板，且与所述开关单元位置匹配设置；
所述微调传导部用于跟随所述传动托板运动，触发所述开关单元导通。
11.根据权利要求10所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述微调传导部包括微调支撑板、微调螺栓、微调支座和支座滑道；
所述微调支撑板设置在所述传动托板上，所述微调螺栓设置在所述微调支撑板上并机械连接所述微调支座，所述微调支座的触头与所述开关单元位置匹配设置；
所述微调螺栓用于调节所述微调支座的触头与所述开关单元之间的距离；
所述支座滑道设置在所述传动托板上，用于支撑所述微调支座，并对所述微调支座进行移动限位。
12.根据权利要求11所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述断缝传导件还包括第一定位器和第二定位器；
所述第一定位器机械连接所述保护壳体，用于机械连接所述第一钢轨，对所述保护壳体和所述传动托板进行定位；
所述开关单元设置在所述第二定位器上，所述第二定位器与所述传动托板滑动配合，用于机械连接第二钢轨，对所述开关单元进行定位；所述第二钢轨为经过所述钢轨接头相连的两段所述钢轨中的另一段。
13.根据权利要求12所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述第一定位器包括第一螺杆、第一螺母、第二螺母、第一定位卡和第二定位卡；
所述第一螺杆依次穿过所述第一定位卡、所述保护壳体和所述第二定位卡的螺孔，所述第一螺母和所述第二螺母分别螺纹连接在所述第一螺杆两端，用于对所述第一定位卡、所述保护壳体和所述第二定位卡进行限位固定；
所述第一定位卡和所述第二定位卡分别用于卡接至所述第一钢轨。
14.根据权利要求12所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述第二定位器包括固定支架、悬架、第二螺杆、第三螺母、第四螺母、第三定位卡和第四定位卡；
所述第二螺杆依次穿过所述悬架的两端、所述第三定位卡和所述第四定位卡的螺孔，所述第三螺母和所述第四螺母分别螺纹连接在所述第二螺杆两端，用于对所述第三定位卡、所述悬架和所述第四定位卡进行限位固定；
所述固定支架的第一端机械连接所述第三定位卡，所述固定支架的第二端机械连接所述第四定位卡，所述固定支架上设置有所述开关单元；
所述悬架用于悬挂所述传动托板且与所述传动托板滑动配合，所述第三定位卡和所述第四定位卡分别用于卡接至所述第二钢轨。
15.根据权利要求14所述钢轨接头监测装置，其特征在于，所述断缝传导件还包括弹簧顶板和缓冲弹簧，所述第二定位器还包括弹簧挡板；
所述弹簧顶板机械连接至所述传动托板远离所述第一定位器的一端，所述弹簧挡板的第一端机械连接所述第三定位卡，所述弹簧挡板的第二端机械连接所述第四定位卡，所述缓冲弹簧设置在所述弹簧顶板和所述弹簧挡板之间。
16.根据权利要求3所述钢轨接头监测装置，其特征在于，还包括电源、封装盒和定位座，所述电源分别电连接所述开关单元和所述无线通信单元；
所述开关单元设置在所述封装盒外表面，所述电源和所述无线通信单元均容置于所述封装盒内，所述封装盒用于机械连接至第二钢轨；所述第二钢轨为经过所述钢轨接头相连的两段所述钢轨中的另一段；
所述定位座与所述传动杆的第一端机械连接，所述定位座用于机械连接至所述第一钢轨，所述传动杆的第二端延伸至所述第二钢轨，且与所述开关单元位置匹配设置。
17.一种钢轨监测系统，其特征在于，包括轨道管理系统和权利要求1至16任一项所述钢轨接头监测装置。
技术总结
本发明涉及一种钢轨接头监测装置和钢轨监测系统。钢轨接头监测装置包括断缝传导件、开关单元和无线通信单元。断缝传导件用于与钢轨机械连接，在钢轨接头断裂时，随钢轨移动。开关单元用于在断缝传导件移动触碰时导通。无线通信单元电连接开关单元，用于在开关单元导通时，向轨道管理系统发送信号。通过在钢轨接头附近设置断缝传导件、开关单元和无线通信单元，当钢轨接头发生断裂时，钢轨接头两侧的钢轨将会出现方向相反的位移。断缝传导件将随钢轨移动而触碰开关单元，使得开关单元导通。开关单元导通便会使得无线通信单元自动向对铁路进行监控的轨道管理系统发送信号，实现对钢轨接头断缝的精准监测。
技术研发人员：徐贵亮;韩治平;赵德宽;王凤奇;徐剑宇
受保护的技术使用者：中国神华能源股份有限公司神朔铁路分公司
技术研发日：.04.30
技术公布日：.08.09
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