CN107421477A - 一种接触网补偿器信息采集方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明给出一种接触网补偿器信息采集方法及装置，所述方法包括：采集接触网补偿器补偿绳移动信息；通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器。克服了现有技术存在的不能在恶劣环境下可靠工作、实现复杂、成本高和功耗大这些缺点中的至少一种。可全天候工作，功耗低，布设简单。
Description
技术领域
本发明涉及供电接触网检测领域，尤其涉及一种接触网补偿器信息采集方法及装置。
背景技术
接触网补偿器是自动调节接触线和承力索张力的补偿机构及其制动装置的总称。
当温度变化时，线索受温度变化的影响热胀冷缩出现伸长或缩短。由于在锚段两端线索下锚处安装了补偿器，在其坠砣串重力的作用下，能够自动调整线索的张力并保持线索弛度满足技术要求，从而使接触悬挂的稳定性与弹性得到了改善，提高了接触网运营质量。
补偿器由补偿滑轮、补偿绳、杵环杆、坠砣杆、坠砣块及连接零件组成。补偿滑轮分为定滑轮和动滑轮（构造相同），定滑轮改变受力方向，动滑轮除改变受力方向外还可省力和移动位置。滑轮一般都装有轴承。
偿器串接在锚段内线索两端与支柱固定处，根据接触悬挂类型的不同有不同的补偿器结构。
补偿器靠坠砣串的重力使线索的张力保持平衡。当温度变化时，线索的伸缩使坠砣串上升和降，当坠砣串升降超出允许范围时，如下降过多使坠砣串底面接触地面或上升过多使坠砣杆耳环孔卡在定滑轮槽中，都会使补偿器失去补偿作用。因此用补偿器的a 、b值来限定坠砣串的升降范围。
接触网锚段在下述因素作用下会出现偏移：1）中心锚结固定点两侧的张力不平衡导致锚段偏移；2）锚段内路基倾斜导致接触悬挂重量倾斜分布；3）风力或受电弓的冲击。
接触网锚段偏移会产生如下危害：破坏了接触悬挂的弹性性能，不利于高速受流；易造成受电弓脱弓或钻弓事故，因为锚段偏移会导致腕臂偏移，导致定位点的拉出值（“之”字值）改变；腕臂的严重偏移会导致承力索与接地物之间的距离不够而引起放电，造成馈电侧的断路器动作和承力索端断线等严重的接触网事故。
中心锚结，一般布置原则是使中心锚结固定点两侧线索的张力尽量相等，并尽可能靠近锚段中部。在特殊情况下，锚段长度较短时,可不设中心锚结，将锚段一端硬锚，另一端线索安装补偿器，此时的硬锚就相当于中心锚结。
在专利申请领域，针对接触网补偿器的检测，出现如下方法或装置：
申请号为CN201420633599.8，发明名称为“一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置”给出的装置由检测部分及后处理部分组成，检测部分为加速度传感器，安装于接触网坠砣上，且加速度传感器的应变方向垂直于坠砣的上表面；后处理部分由微处理器、显示单元组成，微处理器分别与显示单元、加速度传感器连接。
申请号为CN201621160956.9，发明名称为“铁路接触网张力补偿装置监测系统”给出的装置包括外壳，外壳上安装有电路板和电源，电源与电路板相连，电源用于给电路板供电，上述电路板上设有传感器、信号采集处理模块和无线传输模块；上述信号采集处理模块包括信号调理电路、模数转换电路和MCU模块。本实用新型的有益效果为：测距传感器和温度传感器经过信号调理电路和模数转换电路传输，进而使得信号传输的噪音更小，进而使得张力补偿装置的监测效果更好。
申请号为CN201620828264.0，发明名称为“接触网锚段张力状态监测装置”给出的装置包括包括支柱、控制盒与接触网张力补偿器，其特征在于：接触网张力补偿器安装反射板，接触网张力补偿器上方安装激光探头，激光探头和反射板对应设置，激光探头通过线路连接控制盒，控制盒设置电源装置。
申请号为CN201510001019.2，发明名称为"高铁接触网线索空间几何状态参数检测方法"公开了一种使用激光测距仪来测量接触网线索及重点设备机械几何参数数值；分别从温度变化导致线索变化量，接触线偏移随风速变化情况，不同时速列车通过时接触线摩擦偏移，掌握各种外界条件下接触网几何参数变化规律；建立电化学极化控制条件下空气中接触网腐蚀速率的理论模型，对其耐久性进行研究，形成综合评估系统；
现有技术存在的缺点包括：
申请号为CN201420633599.8，发明名称为“一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置”给出的在接触网坠砣上安装加速度传感器的方法，不能识别补偿棘轮卡死故障，因为补偿棘轮正常动作和补偿棘轮被卡死这两种情况下坠砣张力是相同的。
申请号为CN201621160956.9，发明名称为“铁路接触网张力补偿装置监测系统”给出的基于测距的装置，以及申请号为CN201620828264.0，发明名称为“接触网锚段张力状态监测装置”给出的基于激光测距的装置，虽然简单直观，但是不能在沙尘冰雪或烈日下可靠工作，不能实现全天候可靠检测，也不具备判断接触悬挂或锚段是否偏移的功能。
申请号为CN201510001019.2，发明名称为"高铁接触网线索空间几何状态参数检测方法"给出的接触网偏移检测，实现复杂，而且由于使用光学手段检测，不具备全天候检测的能力。
本发明给出一种锚段偏移识别方法及装置，用于克服现有技术存在的不能在恶劣环境下可靠工作、实现复杂、没有利用接触网补偿器动作信息识别接触悬挂状态这些缺点中的至少一种。
发明内容
本发明给出一种接触网补偿器信息采集方法及装置，用于克服现有技术存在的不能在恶劣环境下可靠工作、实现复杂、成本高和功耗大这些缺点中的至少一种。可全天候工作，功耗低，布设简单。
本发明给出一种接触网补偿器信息采集方法,包括如下步骤：
采集接触网补偿器补偿绳移动信息；
通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器。
本发明给出一种接触网补偿器信息采集装置,包含如下模块：
补偿绳移动信息采集模块，无线电发送模块；其中，
补偿绳移动信息采集模块，用于采集接触网补偿器补偿绳移动信息，包括摩擦驱动传感器子模块；
无线电发送模块，用于通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器，包括调制电路、射频放大电路和天线；
其中，
补偿绳移动信息采集模块通过数据传输接口将补偿绳移动信息发送给无线电发送模块。
本发明实施例给出的方法及装置，可以克服现有技术存在的不能在恶劣环境下可靠工作、实现复杂、成本高和功耗大这些缺点中的至少一种。可全天候工作，功耗低，布设简单。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
图1为本发明实施例给出的一种接触网补偿器信息采集方法流程图；
图2为本发明实施例给出的一种接触网补偿器信息采集装置组成示意图；
图3为本发明实施例给出的一种接触网补偿器信息采集装置结构布局示意图。
实施例
本发明给出一种接触网补偿器信息采集方法及装置，用于克服现有技术存在的不能在恶劣环境下可靠工作、实现复杂、成本高和功耗大这些缺点中的至少一种。可全天候工作，功耗低，布设简单。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
下面结合附图，对本发明提供的一种接触网补偿器信息采集方法举例、装置举例加以说明。
实施例一，一种接触网补偿器信息采集方法举例
参见图1所示，本发明提供的一种接触网补偿器信息采集方法实施例,包括如下步骤：
步骤S110，采集接触网补偿器补偿绳移动信息；
步骤S120，通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器。
本实施例中，所述接触网补偿器的补偿轮包括棘轮、滑轮和鼓轮中的任一种；
所述补偿轮通过竖向补偿绳和连接件与坠砣直接连接。
本实施例中，所述位于网络侧的处理器包括无线接入网内的数据处理节点、公网内的数据处理节点、专网内的数据处理节点或可接入无线接入网的车载数据处理节点中的任一种；
所述位于下锚现场的数据处理器包括可接入所述无线信道的车载数据处理节点和、可接入所述无线信道的便携终端节点和可接入所述无线信道的个人智能手机中的任一种。
本实施例中，接触网所处状态包括接触悬挂所处的张力补偿状态和接触悬挂的物理位置状态；
其中，所述接触悬挂所处的张力补偿状态包括接触网补偿器补偿轮是否正常动作和接触网补偿器坠砣是否正常动作中的至少一种状态；
所述接触悬挂的物理位置状态包括接触网接触线是否断线、接触网承力索是否断开、接触网悬挂是否窜动、接触网锚段是否偏移和接触网中心锚结是否故障中的至少一种状态。
本实施例所述的接触网补偿器的补偿轮，其在平衡状态下的位置不随补偿绳的伸缩而改变，为定滑轮、定棘轮或定鼓轮。
所述定滑轮、定棘轮或定鼓轮在概念上与动滑轮、动棘轮或动鼓轮相对应，动滑轮、动棘轮或动鼓轮的空间位置随补偿绳的伸缩而改变。
所述接触网补偿器的补偿轮在坠砣的拉力与接触线热胀冷缩产生的张弛力作用下发生转动，或在坠砣的拉力与承力索热胀冷缩产生的张弛力作用下发生转动，补偿轮的这种转动是补偿器进行温度补偿的核心动作。
实际系统中，除了温度变化导致补偿轮的转动之外，锚段偏移、接触悬挂窜动和中心锚结故障都会导致接触网补偿器的补偿轮的异常转动，这种异常转动信息可用于判断锚段是否偏移、接触悬挂是否窜动和中心锚结是否出现故障。
本实施例中，补偿轮悬挂体包括补偿轮本体的框架、将补偿轮本体的框架悬挂至承锚支柱的双环杆和将补偿轮本体的框架悬挂至承锚支柱的缆索中的任一种。
具体地，所述补偿绳移动信息包括补偿绳沿其长度方向的移动长度和移动方向中的至少一种信息。
补偿绳沿其长度方向的移动包括对接触线或承力索的张力补偿过程中出现的正常移动；以及
补偿绳沿其长度方向的移动包括对接触线或承力索出现断线状态时的异常移动。
本实施例给出的方法，其中，
所述采集补偿绳移动信息，包括：
使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的移动长度和移动方向中的至少一种信息。
具体地，所述摩擦驱动传感器包括利用补偿绳在其长度方向的移动产生的摩擦力获取工作动力的传感器，所述摩擦驱动传感器包括转动式摩擦驱动传感器和移动式摩擦驱动传感器中的任一种。
本实施例给出的方法，其中，
所述使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的移动长度和移动方向中的至少一种信息，包括：
将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在补偿绳的表面以获取工作动力。
具体地，所述将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在补偿绳的表面将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在补偿绳的表面以获取工作动力，包括：
将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在承力索或接触线补偿绳的表面，在补偿绳沿其长度方向移动时，利用补偿绳与摩擦轮之间的摩擦力获取摩擦驱动传感器所需要的工作动力。
具体地，所述摩擦驱动传感器包括在摩擦力的作用下而转动的旋转电位器、旋转数字编码器和圆容栅角度编码器中的任一种。
所述圆容栅角度编码器包括容栅旋转编码器，容栅旋转编码器分动栅和静栅二部分，都为精密加工的印刷电路板。动栅上有发射极和接收极，在发射极和接收极之间有屏蔽极，避免发射极到接收极之间的直接电容耦合。静栅上有反射极和屏蔽极，反射极与屏蔽极的宽度一致，屏蔽极需可靠接地。
旋转数字编码器包括数字旋转编码器、旋钮编码器和数字旋转编码开关中的任一种；其最小电流可达1μA，可360度旋转。
优选地，将承力索或接触线补偿绳的防磨滑轮作为所述摩擦轮挤压在补偿绳的表面获取工作动力；
更优选地，将防磨滑轮即作为承力索补偿绳防摩擦使用，又作为摩擦驱动传感器包含的摩擦轮使用。
在实际系统中，补偿器处接触线双环杆与承力索补偿绳间往往会出现摩擦，为了防止该摩擦的出现，现场往往采取在承力索补偿绳上装防磨滑轮的办法，承力索防磨滑轮要求尽量靠近接触线双环杆又不与双环杆发生卡滞。
本实施例中，所述使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的长度变化，使用补偿绳的长度变化确定补偿轮的转动角度信息和转动方向信息中的至少一种，或直接使用摩擦驱动传感器获取的补偿绳长度变化信息作为补偿轮转动信息使用。
实际应用中，通过将摩擦驱动传感器的摩擦轮挤压在补偿绳上直接获取补偿绳的长度变化；或
通过将摩擦驱动传感器的摩擦轮挤压在限制管上间接获取补偿绳的长度变化。
本实施例给出的方法，还包括补偿绳移动标定值采集方法，具体包括如下步骤：
使用激光测距、声学测距、摄影测、距毫米波测距和摩擦驱动传感器测量中的任一种获取补偿绳移动量的标定基准值。
本实施例中，摩擦驱动传感器包括由补偿绳产生的摩擦力驱动的转动电位器、转动编码器和圆容栅角度传感器中的任一种。
本实施例中，获取补偿绳移动量的标定基准值包括：
使用测距模块获取位置基准点与坠砣间的相对距离。
具体地，所述位置基准点为相对于坠砣静止的点位，位置基准点的点位的一种具体的实现方式为：
对应于非移动式激光测距、声学测距和毫米波测距模块，将其安装位置作为位置基准点的点位；或
对应于移动式激光测距、声学测距和毫米波测距模块，将其测距标靶所在位置作为位置基准点的点位。
进一步地，所述非移动式激光测距、声学测距和毫米波测距模块的布设方式，包括以承锚支柱为支撑体布设或以地面基座为支撑体布设，此种布设方式下，将坠砣或随坠砣移动的物体作为测距标靶；
所述移动式激光测距、声学测距和毫米波测距模块的布设方式，包括以坠砣或坠砣抱箍为支撑体布设，此种布设方式下，将安装在承锚支柱上、坠砣限制管上或地面基座上的物体作为测距标靶。
具体地，所述坠砣相对于位置基准点的位置包括坠砣相对于位置基准点的距离和距离变化量中的任一种；通常，通过获取不同时间点或不同温度值对应的距离来得到距离变化量。
本实施例中，使用测距模块获取位置基准点与坠砣间的相对距离，并使用该相对距离对补偿绳移动量进行标定，具体包括如下步骤：
使用第一和第二时间点对应的坠砣相对于位置基准点的距离确定坠砣的距离变化量；使用第一和第二时间点对应的由摩擦驱动传感器测量得到的补偿绳移动量，计算坠砣的距离变化量与由摩擦驱动传感器测量得到的补偿绳移动量间的误差，并对该误差进行补偿；或
使用第一和第二时间点对应的由摩擦驱动传感器获取的补偿绳在其长度方向上的移动量，比较该移动量与实际测量的坠砣的距离变化量确定摩擦驱动传感器的长度计量误差，并对该长度计量误差进行补偿。
本实施例中，使用测距模块获取位置基准点与坠砣间的相对距离，并使用该相对距离对补偿绳移动量进行标定，具体包括如下步骤：
使用第一和第二温度点对应的坠砣相对于位置基准点的距离确定坠砣的距离变化量；使用第一和第二温度点对应的由摩擦驱动传感器测量得到的补偿绳移动量，比较坠砣的距离变化量与由摩擦驱动传感器测量得到的补偿绳移动量间的误差，并对该误差进行补偿；或
使用第一和第二温度点对应的由摩擦驱动传感器获取的补偿绳在其长度方向上的移动量，比较该移动量与实际测量的坠砣的距离变化量确定摩擦驱动传感器的长度计量误差，并对该长度计量误差进行补偿。
本实施例中，使用激光测距、声学测距和毫米波测距中的任一种获取补偿绳移动量的标定基准值，进一步包括：
使用在光学测距窗口内激光测距获取补偿绳的长度或坠砣的位置信息；
使用补偿绳的长度信息或坠砣的位置信息对磁感应传感器、电容传感器和摩擦驱动传感器中任一种的测量值进行标定。
所述光学测量窗口为可以可靠获取激光测距信息的时间窗口或环境窗口；其中，
所述时间窗口包括无强烈日光照射且无冰雪暴雨的时间区间，具体地，所述时间窗口为日落后的时间区间。
所述环境窗口为无烈日直接照射、无冰雪覆盖和无暴雨覆盖的气象窗口。
具体地，所述光学测量窗口的确定方法包括如下至少一种步骤：
使用光电探测器测量环境光强度，当环境光强度低于预定的照度门限时，确定处于光学测量窗口内；以及
使用超声波探测器探测冰雪覆盖，当在预定的距离内无目标回拨出现时，确定处于光学测量窗口内。
本实施例给出的方法，其中，
所述通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器，包括如下至少一种操作：
通过使用NB-IOT(Narrow Band Internat Of Things)技术规范构建的无线信道、使用LoRa(Long Range)技术规范构建的无线信道和使用侧行链路（LTE Sidelink；LTE：LongTerm Evolution）技术规范构建的无线信道中的至少一种，将补偿轮空间位置信息和接触网所处状态中的至少一种发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器。
具体地，所述使用NB-IOT(Narrow Band Internat Of Things)技术规范构建的无线信道，包括在移动运营上运营频谱上构建的NB-IOT信道和在面许可频谱上构建的NB-IOT信道中的任一种。
所述使用LoRa(Long Range)技术规范构建的无线信道，包括从下锚处至车载LoRa无线节点、便携式LoRa无线节点、支持LoRa(Long Range)技术规范构的个人终端和远端LoRa无线节点中的任一种的无线信道。
所述使用侧行链路（LTE Sidelink；LTE：Long Term Evolution）技术规范构建的无线信道，包括从下锚处至车载无线终端、便携式无线测量终端、支持侧行链路（LTESidelink；LTE：Long Term Evolution）技术规范的个人终端中的任一种的无线信道。
所述数据处理器为接触悬挂状态信息处理器，位于锚段现场，包括安装在锚段现场、位于经过锚段现场的车载平台或位于锚段现场的便携式接触网状态信息处装置内中的任一种；和/或
所述数据处理器为接触悬挂状态信息处理器，位于远端，包括位于与公网或专网相连接的计算机服务器或数字信号处理设备内。
本实施例中，所述补偿绳移动信息为使用补偿绳移动标定值标定后的信息。
无本实施例中，无线电发送模块执行的通过无线信道将所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器的操作，包括：
将标定后的补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器；
所述标定后的补偿绳移动信息为使用补偿绳移动标定值采集子模块采集到的补偿绳移动标定值对使用摩擦驱动传感器采集到的补偿绳移动信息进行标定后的补偿绳移动信息。
使用所述摩擦驱动传感器子模块211确定补偿绳移动量，其优点是可以在暴雪、暴雨中不丧失测量功能，而且功耗低，其缺点是会产生累积误差；
为了克服所述累积误差，补偿绳移动信息采集模块210包含还包含补偿绳移动标定值采集子模块212，补偿绳移动标定值采集子模块212使用超声测距、激光测距和毫米波测距中的任一种采集补偿器的坠砣相对于位置基准点的距离，使用该距离对使用摩擦驱动传感器子模块211测量得到的补偿绳移动量进行标定。
图3中，补偿绳移动标定值采集子模块212向位置基准点发送超声测距、激光测距和毫米波测距信号中的任一种信号。
补偿绳移动标定值采集子模块212通过有线接口与补偿绳移动信息采集模块210相连接。
无线电发送模块220向网络侧或下锚现场的数据处理器发送的是经过标定的补偿绳移动信息。
使用摩擦驱动传感器子模块211进行补偿绳移动长度的测量，其工作电流为微安级，而使用超声测距、激光测距和毫米波测距中的任一种，其工作电流为毫安级，因此，相较于使用超声测距、激光测距和毫米波测距中的任一种来采集坠砣位置的检测方法，使用摩擦驱动传感器子模块外加测距标定的方法具有更小的功耗。
实施例二，一种接触网补偿器信息采集装置举例
参见图2所示，本发明提供的一种接触网补偿器信息采集装置实施例,包括：
补偿绳移动信息采集模块210，无线电发送模块220；其中，
补偿绳移动信息采集模块210，用于采集接触网补偿器补偿绳移动信息，包括摩擦驱动传感器子模块211；
无线电发送模块220，用于通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器，包括调制电路、射频放大电路和天线；
其中，
补偿绳移动信息采集模块通过数据传输接口将补偿绳移动信息发送给无线电发送模块。
本实施例中，所述接触网补偿器的补偿轮包括棘轮、滑轮和鼓轮中的任一种；
所述补偿轮通过竖向补偿绳和连接件与坠砣直接连接。
本实施例中，所述位于网络侧的处理器包括无线接入网内的数据处理节点、公网内的数据处理节点、专网内的数据处理节点或可接入无线接入网的车载数据处理节点中的任一种；
所述位于下锚现场的数据处理器包括可接入所述无线信道的车载数据处理节点和、可接入所述无线信道的便携终端节点和可接入所述无线信道的个人智能手机中的任一种。
本实施例中，接触网所处状态包括接触悬挂所处的张力补偿状态和接触悬挂的物理位置状态；
其中，所述接触悬挂所处的张力补偿状态包括接触网补偿器补偿轮是否正常动作和接触网补偿器坠砣是否正常动作中的至少一种状态；
所述接触悬挂的物理位置状态包括接触网接触线是否断线、接触网承力索是否断开、接触网悬挂是否窜动、接触网锚段是否偏移和接触网中心锚结是否故障中的至少一种状态。
本实施例所述的接触网补偿器的补偿轮，其在平衡状态下的位置不随补偿绳的伸缩而改变，为定滑轮、定棘轮或定鼓轮。
所述定滑轮、定棘轮或定鼓轮在概念上与动滑轮、动棘轮或动鼓轮相对应，动滑轮、动棘轮或动鼓轮的空间位置随补偿绳的伸缩而改变。
所述接触网补偿器的补偿轮在坠砣的拉力与接触线热胀冷缩产生的张弛力作用下发生转动，或在坠砣的拉力与承力索热胀冷缩产生的张弛力作用下发生转动，补偿轮的这种转动是补偿器进行温度补偿的核心动作。
实际系统中，除了温度变化导致补偿轮的转动之外，锚段偏移、接触悬挂窜动和中心锚结故障都会导致接触网补偿器的补偿轮的异常转动，这种异常转动信息可用于判断锚段是否偏移、接触悬挂是否窜动和中心锚结是否出现故障。
本实施例中，补偿轮悬挂体包括补偿轮本体的框架、将补偿轮本体的框架悬挂至承锚支柱的双环杆和将补偿轮本体的框架悬挂至承锚支柱的缆索中的任一种。
具体地，所述补偿绳移动信息包括补偿绳沿其长度方向的移动长度和移动方向中的至少一种信息。
补偿绳沿其长度方向的移动包括对接触线或承力索的张力补偿过程中出现的正常移动；以及
补偿绳沿其长度方向的移动包括对接触线或承力索出现断线状态时的异常移动。
本实施例给出的装置，其中，
补偿绳移动信息采集模块，执行采集补偿绳移动信息的操作，具体包括如下操作步骤：
使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的移动长度和移动方向中的至少一种信息。
具体地，所述摩擦驱动传感器包括利用补偿绳在其长度方向的移动产生的摩擦力获取工作动力的传感器，所述摩擦驱动传感器包括转动式摩擦驱动传感器和移动式摩擦驱动传感器中的任一种。
本实施例给出的装置，其中，
补偿绳移动信息采集模块执行的使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的移动长度和移动方向中的至少一种信息的操作，具体包括如下：
将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在补偿绳的表面以获取工作动力。
具体地，所述将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在补偿绳的表面将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在补偿绳的表面以获取工作动力，包括：
将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在承力索或接触线补偿绳的表面，在补偿绳沿其长度方向移动时，利用补偿绳与摩擦轮之间的摩擦力获取摩擦驱动传感器所需要的工作动力。
具体地，所述摩擦驱动传感器包括在摩擦力的作用下而转动的旋转电位器、旋转数字编码器和圆容栅角度编码器中的任一种。
所述圆容栅角度编码器包括容栅旋转编码器，容栅旋转编码器分动栅和静栅二部分，都为精密加工的印刷电路板。动栅上有发射极和接收极，在发射极和接收极之间有屏蔽极，避免发射极到接收极之间的直接电容耦合。静栅上有反射极和屏蔽极，反射极与屏蔽极的宽度一致，屏蔽极需可靠接地。
旋转数字编码器包括数字旋转编码器、旋钮编码器和数字旋转编码开关中的任一种；其最小电流可达1μA，可360度旋转。
优选地，将承力索或接触线补偿绳的防磨滑轮作为所述摩擦轮挤压在补偿绳的表面获取工作动力；
更优选地，将防磨滑轮即作为承力索补偿绳防摩擦使用，又作为摩擦驱动传感器包含的摩擦轮使用。
在实际系统中，补偿器处接触线双环杆与承力索补偿绳间往往会出现摩擦，为了防止该摩擦的出现，现场往往采取在承力索补偿绳上装防磨滑轮的办法，承力索防磨滑轮要求尽量靠近接触线双环杆又不与双环杆发生卡滞。
本实施例中，所述使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的长度变化，使用补偿绳的长度变化确定补偿轮的转动角度信息和转动方向信息中的至少一种，或直接使用摩擦驱动传感器获取的补偿绳长度变化信息作为补偿轮转动信息使用。
实际应用中，通过将摩擦驱动传感器的摩擦轮挤压在补偿绳上直接获取补偿绳的长度变化；或
通过将摩擦驱动传感器的摩擦轮挤压在限制管上间接获取补偿绳的长度变化。
本实施例给出的装置，其中，
补偿绳移动信息采集模块还执行补偿绳移动标定值采集操作，具体包括如下操作步骤：
使用激光测距、声学测距、摄影测、距毫米波测距和摩擦驱动传感器测量中的任一种获取补偿绳移动量的标定基准值。
本实施例中，摩擦驱动传感器包括由补偿绳产生的摩擦力驱动的转动电位器、转动编码器和圆容栅角度传感器中的任一种。
本实施例中，获取补偿绳移动量的标定基准值包括：
使用测距模块获取位置基准点与坠砣间的相对距离。
具体地，所述位置基准点为相对于坠砣静止的点位，位置基准点的点位的一种具体的实现方式为：
对应于非移动式激光测距、声学测距和毫米波测距模块，将其安装位置作为位置基准点的点位；或
对应于移动式激光测距、声学测距和毫米波测距模块，将其测距标靶所在位置作为位置基准点的点位。
进一步地，所述非移动式激光测距、声学测距和毫米波测距模块的布设方式，包括以承锚支柱为支撑体布设或以地面基座为支撑体布设，此种布设方式下，将坠砣或随坠砣移动的物体作为测距标靶；
所述移动式激光测距、声学测距和毫米波测距模块的布设方式，包括以坠砣或坠砣抱箍为支撑体布设，此种布设方式下，将安装在承锚支柱上、坠砣限制管上或地面基座上的物体作为测距标靶。
具体地，所述坠砣相对于位置基准点的位置包括坠砣相对于位置基准点的距离和距离变化量中的任一种；通常，通过获取不同时间点或不同温度值对应的距离来得到距离变化量。
本实施例中，使用测距模块获取位置基准点与坠砣间的相对距离，并使用该相对距离对补偿绳移动量进行标定，具体包括如下步骤：
使用第一和第二时间点对应的坠砣相对于位置基准点的距离确定坠砣的距离变化量；使用第一和第二时间点对应的由摩擦驱动传感器测量得到的补偿绳移动量，计算坠砣的距离变化量与由摩擦驱动传感器测量得到的补偿绳移动量间的误差，并对该误差进行补偿；或
使用第一和第二时间点对应的由摩擦驱动传感器获取的补偿绳在其长度方向上的移动量，比较该移动量与实际测量的坠砣的距离变化量确定摩擦驱动传感器的长度计量误差，并对该长度计量误差进行补偿。
本实施例中，使用测距模块获取位置基准点与坠砣间的相对距离，并使用该相对距离对补偿绳移动量进行标定，具体包括如下步骤：
使用第一和第二温度点对应的坠砣相对于位置基准点的距离确定坠砣的距离变化量；使用第一和第二温度点对应的由摩擦驱动传感器测量得到的补偿绳移动量，比较坠砣的距离变化量与由摩擦驱动传感器测量得到的补偿绳移动量间的误差，并对该误差进行补偿；或
使用第一和第二温度点对应的由摩擦驱动传感器获取的补偿绳在其长度方向上的移动量，比较该移动量与实际测量的坠砣的距离变化量确定摩擦驱动传感器的长度计量误差，并对该长度计量误差进行补偿。
本实施例中，使用激光测距、声学测距和毫米波测距中的任一种获取补偿绳移动量的标定基准值，进一步包括：
使用在光学测距窗口内激光测距获取补偿绳的长度或坠砣的位置信息；
使用补偿绳的长度信息或坠砣的位置信息对磁感应传感器、电容传感器和摩擦驱动传感器中任一种的测量值进行标定。
所述光学测量窗口为可以可靠获取激光测距信息的时间窗口或环境窗口；其中，
所述时间窗口包括无强烈日光照射且无冰雪暴雨的时间区间，具体地，所述时间窗口为日落后的时间区间。
所述环境窗口为无烈日直接照射、无冰雪覆盖和无暴雨覆盖的气象窗口。
具体地，所述光学测量窗口的确定方法包括如下至少一种步骤：
使用光电探测器测量环境光强度，当环境光强度低于预定的照度门限时，确定处于光学测量窗口内；以及
使用超声波探测器探测冰雪覆盖，当在预定的距离内无目标回拨出现时，确定处于光学测量窗口内。
本实施例给出的装置，其中，
无线电发送模块，执行通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器的操作，具体包括如下操作步骤：
通过使用NB-IOT(Narrow Band Internat Of Things)技术规范构建的无线信道、使用LoRa(Long Range)技术规范构建的无线信道和使用侧行链路（LTE Sidelink；LTE：LongTerm Evolution）技术规范构建的无线信道中的至少一种，将补偿轮空间位置信息和接触网所处状态中的至少一种发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器。
具体地，所述使用NB-IOT(Narrow Band Internat Of Things)技术规范构建的无线信道，包括在移动运营上运营频谱上构建的NB-IOT信道和在面许可频谱上构建的NB-IOT信道中的任一种。
所述使用LoRa(Long Range)技术规范构建的无线信道，包括从下锚处至车载LoRa无线节点、便携式LoRa无线节点、支持LoRa(Long Range)技术规范构的个人终端和远端LoRa无线节点中的任一种的无线信道。
所述使用侧行链路（LTE Sidelink；LTE：Long Term Evolution）技术规范构建的无线信道，包括从下锚处至车载无线终端、便携式无线测量终端、支持侧行链路（LTESidelink；LTE：Long Term Evolution）技术规范的个人终端中的任一种的无线信道。
所述数据处理器为接触悬挂状态信息处理器，位于锚段现场，包括安装在锚段现场、位于经过锚段现场的车载平台或位于锚段现场的便携式接触网状态信息处装置内中的任一种；和/或
所述数据处理器为接触悬挂状态信息处理器，位于远端，包括位于与公网或专网相连接的计算机服务器或数字信号处理设备内。
本实施例中，所述补偿绳移动信息为使用补偿绳移动标定值标定后的信息。
无本实施例中，无线电发送模块执行的通过无线信道将所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器的操作，包括：
将标定后的补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器；
所述标定后的补偿绳移动信息为使用补偿绳移动标定值采集子模块采集到的补偿绳移动标定值对使用摩擦驱动传感器采集到的补偿绳移动信息进行标定后的补偿绳移动信息。
使用所述摩擦驱动传感器子模块211确定补偿绳移动量，其优点是可以在暴雪、暴雨中不丧失测量功能，而且功耗低，其缺点是会产生累积误差；
为了克服所述累积误差，补偿绳移动信息采集模块210包含还包含补偿绳移动标定值采集子模块212，补偿绳移动标定值采集子模块212使用超声测距、激光测距和毫米波测距中的任一种采集补偿器的坠砣相对于位置基准点的距离，使用该距离对使用摩擦驱动传感器子模块211测量得到的补偿绳移动量进行标定。
下面结合图3对本发明给出的一种接触网补偿器信息采集装置做进一步说明。
图3中，补偿绳移动标定值采集子模块212向位置基准点发送超声测距、激光测距和毫米波测距信号中的任一种信号。
具体地，参见图3所示，补偿绳移动信息采集模块210包含的补偿绳移动标定值采集子模块212向位随坠砣一起移动的位置基准点发射测距信号340，距信号340为超声测距、激光测距和毫米波测距信号中的任一种信号。
补偿绳移动标定值采集子模块212通过有线接口与补偿绳移动信息采集模块210相连接。
无线电发送模块220向网络侧或下锚现场的数据处理器发送的是经过标定的补偿绳移动信息。
补偿绳移动信息采集模块210包含的摩擦驱动传感器子模块211以挤压方式与补偿绳310的一侧相接触，摩擦驱动传感器子模块211包含的摩擦轮360由支撑臂350提供支撑，支撑臂350为可以在水平面内转动或在水平面内伸缩的支撑体；限位轮摩擦轮320和330用于拢住补偿绳310使其与摩擦轮360之间保持稳定接触，防止在坠砣晃动中与摩擦轮之间脱离接触；摩擦轮360为摩擦驱动传感器子模块211包含的转动电位器、转动编码器和圆容栅编码器中的任一种提供工作动力。
使用摩擦驱动传感器子模块211进行补偿绳移动长度的测量，其工作电流为微安级，而使用超声测距、激光测距和毫米波测距中的任一种，其工作电流为毫安级，因此，相较于使用超声测距、激光测距和毫米波测距中的任一种来采集坠砣位置的检测方法，使用摩擦驱动传感器子模块外加测距标定的方法具有更小的功耗。
本发明实施例提供的方法及装置可以全部或者部分地使用电子技术、无线电传输技术和互联网技术实现；本发明实施例提供的方法，可以全部或者部分地通过软件指令和/或者硬件电路来实现；本发明实施例提供的装置包含的模块或单元，可以采用电子元器件实现。
以上所述，只是本发明的较佳实施方案而已，并非用来限定本发明的保护范围。任何本发明所述领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的保护范围以所附权利要求的界定范围为准。
本发明给出测距方法及装置，克服了现有技术存在的不能在恶劣环境下可靠工作、实现复杂、成本高和功耗大这些缺点中的至少一种。可全天候工作，功耗低，布设简单。
Claims (10)
1.一种接触网补偿器信息采集方法,包括：
采集接触网补偿器补偿绳移动信息；
通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器。
2.如权利要求1所述的方法，其中，
所述采集补偿绳移动信息，包括：
使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的移动长度和移动方向中的至少一种信息。
3.如权利要求2所述的方法，其中，
所述使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的移动长度和移动方向中的至少一种信息，包括：
将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在补偿绳的表面以获取工作动力。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法，还包括补偿绳移动标定值采集方法，具体包括如下步骤：
使用激光测距、声学测距、摄影测、距毫米波测距和摩擦驱动传感器测量中的任一种获取补偿绳移动量的标定基准值。
5.如权利要求1所述的方法， 其中，
所述通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器，包括如下至少一种操作：
通过使用NB-IOT(Narrow Band Internat Of Things)技术规范构建的无线信道、使用LoRa(Long Range)技术规范构建的无线信道和使用LTE Sidelink技术规范构建的无线信道中的至少一种，将补偿轮空间位置信息和接触网所处状态中的至少一种发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器。
6.一种接触网补偿器信息采集装置,包括：
补偿绳移动信息采集模块，无线电发送模块；其中，
补偿绳移动信息采集模块，用于采集接触网补偿器补偿绳移动信息，包括摩擦驱动传感器子模块；
无线电发送模块，用于通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器，包括调制电路、射频放大电路和天线；
其中，
补偿绳移动信息采集模块通过数据传输接口将补偿绳移动信息发送给无线电发送模块。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，
补偿绳移动信息采集模块，执行采集补偿绳移动信息的操作，具体包括如下操作步骤：
使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的移动长度和移动方向中的至少一种信息。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，
补偿绳移动信息采集模块执行的使用摩擦驱动传感器获取补偿绳的移动长度和移动方向中的至少一种信息的操作，具体包括如下：
将摩擦驱动传感器包含的摩擦轮挤压在补偿绳的表面以获取工作动力。
9.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其中，
补偿绳移动信息采集模块还执行补偿绳移动标定值采集操作，具体包括如下操作步骤：
使用激光测距、声学测距、摄影测、距毫米波测距和摩擦驱动传感器测量中的任一种获取补偿绳移动量的标定基准值。
10.根据权利要求6所述的装置， 其中，
无线电发送模块，执行通过无线信道将采集的所述补偿绳移动信息发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器的操作，具体包括如下操作步骤：
通过使用NB-IOT(Narrow Band Internat Of Things)技术规范构建的无线信道、使用LoRa(Long Range)技术规范构建的无线信道和使用侧行链路（LTE Sidelink）技术规范构建的无线信道中的至少一种，将补偿轮空间位置信息和接触网所处状态中的至少一种发送至位于网络侧或下锚现场的数据处理器。
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