CN105157670A

CN105157670A - 单轨接触线的导高值测量方法

Info

Publication number: CN105157670A
Application number: CN201510230973.9A
Authority: CN
Inventors: 辜勇彬; 薛胜超; 吴耿才; 漆伟; 徐建波; 唐刚; 范忠林; 黄信全; 陈自伟
Original assignee: NANNAR ELECTRONICS TECHNOLOGY (DONGGUAN) Co Ltd
Current assignee: Dongguan Nuoli Technology Co ltd
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2035-05-08
Also published as: CN105157670B

Abstract

一种单轨接触线的导高值测量方法，该单轨接触线的导高值测量方法包括如下步骤：提供一安装在列车上的测量设备、读取初始状态时测量设备的测量参数，该测量设备包括对应接触线所在区域的线激光位移传感器、安装在线激光位移传感器上方的第一点激光位移传感器、及安装在线激光位移传感器下方的第二点激光位移传感器；在列车运行过程中测量所述接触线的导高值。本发明通过列车上安装的线激光位移传感器以对接触线的相对设备的高度值进行实时测量，通过第一点激光位移传感器、第二点激光位移传感器进行倾斜纠正，使得设备可以实时测量接触线的导高值，预防列车由于导高值问题发生的故障以及为维修接触线提供有利的数据。

Description

单轨接触线的导高值测量方法

技术领域

本发明涉及一种单轨列车的监控测量方法，尤其涉及一种单轨接触线的导高值测量方法。

背景技术

单轨机车是通过受电弓从轨道梁的电网上受取电流，电网由接触线组成。受电弓与电网之间时有发生故障，弓网关系直接影响到列车的安全运行。现有的受电弓在实际运行与电网接触时完全没有监测，只能等列车回到库内进行监测，如此对于将要发生的故障不能进行有效预防。

而单轨轨道梁上接触线相对轨道梁走行面的高度在业界称为导高值(由于轨道梁走行面为竖直面，因此导高值即为接触线相对轨道梁走行面的水平方向距离)，接触线的导高值设计在一定范围之内，一旦该导高值超出正常的范围，很容易造成受电弓离线、拉弧、打弓等故障，极度影响到列车的安全。因此，如何实时监控接触线的导高值，提前发现有问题的接触线进行维修，是业界的一大难题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种实时、精确的单轨接触线的导高值测量方法。

一种单轨接触线的导高值测量方法，用于通过设备测量轨道梁上的接触线相对轨道梁走行面的实时水平距离差，即导高值，其中轨道梁的走行面中部设有凹槽，所述接触线设置在该凹槽中；其特征在于，该单轨接触线的导高值测量方法包括如下步骤：

步骤(1)：提供一安装在列车上的测量设备，该测量设备包括对应接触线所在区域的线激光位移传感器、安装在线激光位移传感器上方的第一点激光位移传感器、及安装在第一点激光位移传感器与线激光位移传感器之间的第二点激光位移传感器；其中第一点激光位移传感器对应轨道梁上端的走行面，第二点激光位移传感器对应轨道梁的凹槽的槽底面；该第一点激光位移传感器与第二点激光位移传感器的连线为N-N，所述第一点激光位移传感器与第二点激光位移传感器的距离为X₁，所述第二点激光位移传感器与线激光位移传感器的距离为X₂；

步骤(2)：读取初始状态时测量设备的测量参数；在保证连线N-N位于竖直面内的情况下，读取所述第一点激光位移传感器与轨道梁的侧壁的距离D₁、第二点激光位移传感器与轨道梁的侧壁的距离D₂，其中D₂>D₁；

步骤(3)：在列车运行过程中测量所述接触线的导高值H；列车运行时，读取所述第一点激光位移传感器的距离值D_a、第二点激光位移传感器的距离值D_b，及读取该接触线与线激光位移传感器的连线L₁的长度及连线L₁与中心线C₁的角度A₁；其中：

当D_a＝D₁且D_b＝D₂时，所述接触线相对线激光位移传感器的导高值H＝L₁*cosA₁；

当D_a>D₁且D_b>D₂时，设置角度P为测量设备的倾斜角度，所述接触线相对线激光位移传感器的导高值H＝L₁*cos(|A₁+P|)-(|D_b*cosP-D₂|+X₁*sinP)或者H＝L₁*cos(|A₁+P|)-(|D_a*cosP-D₁|+(X₁+X₂)*sinP)，其中

P = \arctan

((D_{b} - D_{a}) / X_{1}) - \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}});

当D_a<D₁且D_b<D₂时，所述接触线相对线激光位移传感器的导高值H＝L₁*cos(|A₁+P|)+(|D_b*cosP-D₂|+X₁*sinP)或者H＝L₁*cos(|A₁+P|)+(|D_a*cosP-D₁|+(X₁+X₂)*sinP)，其中

P = \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}}) - \arctan ((D_{b} - D_{a}) / X_{1}) .

进一步地，所述连线N-N呈竖直延伸。

进一步地，所述X₁＝X₂。

进一步地，所述测量设备还包括安装在列车上对应第一点激光位移传感器或者第二点激光位移传感器的水平面的位置的备用点激光位移传感器。

与现有技术相比，本发明通过列车上安装的线激光位移传感器以对接触线的相对设备的高度值进行实时测量，并通过第一点激光位移传感器、第二点激光位移传感器进行倾斜纠正，使得设备可以实时测量接触线的导高值，预防列车由于导高值问题发生的故障以及为维修接触线提供有利的数据。

附图说明

图1为本发明的单轨接触线的导高值测量的示意图，其中测量设备的第一点激光位移传感器与第二点激光位移传感器的连线N-N沿竖直方向延伸。

图2为图1的测量设备倾斜后对轨道梁接触线测量的示意图。

图3为图2的测量设备倾斜后与倾斜前对轨道梁接触线测量的组合示意图。

图4为图3的圆圈V的放大图。

图5为图2的右侧部分图形的放大图。

图6为图5的中下部分图形分析示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案能更清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

结合图1至图6所示，为本发明的较佳实施例的单轨接触线的导高值测量方法，通过一安装在列车70上的测量设备，对轨道梁90上的接触线80相对该轨道梁90的竖直走行面的水平距离(即导高值)进行测量；由于该列车70与轨道梁90的相对距离固定(通过车轮接触)，因此，接触线80相对该轨道梁90的导高值可通过接触线80相对测量设备的导高值来计算；其中轨道梁90的走行面中部设有凹槽，所述接触线80设置在凹槽中。

本发明的单轨接触线的导高值测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)：提供所述测量设备，该测量设备包括对应接触线80所在区域的线激光位移传感器10、安装在线激光位移传感器10上方的第一点激光位移传感器20及第二点激光位移传感器30，第二点激光位移传感器30安装在第一点激光位移传感器20与线激光位移传感器10之间，其中第一点激光位移传感器20对应轨道梁90上端的走行面，第二点激光位移传感器30对应轨道梁90的凹槽的槽底面；初始状态中，该第一点激光位移传感器20与第二点激光位移传感器30的连线N-N位于竖直面内，在本实施例中连线N-N沿竖直方向延伸；该第一点激光位移传感器20与第二点激光位移传感器30发出的测量激光沿水平方向延伸；所述第一点激光位移传感器20与第二点激光位移传感器30的距离为X₁，所述第二点激光位移传感器30与线激光位移传感器10的距离为X₂；

步骤(2)：读取初始状态时测量设备的测量参数；在保证连线N-N竖直的情况下读取所述线激光位移传感器10、第一点激光位移传感器20、及第二点激光位移传感器30的测量数值，其中连线N-N呈竖直状态即线激光位移传感器10的中心线C、线激光位移传感器10及第一点激光位移传感器20发出的测量激光均呈水平设置；由于接触线80的位置会在一个正常的范围中上下浮动，为保证能测量到接触线80，所述线激光位移传感器10读取的是一个区域的多个点，以保证可以覆盖到接触线80；其中，线激光位移传感器10读取到与接触线80所在区域的多个点的距离值及每个点相对线激光位移传感器10的中心线C的角度，并且经过排除筛选后选取距离值最小的点判断为接触线80，读取线激光位移传感器10与该接触线80的连线的长度L及连线L与中心线C的角度A，根据直角三角形的关系，该接触线80相对线激光位移传感器10的导高值H＝L*cos(|A|)；同时读取所述第一点激光位移传感器20与轨道梁90的侧壁(即走行面)的距离D₁、第二点激光位移传感器30与轨道梁90的侧壁的距离D₂，由于第二点激光位移传感器30对应凹槽内，因此D₂>D₁；其中，为了保证角度A的方向性，设定角度A具有正负值，当中心线C位于连线L的顺时针方向(即连线L的上方，如图1所示)，则角度A本身为正值；反过来中心线C位于连线L的逆时针方向(即连线L的下方)，则角度A为负值；

步骤(3)：在列车运行过程中测量所述接触线80的导高值H；读取此时所述第一点激光位移传感器20与轨道梁90的距离值D_a、第二点激光位移传感器30的距离值D_b，从所述线激光位移传感器10读取到的多个点中判断对应接触线80的点，并读取该接触线80与线激光位移传感器10的连线L₁的长度及连线L₁与中心线C₁的角度A₁(A₁同样具有正负值)；当D_a＝D₁且D_b＝D₂时，说明上述连线N-N仍处于竖直状态，未出现倾斜，此时所述接触线80相对线激光位移传感器10的导高值H＝L₁*cosA₁；当D_a≠D₁且D_b≠D₂时，分以下两种情况计算所述接触线80相对线激光位移传感器10的导高值：

当D_a>D₁且D_b>D₂时，如图3至图6所示，所述测量设备整体向外倾斜，此时第一点激光位移传感器20与第二点激光位移传感器30的连线N₁-N₁相对原竖直连线N-N倾斜角度为P(P只取正值)；由于轨道梁90的走行面与槽底的距离D₃＝D₂-D₁，如图4所示，角度K与角度P之和等于角度Z，即Z＝K+P，因此得出P＝Z-K；根据直角三角形关系可知，tanZ＝(D_b-D_a)/X₁，斜边

\sin K = (D_{2} - D_{1}) / Y = (D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}},

计算出Z＝arctan((D_b-D_a)/X₁)，

K =

\arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}}),

最后得出倾斜角度

P = Z - K = \arctan ((D_{b} - D_{a}) / X_{1})

- \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}});

由于中心线C₁沿逆时针方向转动，因此接触线80与倾斜后的线激光位移传感器10的连线L₁与水平线S(即初始状态的中心线C)的夹角为角度A₁与P的差的绝对值，因此得出连线L₁与水平线S的夹角为|A₁-P|，从而根据直角三角形计算得出所述接触线80相对倾斜后的线激光位移传感器10的导高值H₁＝L₁*cos(|A₁-P|)；由于线激光位移传感器10的水平距离比倾斜之前的位置增大了H_m，因此倾斜之前(即纠正为竖直状态)的导高值H＝H₁-H_m；由图3可知，H_m实际为线激光位移传感器10与原竖直连线N-N的水平距离；以下为H_m的求值方法：

因此，最终得出纠正后的接触线80的导高值H＝H₁-H_m＝L₁*cos(|A₁-P|)-(|D_b*cosP-D₂|+X₁*sinP)或者H＝H₁-H_m＝L₁*cos(|A₁-P|)-(|D_a*cosP-D₁|+(X₁+X₂)*sinP)，其中

P = \arctan ((D_{b} - D_{a}) / X_{1}) - \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}}) .

当D_a<D₁且D_b<D₂时，所述测量设备整体向内倾斜，连线L₁与水平线S的夹角为|A₁+P|，经过验算，得出倾斜角度

P = \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}}) - \arctan

((D_{b} - D_{a}) / X_{1});

由于在不同情况下P的计算公式正负相反，为统一，可表达为

P = | \arctan ((D_{b} - D_{a}) / X_{1}) - \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}}) |;

最终得出纠正后的接触线80的导高值H＝H₁+H_m＝L₁*cos(|A₁+P|)+(|D_b*cosP-D₂|+X₁*sinP)或者H＝H₁+H_m＝L₁*cos(|A₁+P|)+(|D_a*cosP-D₁|+(X₁+X₂)*sinP)，其中

P = \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}}) - \arctan ((D_{b} - D_{a}) / X_{1}) .

如此，本发明的单轨接触线的导高值测量方法，测出了测量设备处于竖直状态的测量结果，通过对接触线的导高值是否在正常范围中进行判断，一旦发现该导高值超出正常范围，则向列车的中央控制系统发出警报并记录出现问题的位置，以方便维护人员维修。

可以理解地，为计算方便，可设置X₁＝X₂。另外，为避免轨道梁上出现照射盲点而导致第一点激光位移传感器20或第二点激光位移传感器30无法测量，所述测量设备还包括安装在列车上对应第一点激光位移传感器20或者第二点激光位移传感器30的水平面的位置(如第一点激光位移传感器20或者第二点激光位移传感器30前方或者后方)的备用点激光位移传感器，以保证一旦第一点激光位移传感器20或第二点激光位移传感器30测量不到数据时采用备用的点激光位移传感器的数据。

本发明通过列车上安装的线激光位移传感器以对接触线的导高值进行监控，并通过第一点激光位移传感器、第二点激光位移传感器进行倾斜纠正，使得列车可以实时测量接触线的导高值，保证了列车的运行正常以及维修方便。

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本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。

Claims

1.一种单轨接触线的导高值测量方法，用于通过设备测量轨道梁上的接触线相对轨道梁走行面的实时水平距离差，即导高值，其中轨道梁的走行面中部设有凹槽，所述接触线设置在该凹槽中；其特征在于，该单轨接触线的导高值测量方法包括如下步骤：

P = \arctan

((D_{b} - D_{a}) / X_{1}) - \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}});

P = \arcsin ((D_{2} - D_{1}) / \sqrt{X_{1}^{2} + {(D_{b} - D_{a})}^{2}}) - \arctan ((D_{b} - D_{a}) / X_{1}) .

2.如权利要求1所述的单轨接触线的导高值测量方法，其特征在于：所述连线N-N呈竖直延伸。

3.如权利要求1或2所述的单轨接触线的导高值测量方法，其特征在于：所述X₁＝X₂。

4.如权利要求1所述的单轨接触线的导高值测量方法，其特征在于：所述测量设备还包括安装在列车上对应第一点激光位移传感器或者第二点激光位移传感器的水平面的位置的备用点激光位移传感器。