CN104627029B - 一种铁路电力机车车载自动过分相检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路电力机车车载自动过分相检测装置。该装置的电流感应器、车轮位置传感器、磁钢、信号采集器固定在既有轨道内外侧，进线感应器和离线感应器分别布置在既有轨道的进线端和离线端；每个磁钢都布置在对应的车轮位置传感器的后方，两者间距等于电力机车自身磁钢与车轮间的距离；两个磁钢设置在轨道上，相互之间的距离满足过分相的检测距离；电流感应器感应既有轨道的电流大小，车轮位置传感器判定电力机车的是否到达预订位置，磁钢与机车上的磁钢配合控制机车主段的断开和闭合，信号采集器可以采集并存储电流感应器的数据；计算机处理系统能够读取数据，分析并显示上述数据信息。本发明提高了工作效率，增加了可靠性，保障安全。

Description

一种铁路电力机车车载自动过分相检测装置

技术领域

本发明涉及自动过分相检测技术，尤其针对电力机车。

背景技术

随着我国铁路事业的发展，电力机车已经广泛使用于铁路运输领域，列车的速度也有了很大的提高。我国电力机车的牵引供电采用单相工频交流供电方式，为使三相供电负荷平衡和提高电网的利用率，电气化铁路的供电接触网采用分相段供电，电力机车通过分相区间必须断电惰行。目前，传统的手动过分相操作已经不满足运行要求，以和谐机车为例，其运行最高时速已经超过300KM/H，全部通过过分相时间仅为6S，从预告点到强迫点仅为2S，在如此短的时间内靠手工操作，很容易发生事故。因此，在过分相处理上，已经转为车载自动过分相为主，手动为辅。

由于电力机车通过高压和大电流，工作环境比较恶劣，车载自动过分相装置在经过一段时间运行后，可能会因为机车的振动而造成部件的松动及内部连线的松脱；也可能会因为运行途中灰尘的侵入和受潮导致内部电路的短路和烧毁；也可能由于机车本身的故障而导致装置内部的损坏；内部继电器元件的触头也可能因灰尘集结等而接触不良。所以自动过分相装置需要定期检测。传统的人工检测具有效率低，检测不科学，数据量少，受人为因素影响较大，无法进行科学系统的分析。

专利号201220215560.5采用轨道接地电缆，通过测试轨道电流，正确自动过分相，但轨道接地需破坏既有轨道的结构，增加成本，实施不可靠，由上可知，设计一种更加安全可靠，效率更高的电力机车车载自动过分相检测装置和方法，是电力机车过分相技术领域急需解决的技术问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在上诉缺陷，本发明提供了一种铁路电力机车车载自动过分相检测装置和方法，采用通过式检测提高工作效率和增加可靠性。在机车日常回库时，对日常检测的数据进行记录和综合分析，实现高效率检测过分相系统，防范自动过分相装置失效导致的带电闯分相、烧毁接触网的安全事故。本发明采用的技术方案如下所述。

本发明所述一种铁路电力机车车载自动过分相检测装置，包括电流感应器1、不少于两个车轮位置传感器2、两个磁钢3、信号采集器4、进线感应器5、离线感应器6及计算机处理系统7。电流感应器1、车轮位置传感器2、磁钢3、信号采集器4固定在既有轨道外侧，进线感应器5和离线感应器6分别布置在既有轨道的进线端和离线端。每个磁钢3都布置在进线对应的车轮位置传感器2的前方，两者间距等于电力机车自身磁钢与车轮中间的距离。两个磁钢3(G2、G3)设置在既有轨道上，相互之间的距离满足过分相的检测距离。电流感应器1感应既有轨道的电流大小，车轮位置传感器2判定电力机车的是否到达预订位置，磁钢3与机车上的磁钢配合控制机车主段的断开和闭合，信号采集器4可以采集并存储电流感应器1的数据信息。计算机处理系统7能够从信号采集器4读取数据，分析并显示上述数据信息。

上述车载自动过分相检测装置的所述信号采集器4可以成组布置在轨道的两侧，进行数据采集分析。

上述车载自动过分相检测装置中还可以包括车号识别系统8，所述车号识别系统布置在既有轨道进线端的内侧。

上述车载自动过分相检测装置中，所述进线感应器5和离线感应器6可以是红外检测装置，所述电流感应器1是感应线圈。

在本发明中，电流感应器1靠近既有轨道上，通过数据分析检测轨道电流，判别轨道上是否有电流通过从而判断车载自动过分相装置状态好坏。

上述技术方案的工作原理为：首先，电力机车通过进线传感器5时，电力机车驶入检测区域，信号采集器4开始采集数据；然后，电力机车通过电流感应器1、车轮位置传感器2和第一个磁钢3(G2)时，电力机车迫使电力机车主段断开，轨道电流趋向于零；接着，电力机车经过下一个车轮位置传感器2和第二个磁钢3(G3)时，在主段工作正常情况下，主段将自动闭合，在电力机车经过下一个电流感应器1时，该电流感应器1检测到轨道电流趋向于增大；最后，电力机车经过离线感应器6，电力机车驶出检测单元，信号采集器4停止工作，可以通过计算机处理系统7读取数据，并分析和显示数据。

基于上述自动过分相检测装置，本发明还提供了一种铁路电力机车车载自动过分相方法，其具体步骤为：

1)电力机车驶入检测区域时，进线感应器5向计算机处理系统7发送进线信号，计算机处理系统7接受到进线信号后，向信号采集器4发送信号，信号采集器4开始工作；

2)电力机车经过第一个电流感应器1和第一个车轮位置传感器2时，信号采集器4采集第一个采集电流感应器1检测到的数据；

3)电力机车经过第一个磁钢3(G2)时，电力机车主段断开；

4)电力机车经过下一个车轮位置传感器2和下一个磁钢3(G3)时，电力机车主段闭合，电力机车经过下一个电流感应器1；

5)信号采集器4采集该电流感应器1检测的数据；

6)电力机车经过离线感应器6，电力机车驶出检测区域；

7)计算机处理系统7读取数据，分析并显示数据。

上述自动过分相方法中还可以包括以下过程：在步骤3)之前，电力机车经过第二个车轮位置传感器2，且信号采集器4停止数据采集；在步骤3)之后，电力机车经过第二个电流感应器1，信号采集器4采集该电流感应器1检测的数据，且在经过第三个车轮位置传感器2；在步骤4)时，信号采集器4停止数据采集；在步骤5)之前，电力机车经过第五个车轮位置传感器2；在步骤5)之后电力机车经过第六个车轮位置传感器2，信号采集器停止数据采集。

上述自动过分相方法还可以包括以下过程：在步骤1)之后，电力机车经过车号识别系统8，车号识别系统记录机车车号，并发送给计算机处理系统7。

综上所述，本发明所述的铁路电力机车车载自动过分相检测装置和方法，采用通过式检测方式，提高了工作效率，增加了可靠性。同时，本发明实现高效率检测过分相系统，以及保障机车行车安全，避免因装置失效导致的带电闯分相、烧毁接触网的安全事故。

附图说明

图1为铁路电力机车自动过分相检测装置系统控制图。

图2为实施例一铁路电力机车自动过分相装置布局图。

图3为实施例二铁路电力机车自动过分相装置布局图。

图4为实施例二铁路电力机车自动过分相检测装置流程图。

其中，1为电流感应器1，2为车轮位置传感器，3为磁钢，4为信号采集器，5为进线感应器，6为离线感应器，7为计算机处理系统，8为车号识别系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例将对本发明进一步详细说明。

实施例1

图1为铁路电力机车自动过分相检测装置系统控制图，图2为实施例一铁路电力机车自动过分相装置布局图。如图2所示，本发明所述一种铁路电力机车车载自动过分相检测装置，包括电流感应器1、两个车轮位置传感器2、两个磁钢3、信号采集器4、进线感应器5、离线感应器6及计算机处理系统7。电流感应器1、车轮位置传感器2、磁钢3、信号采集器4固定在既有轨道外侧，进线感应器5和离线感应器6分别布置在既有轨道的进线端和离线端。每个磁钢3都布置在对应的车轮位置传感器2的后方，两者间距等于电力机车自身磁钢与车轮中间的距离。两个磁钢3(G2、G3)设置在既有轨道上，相互之间的距离满足过分相的检测距离。电流感应器1感应既有轨道的电流大小，车轮位置传感器2判定电力机车的是否到达预订位置，磁钢3与机车上的磁钢配合控制机车主段的断开和闭合，信号采集器4可以采集并存储电流感应器1的数据信息。计算机处理系统7能够从信号采集器4读取数据，分析并显示上述数据信息。所述信号采集器4可以成组布置在轨道的两侧，进行数据采集分析。自动过分相检测装置中还可以包括车号识别系统8，所述车号识别系统布置在既有轨道进线端的内侧。其中，所述进线感应器5和离线感应器6可以是红外检测装置，所述电流感应器1是感应线圈。

如图2所示，在自动过分相检测过程中，信号采集器4采集了数个不同电流感应器1检测到的数据，这些电流感应器1分别检测了电力机车在“主段断开前——主段断开期间——电力机车重新闭合后”期间的电流信号。信号采集器4通过无线、有线、路由器等方式将这些数据发送给计算机处理系统7中。车轮位置传感器2将位置信号传送给计算机处理系统7。通过分析这些数据能够实时监测电力机车自动过分相的过程，保障行车安全。

在图1基础上，铁路电力机车车载自动过分相方法，其具体步骤为：

1)电力机车驶入检测区域时，进线感应器5采用红外检测方式检测到电力机车驶入，向计算机处理系统7发送进线信号，计算机处理系统7接受到进线信号后，向信号采集器4发送信号，信号采集器4开始工作；

2)和3)电力机车经过第一个电流感应器1、第一个车轮位置传感器2和第一个磁钢3(G2)时，电力机车主段断开，信号采集器4采集第一个采集电流感应器1检测到的数据，此时电流趋向于零；

4)电力机车经过第二个车轮位置传感器2和第二个磁钢3(G3)时，在主段工作正常的情况下，电力机车主段闭合，电力机车经过第二个电流感应器1；

5)信号采集器4采集第二个电流感应器1检测的数据，此时电流趋向于增大；

6)电力机车经过离线感应器6，红外检测检测到电力机车驶出检测区域，数据采集器4停止工作；

7)计算机处理系统7读取数据，分析并显示数据。

此外，在步骤1)之后，电力机车经过车号识别系统8，车号识别系统记录机车车号，并发送给计算机处理系统7。

计算机处理系统7在接收完所有的数据后，生成一个以时间命名的数据文件，此时，用户可以打开现场分析工控机中用户界面程序，调用这个数据文件，来对显示界面进行刷新，也可以在自己的电脑中安装上用户界面程序，通过远程调用这个数据文件，对现场的测试进行跟踪和监控，给用户更为直观的感知。

实施例2

图3为实施例二铁路电力机车自动过分相装置布局图，图4为实施例二铁路电力机车自动过分相检测装置流程图。如图3所示，本发明所述一种铁路电力机车车载自动过分相检测装置，包括三个电流感应器1、六个车轮位置传感器2、两个磁钢3、三个信号采集器4、进线感应器5、离线感应器6及计算机处理系统。电流感应器1、车轮位置传感器2、磁钢3、信号采集器4固定在既有轨道外侧，进线感应器5和离线感应器6分别布置在既有轨道的进线端和离线端。每个磁钢3都布置在对应的车轮位置传感器2的后方，两者间距等于电力机车自身磁钢与车轮中间的距离。两个磁钢3(G2、G3)设置在既有轨道上，相互之间的距离满足过分相的检测距离。电流感应器1感应既有轨道的电流大小，车轮位置传感器2判定电力机车的是否到达预订位置，磁钢3与机车上的磁钢配合控制机车主段的断开和闭合，信号采集器4可以采集并存储电流感应器1的数据信息。计算机处理系统7能够从信号采集器4读取数据，分析并显示上述数据信息。所述信号采集器4可以进行数据采集分析。自动过分相检测装置中还可以包括车号识别系统8，所述车号识别系统布置在既有轨道进线端的内侧。其中，所述进线感应器5和离线感应器6可以是红外检测装置，所述电流感应器1是感应线圈。

在自动过分相检测过程中，三个信号采集器4分别采集了三个不同电流感应器1检测到的数据，这些电流感应器1分别检测了电力机车在“主段断开前——主段断开期间——电力机车重新闭合后”期间的电流信号。信号采集器4通过无线、有线、路由器等方式将这些数据发送给计算机处理系统7中。车轮位置传感器2将位置信号传送给计算机处理系统7。通过分析这些数据能够实时监测电力机车自动过分相的过程，保障行车安全。

在图3和图4的基础上，铁路电力机车车载自动过分相方法，其具体步骤为：

1)电力机车驶入检测区域时，进线感应器5向计算机处理系统7发送进线信号，计算机处理系统7接受到进线信号后，向信号采集器4发送信号，信号采集器4开始工作；

2)电力机车经过第一个电流感应器1和第一个车轮位置传感器2时，信号采集器4采集第一个采集电流感应器1检测到的数据；电力机车经过第二个车轮位置传感器2，且信号采集器4停止数据采集；

3)电力机车经过第一个磁钢3(G2)时，电力机车主段断开；电力机车经过第二个电流感应器1，信号采集器4采集该电流感应器1检测的数据，且在经过第三个车轮位置传感器2；

4)电力机车经过下一个车轮位置传感器2和下一个磁钢3(G3)时，电力机车主段闭合，电力机车经过下一个电流感应器1；

5)信号采集器4采集该电流感应器1检测的数据；信号采集器4停止数据采集；电力机车经过第五个车轮位置传感器2；电力机车经过第六个车轮位置传感器2，信号采集器停止数据采集；

6)电力机车经过离线感应器6，电力机车驶出检测区域；

7)计算机处理系统7读取数据，分析并显示数据。

在步骤1)之后，电力机车经过车号识别系统8，车号识别系统记录机车车号，并发送给计算机处理系统7。

计算机处理系统7在接收完所有的数据后，生成一个以时间命名的数据文件，此时，用户可以打开现场分析工控机中用户界面程序，调用这个数据文件，来对显示界面进行刷新，也可以在自己的电脑中安装上用户界面程序，通过远程调用这个数据文件，对现场的测试进行跟踪和监控，给用户更为直观的感知。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种铁路电力机车车载自动过分相检测装置，其特征在于：所述装置包括电流感应器(1)、不少于两个车轮位置传感器(2)、两个或两个以上磁钢(3)、信号采集器(4)、进线感应器(5)、离线感应器(6)及计算机处理系统；所述电流感应器（1）、车轮位置传感器（2）、磁钢（3）、信号采集器（4）固定在既有轨道侧面，进线感应器和离线感应器分别布置在既有轨道的进线端和离线端；每个磁钢（3）都布置在进线对应的车轮位置传感器（2）的前方，两者间距等于电力机车自身磁钢与车轮中间的距离；两个磁钢（3）设置在既有轨道上，相互之间的距离满足过分相的检测距离；电流感应器（1）感应既有轨道的电流大小，车轮位置传感器（2）判定电力机车的是否到达预订位置，磁钢与机车上的磁钢配合控制机车主段的断开和闭合，信号采集器（4）采集并存储电流感应器的数据信息；计算机处理系统能够从信号采集器读取数据，分析并显示上述数据信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述信号采集器成组布置在轨道的侧面，进行数据采集分析。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括车号识别系统，所述车号识别系统布置在既有轨道进线端。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于：所述电流感应器是感应线圈，所述进线感应器和离线感应器是红外检测装置。

5.一种利用权利要求1所述装置的铁路电力机车车载自动过分相方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：

步骤一、电力机车驶入检测区域时，进线感应器向计算机处理系统发送进线信号，计算机处理系统接受到进线信号后，向信号采集器发送信号，信号采集器开始工作；

步骤二、电力机车经过第一个电流感应器和第一个车轮位置传感器时，信号采集器采集第一个采集电流感应器检测到的数据；

步骤三、电力机车经过第一个磁钢时，电力机车主段断开；

步骤四、电力机车经过下一个车轮位置传感器和下一个磁钢时，电力机车主段闭合，电力机车经过下一个电流感应器；

步骤五、信号采集器采集该电流感应器检测的数据；

步骤六、电力机车经过离线感应器，电力机车驶出检测区域；

步骤七、计算机处理系统读取数据，分析并显示数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括以下过程：在步骤三之前，电力机车经过第二个车轮位置传感器，且信号采集器停止数据采集；在步骤三之后，电力机车经过第二个电流感应器，信号采集器采集该电流感应器检测的数据，且在经过第三个车轮位置传感器；在步骤四时，信号采集器停止数据采集；在步骤五之前，电力机车经过第五个车轮位置传感器；在步骤五之后电力机车经过第六个车轮位置传感器，信号采集器停止数据采集。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，还包括以下过程：在步骤一之后，电力机车经过车号识别系统，车号识别系统记录机车车号，并发送给计算机处理系统。