CN105818694A - 一种弓网接触压力自适应调节方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种弓网接触压力自适应调节方法、装置和系统，其中，该方法包括：获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；当所述受电弓到达隧道入口时，控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值；当所述受电弓完全通过隧道入口时，向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值；当所述受电弓到达隧道出口时，再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值；当所述受电弓完全通过隧道出口时，再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值，从而保证了电力机车安全通过隧道。

Description

一种弓网接触压力自适应调节方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及电气化轨道交通技术领域，更具体地说，涉及一种弓网接触压力自适应调节方法、装置和系统。

背景技术

在电气化铁道中，接触网是指架设在轨道上方沿线向电力机车提供电能的电力传输网，受电弓是电力机车从接触网上取得电能的重要电气部件。

受电弓安装在电力机车车顶上，在电力机车静止状态下利用受电弓气囊驱动完成升降动作，具体为：在电力机车运行前，对受电弓气囊充入一定量的压缩空气使受电弓气囊充气膨胀后带动受电弓上升，实现弓网接触，弓网接触压力的大小取决于受电弓气囊内压力的大小；在电力机车停车后，通过对受电弓气囊放气使受电弓下落，实现弓网脱离。

其中，弓网接触压力大小对电机机车安全运行至关重要，主要体现在：在电力机车运行起来后，受电弓与接触网保持滑动接触，较大的弓网接触压力会造成受电弓磨耗严重，影响受电弓使用寿命；过小的弓网接触压力会造成弓网接触不良，甚至出现火花、拉弧等现象，导致弓网接触点烧毁，不仅影响受电弓使用寿命，所产生的电磁辐射还会对电力机车上的电器设备产生电磁干扰。因此，在电力机车运行前必须要对受电弓气囊内压力大小进行准确设定。

但是，随着电力机车运行速度的不断提高，隧道空气动力效应对弓网接触压力的影响越来越大，产生的结果是：在受电弓到达隧道入口时，弓网接触压力突然增大，且一直持续到受电弓完全通过隧道入口时才会回落至正常值；在受电弓到达隧道出口时，弓网接触压力又突然降低，且一直持续到受电弓完全通过隧道出口时才会回升至正常值。也就是说，事先设定好的弓网接触压力会在受电弓进出隧道时发生跳变，导致电机机车在进出隧道时很容易发生故障。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种弓网接触压力自适应调节方法、装置和系统，以保证电力机车安全通过隧道。

一种弓网接触压力自适应调节方法，包括：

获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；

当所述受电弓到达隧道入口时，控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值；其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力；

当所述受电弓完全通过隧道入口时，向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值；

当所述受电弓到达隧道出口时，再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值；其中，所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力；

当所述受电弓完全通过隧道出口时，再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值。

其中，所述第一给定值和所述第二给定值的大小均是根据如下两个函数关系联合计算得到：

在受电弓气囊内压力恒定的情况下，弓网接触压力、电力机车当前的运行速度、隧道截面积以及隧道长度之间存在的函数关系；

在不受隧道空气动力效应影响的情况下，受电弓气囊内压力与弓网接触压力之间存在的函数关系。

其中，所述控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值，包括：

控制受电弓气囊以第一预设流速对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值，所述预设流速的大小取决于所述第一给定值的大小。

其中，所述向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值，包括：

以第二预设流速向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值。

其中，所述再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值，包括：

控制受电弓气囊以第三预设流速对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值，所述预设流速的大小取决于所述第二给定值的大小。

其中，所述再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值，包括：

以第四预设流速向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值。

一种弓网接触压力自适应调节装置，包括：

获取单元，用于获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；

第一放气单元，用于在所述受电弓到达隧道入口时，控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值；其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力；

第一充气单元，用于在所述受电弓完全通过隧道入口时，向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值；

第二充气单元，用于在所述受电弓到达隧道出口时，再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值；其中，所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力；

第二放气单元，用于在所述受电弓完全通过隧道出口时，再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值。

其中，所述第一给定值和所述第二给定值的大小均是根据如下两个函数关系联合计算得到：

在受电弓气囊内压力恒定的情况下，弓网接触压力、电力机车当前的运行速度、隧道截面积以及隧道长度之间存在的函数关系；

在不受隧道空气动力效应影响的情况下，受电弓气囊内压力与弓网接触压力之间存在的函数关系。

一种弓网接触压力自适应调节系统，包括：

受电弓气囊；

存储有压缩空气的风缸；

连接所述风缸和所述受电弓气囊的气体流通管路；

设置在所述气体流通管路上的电控阀；

气囊压力检测模块，用于测量受电弓气囊内压力；

与所述受电弓气囊相连的排气装置；

与所述电控阀和所述排气装置相连的控制器，用于获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；当所述受电弓到达隧道入口时，启动所述排气装置，直至所述气囊压力检测模块的测量值从初始值降至第一给定值时关闭所述排气装置；当所述受电弓完全通过隧道入口时，控制所述电控阀打开，直至所述气囊压力检测模块的测量值从所述第一给定值回升至所述初始值时关闭所述电控阀；当所述受电弓到达隧道出口时，再次控制所述电控阀打开，直至所述气囊压力检测模块的测量值从所述初始值升至第二给定值时关闭所述电控阀；当所述受电弓完全通过隧道出口时，再次启动所述排气装置，直至所述气囊压力检测模块的测量值从所述第二给定值回落至所述初始值时关闭所述排气装置；

其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力；所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力。

可选地，所述气体流通管路内还设置有过滤网。

从上述的技术方案可以看出，本发明在电力机车进出隧道过程中，通过动态调节受电弓气囊内压力来抵消掉隧道空气动力效应对弓网接触压力的影响，使得弓网接触压力可以始终保持在正常值不变，从而保证了电力机车安全通过隧道。

附图说明

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本发明实施例公开的一种弓网接触压力自适应调节方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种弓网接触压力自适应调节装置结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种弓网接触压力自适应调节系统结构示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

参见图1，本发明实施例公开了一种弓网接触压力自适应调节方法，以保证电力机车安全通过隧道，包括：

步骤101：获取电力机车的受电弓相对隧道的位置。

由于受电弓在电力机车上的位置是固定不变的，那么确定出电力机车相对隧道的位置，也就确定出了电力机车的受电弓相对隧道的位置。其中，电力机车相对隧道的位置可以利用电力机车定位系统结合电力机车LKJ/ATP系统来确定，具体的：所述电力机车LKJ/ATP系统用于监测电力机车当前的运行速度、行车线路中隧道入口和出口的里程数等，所述电力机车定位系统用于定位电力机车的地理位置信息，将两系统结合即可确定出电力机车相对隧道的位置。

步骤102：当所述受电弓到达隧道入口时，控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值，其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力。

电力机车满足如下两种函数关系：

对应关系1：在不受隧道空气动力效应影响的情况下，受电弓气囊内压力与弓网接触压力之间存在函数关系，受电弓气囊内压力变化直接影响着弓网接触压力的大小；

对应关系2：在受电弓气囊内压力恒定的情况下，弓网接触压力、电力机车当前的运行速度、隧道截面积以及隧道长度之间存在函数关系。

若始终保持受电弓气囊内压力不变，则当电力机车的受电弓到达隧道入口时，弓网接触压力会突然增大，且一直持续到受电弓完全通过隧道入口，影响电力机车行车安全。对此，本实施例基于所述对应关系1，在电力机车的受电弓到达隧道入口时通过降低受电弓气囊内压力来使弓网接触压力保持在正常值。

在电力机车的受电弓到达隧道入口时应保持的受电弓气囊内压力大小可以通过如下方式计算得到：首先，根据电力机车当前的运行速度、隧道截面积以及隧道长度，利用对应关系2计算得到当前的弓网接触压力；再根据对应关系1计算得到当前应满足的受电弓气囊内压力，也就是所述第一给定值。

其中，在不同工况下，所述第一给定值的大小也不同，那么在控制受电弓气囊对外放气时，可以根据所述第一给定值的大小对受电弓气囊对外放气的流速进行不同设置。对应的所述第一给定值越大，就适当增大受电弓气囊对外放气的流速，以加快放气速度。

步骤103：当所述受电弓完全通过隧道入口时，向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值；

当所述受电弓完全通过隧道入口时，隧道空气动力效应对弓网接触压力造成的影响也随之消除，此时需要将受电弓气囊内压力恢复至初始值，以保证弓网接触压力可以维持在正常值。

其中，在向受电弓气囊充气时，为加快充气速度，也可以根据所述第一给定值的大小对受电弓气囊充气的流速进行不同设置。步骤102中的放气流速与步骤103中的充气流速可以设置为同一值。

步骤104：当所述受电弓到达隧道出口时，再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值；其中，所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力。

当电力机车的受电弓到达隧道出口，若仍将受电弓气囊内压力保持在初始值，则弓网接触压力会突然增大，且一直持续到受电弓完全通过隧道出口，影响电力机车行车安全，因此本实施例在电力机车的受电弓到达隧道出口时通过增大受电弓气囊内压力来使弓网接触压力保持在正常值。所述第二给定值的计算方法与所述第一给定值的计算方法同理，此处不再赘述。

在步骤104中，所述再次向受电弓气囊充气，可以是：控制受电弓气囊以预设流速对外放气，以加快充气速度。

步骤105：当所述受电弓完全通过隧道出口时，再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值。

当所述受电弓完全通过隧道出口时，隧道空气动力效应对弓网接触压力造成的影响也随之消除，此时需要将受电弓气囊内压力恢复至初始值，以保证弓网接触压力仍可以维持在正常值。

在步骤105中，所述再次控制受电弓气囊对外放气，可以是以预设流速向受电弓气囊充气，以加快充气速度，该预设流速可以与步骤104中的放气流速设置为同一值。

由上述描述可以看出，本实施例在电力机车进出隧道过程中，通过动态调节受电弓气囊内压力来抵消掉隧道空气动力效应对弓网接触压力的影响，使得弓网接触压力可以始终保持在正常值不变，从而保证了电力机车安全通过隧道。

参见图2，本发明实施例还公开了一种弓网接触压力自适应调节装置，以保证电力机车安全通过隧道，包括：

获取单元100，用于获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；

第一放气单元200，用于在所述受电弓到达隧道入口时，控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值；其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力；

第一充气单元300，用于在所述受电弓完全通过隧道入口时，向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值；

第二充气单元400，用于在所述受电弓到达隧道出口时，再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值；其中，所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力；

第二放气单元500，用于在所述受电弓完全通过隧道出口时，再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值。

其中，所述第一给定值和所述第二给定值的大小均是根据如下两个函数关系联合计算得到：

在受电弓气囊内压力恒定的情况下，弓网接触压力、电力机车当前的运行速度、隧道截面积以及隧道长度之间存在的函数关系；

在不受隧道空气动力效应影响的情况下，受电弓气囊内压力与弓网接触压力之间存在的函数关系。

参见图3，本发明实施例还公开了一种弓网接触压力自适应调节系统，以保证电力机车安全通过隧道，包括：

受电弓气囊100；

存储有压缩空气的风缸200；

连接风缸100和受电弓气囊200的气体流通管路300；

设置在气体流通管路300上的电控阀400(电控阀400打开后，风缸200内的压缩空气通过气体流通管路300流入受电弓气囊100中)；

气囊压力检测模块500，用于测量受电弓气囊100内压力；

与受电弓气囊100相连的排气装置600，用于释放受电弓气囊100内的压缩空气，可以采用电控阀；

与电控阀400和排气装置600相连的控制器700，用于获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；当所述受电弓到达隧道入口时，启动排气装置600，直至气囊压力检测模块500的测量值从初始值降至第一给定值时关闭排气装置600；当所述受电弓完全通过隧道入口时，控制电控阀400打开，直至气囊压力检测模块500的测量值从所述第一给定值回升至所述初始值时关闭电控阀400；当所述受电弓到达隧道出口时，再次控制电控阀400打开，直至气囊压力检测模块500的测量值从所述初始值升至第二给定值时关闭电控阀400；当所述受电弓完全通过隧道出口时，再次启动排气装置600，直至气囊压力检测模块500的测量值从所述第二给定值回落至所述初始值时关闭排气装置600；

其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力；所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力。

可选地，气体流通管路300内还设置有过滤网，用于对风缸200压缩空气中的水、油和灰尘等杂质，保证系统控制上的准确性。

综上所述，本发明在电力机车进出隧道过程中，通过动态调节受电弓气囊内压力来抵消掉隧道空气动力效应对弓网接触压力的影响，使得弓网接触压力可以始终保持在正常值不变，从而保证了电力机车安全通过隧道。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种弓网接触压力自适应调节方法，其特征在于，包括：

获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；

当所述受电弓到达隧道入口时，控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值；其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力；

当所述受电弓完全通过隧道入口时，向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值；

当所述受电弓到达隧道出口时，再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值；其中，所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力；

当所述受电弓完全通过隧道出口时，再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一给定值和所述第二给定值的大小均是根据如下两个函数关系联合计算得到：

在受电弓气囊内压力恒定的情况下，弓网接触压力、电力机车当前的运行速度、隧道截面积以及隧道长度之间存在的函数关系；

在不受隧道空气动力效应影响的情况下，受电弓气囊内压力与弓网接触压力之间存在的函数关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值，包括：

控制受电弓气囊以第一预设流速对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值，所述预设流速的大小取决于所述第一给定值的大小。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值，包括：

以第二预设流速向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值，包括：

控制受电弓气囊以第三预设流速对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值，所述预设流速的大小取决于所述第二给定值的大小。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值，包括：

以第四预设流速向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值。

7.一种弓网接触压力自适应调节装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；

第一放气单元，用于在所述受电弓到达隧道入口时，控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从初始值降至第一给定值；其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力；

第一充气单元，用于在所述受电弓完全通过隧道入口时，向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述第一给定值回升至所述初始值；

第二充气单元，用于在所述受电弓到达隧道出口时，再次向受电弓气囊充气，直至受电弓气囊内压力从所述初始值升至第二给定值；其中，所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力；

第二放气单元，用于在所述受电弓完全通过隧道出口时，再次控制受电弓气囊对外放气，直至受电弓气囊内压力从所述第二给定值回落至所述初始值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一给定值和所述第二给定值的大小均是根据如下两个函数关系联合计算得到：

在受电弓气囊内压力恒定的情况下，弓网接触压力、电力机车当前的运行速度、隧道截面积以及隧道长度之间存在的函数关系；

在不受隧道空气动力效应影响的情况下，受电弓气囊内压力与弓网接触压力之间存在的函数关系。

9.一种弓网接触压力自适应调节系统，其特征在于，包括：

受电弓气囊；

存储有压缩空气的风缸；

连接所述风缸和所述受电弓气囊的气体流通管路；

设置在所述气体流通管路上的电控阀；

气囊压力检测模块，用于测量受电弓气囊内压力；

与所述受电弓气囊相连的排气装置；

与所述电控阀和所述排气装置相连的控制器，用于获取电力机车的受电弓相对隧道的位置；当所述受电弓到达隧道入口时，启动所述排气装置，直至所述气囊压力检测模块的测量值从初始值降至第一给定值时关闭所述排气装置；当所述受电弓完全通过隧道入口时，控制所述电控阀打开，直至所述气囊压力检测模块的测量值从所述第一给定值回升至所述初始值时关闭所述电控阀；当所述受电弓到达隧道出口时，再次控制所述电控阀打开，直至所述气囊压力检测模块的测量值从所述初始值升至第二给定值时关闭所述电控阀；当所述受电弓完全通过隧道出口时，再次启动所述排气装置，直至所述气囊压力检测模块的测量值从所述第二给定值回落至所述初始值时关闭所述排气装置；

其中，所述第一给定值是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道入口时仍保持不变所需要的受电弓气囊内压力；所述第二给定值就是为保证弓网接触压力在所述受电弓到达隧道出口时仍保持在正常值所需要的受电弓气囊内压力。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述气体流通管路内还设置有过滤网。