CN108267179B - 实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置，主要解决了现有技术中存在的集电靴与接触轨动态检测不到位、存在安全隐患等问题。该装置包括检测主机、高速摄像装置、GPS模块、压力传感器、加速度传感器、距离传感器、电流互感器、信号采集设备、蓄电池、光电转换器和电源及UPS模块。通过上述方案，本发明具有结构简单、安全性能高、定位准确、动态性能参数覆盖全面等优点，在轨道交通领域具有很高的实用价值和推广价值。

Description

实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其是实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置。

背景技术

随着城市轨道交通高速发展，站间距的进一步扩大，为了满足列车运行时的动态受流工况要求，减少集电靴的后期维护，实现列车的动态稳定与可靠地受流。因此，非常有必要进行集电靴与接触轨动态性能研究，为列车的稳定运行提供电源保障。磁浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的主要参数包括集电靴与接触轨之间接触力、滑板垂直于接触轨方向的加速度、底座垂直于接触轨方向的加速度、接触轨动态位移和电缆电流。

研究集电靴与接触轨的动态相互作用的途径主要包括仿真计算和线路实测。仿真计算能模拟既有集电靴与接触轨结构的运行状态，并能改变初始输入和边界条件，预测未知工况的集电靴与接触轨的运行状态。线路实测是最能真实反映集电靴与接触轨的实际运行状态，通过线路实测获取的集电靴与接触轨动态性能参数的可信性最高。

目前，集电靴与接触轨的动态性能测量方式大多针对下部或上部受流系统,尚未涉及侧部受流系统的动态性能测量，例如，申请号为CN201210395977.9的发明创造公布了一种城市轨道交通接触轨检测系统及其检测方法，和申请号为CN201320854208.0的发明创造公布了一种地铁接触轨检测服务车，都仅对接触轨的动态几何位置进行测量，而并未涉及集电靴与接触轨的动态性能测量。另外，申请号为CN201210074704.4的发明创造公布了一种中低速磁悬浮列车集电靴状态监测设备，也仅实现集电靴与接触轨之间接触力、电压电流测量和集电靴横向加速度测量，其不足之处在于，第一，采用轨枕测速定位装置，借助车辆定位信号，与车内设备进行通信，其定位存在偏差；第二，所有检测元件均通过信号线连接传感器，未进行高低压隔离，在很大程度上存在感应电压，存在安全隐患，严重时，影响行车安全；第三，此检测设备未能涉及接触轨的位置的检测，无法获得接触轨动态位移量。

为此，需要设计一种实时检测中低速悬浮列车集电靴与接触轨动态性能的装置，将动态性能参数纳入管控中，以便及时发现薄弱环节，为后期维护提供保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置，主要解决现有技术中存在的集电靴与接触轨动态检测不到位，存在安全隐患等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置，包括检测主机、高速摄像装置、GPS模块、压力传感器、加速度传感器、距离传感器、电流互感器、信号采集设备、蓄电池、光电转换器和电源及UPS模块；所述光电转换器、信号采集设备和蓄电池均固定在底座上，并且在底座上还设置有用于安装高速摄像装置的固定板。

进一步地，所述检测主机分别与高速摄像装置、GPS模块、光电转换器和电源及UPS模块连接。所述检测主机提取高速摄像装置拍摄的实时画面，用于提供远程监测记录。

进一步地，所述压力传感器安装在集电靴的托架底部、且支撑板顶部，用于检测集电靴与接触轨之间的接触的压力值。

进一步地，所述加速度传感器包括安装在托架底部、用于测量滑板垂直于接触轨方向的加速度的滑板加速度传感器，以及安装在底座上、用于测量集电靴的底座垂直于接触轨方向的加速度的底座加速度传感器。

进一步地，所述距离传感器采用激光反射测距，并且该距离传感器固定在底座上且垂直于接触轨，用于检测接触轨动态位移。

进一步地，所述电流互感器套设在集电靴高压电缆上，用于检测集电靴高压电缆直流电流。

进一步地，所述压力传感器、滑板加速度传感器、底座加速度传感器、距离传感器和电流互感器分别与信号采集设备电气连接，并汇集压力传感器、滑板加速度传感器、底座加速度传感器、距离传感器和电流互感器采集的信号。所述光电转换器连接在信号采集设备和检测主机之间，用于将信号采集设备汇集后的信号进行隔离处理，并采用光纤传输至检测主机，用于在检测主机内生成集电靴与接触轨的动态性能参数表。

进一步地，所述蓄电池与信号采集设备连接，用于向信号采集设备提供电源。

进一步地，所述GPS模块安装在滑板正上方的车体上，用于集电靴实时定位，实现列车测试和故障准确定位。

进一步地，所述高速摄像装置安装在固定板上，用于实时拍摄集电靴与接触轨的画面，并将该画面传输反馈给检测主机。

更进一步地，所述高速摄像装置为自带LED夜间拍摄辅助光源的摄像头。

更进一步地，所述支撑板、底座和固定板均采用耐高温高强度的环氧绝缘板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过高速摄像装置、压力传感器、加速度传感器、距离传感器、电流互感器和GPS模块的设置，实现集电靴与接触轨的动态性能检测，其检测覆盖全面，即集电靴与接触轨之间接触力、滑板垂直于接触轨方向的加速度、底座垂直于接触轨方向的加速度、接触轨动态位移和电缆电流。而且，在原有设备的基础上，改造较为方便，其结构简单，使用方便，获得一目了然的动态性能参数。

(2)本发明优选设置光电转换器，并通过光纤传输至主机，如此一来，既能解决感应电压的问题，使传输更安全，而且采用光信号传输，其抗干扰能力明显增强，为获取准确的动态性能参数提供保障。

(3)本发明在固定板上巧妙设置自带LED光源的高速摄像装置，不仅能提供集电靴与接触轨实时画面，便于运行状态掌控，而且在夜间行车也能拍摄清晰的画面。

(4)本发明通过新增GPS模块，实现列车测试和故障准确定位，缩短查找故障的时间，为后期维护提供保障，如此一来，也能缩短列车归入调度的时间。通过动态性能检测，可实现列车运行工况的预测，在故障时，也能快速、准确地查找故障点，进而，实现全方面监管。

(5)本发明的支撑板、底座和固定板均采用耐高温高强度的环氧绝缘板，使各部件与高压带电部位保持足够的安全距离，提高安全防护等级，既不影响原有设备的安全运行，又能提供一种便捷的改造方案。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的安装示意图一。

图3为本发明的安装示意图二。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-滑板，2-底座，3-高速摄像装置，4-固定板，5-蓄电池，6-信号采集设备，7-光电转换器，8-托架，9-压力传感器，10-滑板加速度传感器，11-底座加速度传感器，12-距离传感器，13-电缆，14-电流互感器，15-连杆，16-支撑板，17-底架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本发明提供一种实现中低速悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置，将动态性能参数纳入管控中，以便及时发现薄弱环节，为后期维护提供保障。具体实施如下：

如图1至图3所示，实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置，包括检测主机、高速摄像装置3、GPS模块、压力传感器9、滑板加速度传感器10、底座加速度传感器11、距离传感器12、电流互感器14、信号采集设备6、蓄电池5、光电转换器7和电源及UPS模块。

其中，所述底座2上分别安装底座加速度传感器11和距离传感器12，底座加速度传感器11用于检测底座垂直于接触轨方向的加速度。此加速度作为磁浮列车对集电靴的振动响应指标依据，体现了集电靴与接触轨的外部边界等效。距离传感器12用于测量接触轨动态位移，此位移作为集电靴对接触轨的振动响应指标依据，体现了接触轨的振动程度。

在本实施例中，压力传感器9测量的接触力能反映集电靴与接触轨的接触质量，是评价集电靴与接触轨动态性能的核心指标。压力传感器9工装时，在托架8底部和支撑架16顶部开设一条安装压力传感器9的切口，支撑架16通过连杆15和底架17与底座2连接。安装于滑板托架8底部的加速度传感器10用于测量集电靴的振动程度，此加速度可计算滑板的惯性力，修正压力传感器9测量的压力，便可准确检测集电靴与接触轨之间的接触力，为集电靴的安装调试、后期维护提供有利的保障。

在本实施例中，该电流互感器14采用环氧树脂浇注类型，并且该电流互感器14用于测量集电靴的实时电流，此电流作为评价集电靴与接触轨动态受流状态的依据，同时，该电流也能间接反映集电靴与接触轨接触情况。

该装置的信号采集设备6汇集压力传感器9、滑板加速度传感器10、底座加速度传感器11、距离传感器12和电流互感器14检测的数据，并传输至光电转换器7，再经光纤传输至检测主机。采用光电隔离的方式进行传输，如此一来，可有效地避免感应电压对检测的数据信号干扰，也可将高压检测和低压数据处理有效隔离，使检测过程安全、可靠。

该装置优选设置自带LED光源的高速摄像装置3，高速摄像装置3通过固定板4与底座2连接，用于检测列车运行中集电靴与接触轨实时监控画面，不仅如此，采用高速摄像装置也可实现远程监控，减少设备巡视工作量，提供一种高效的工作方式。

检测主机提取光纤传输的检测数据，并自动生成动态性能参数表，以便实时监测动态性能。GPS模块用于集电靴实时定位，如此设计，便于故障准确定位，为后期维护提供保障。

本发明通过巧妙的设计，有效地实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨的动态性能监管，其涉及动态性能参数覆盖全面，并且在检测主机上自动生成动态性能参数表，实现可视化地管理。而且，通过优化传输方式和提高安全防护，实现高低压设备有效隔离，获取抗干扰、准确地检测数据，同时，也不影响原有设备的安全运行。不仅如此，优选设置GPS模块，能实现列车测试和故障准确定位，缩短查找故障的时间，为后期维护提供保障。因此，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，在轨道交通领域具有很高的实用价值和推广价值。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置，其特征在于，包括检测主机、高速摄像装置（3）、GPS模块、压力传感器（9）、加速度传感器、距离传感器（12）、电流互感器（14）、信号采集设备（6）、蓄电池（5）、光电转换器（7）和电源及UPS模块；所述光电转换器（7）、信号采集设备（6）和蓄电池（5）均固定在底座上，并且在底座上还设置有用于安装高速摄像装置（3）的固定板（4）；

所述检测主机分别与高速摄像装置、GPS模块、光电转换器和电源及UPS模块连接；

所述压力传感器（9）安装在集电靴的托架底部、且支撑板顶部，用于检测集电靴与接触轨之间的接触的压力值；在托架底部和支撑板顶部开设一条安装压力传感器的切口；

所述加速度传感器包括安装在托架底部、用于测量滑板垂直于接触轨方向的加速度的滑板加速度传感器（10），以及安装在底座上、用于测量集电靴的底座垂直于接触轨方向的加速度的底座加速度传感器（11）；

所述距离传感器（12）采用激光反射测距，并且该距离传感器（12）固定在底座上且垂直于接触轨，用于检测接触轨动态位移；

所述电流互感器（14）套设在集电靴高压电缆上，用于检测集电靴高压电缆直流电流；

所述压力传感器（9）、滑板加速度传感器（10）、底座加速度传感器（11）、距离传感器（12）和电流互感器（14）分别与信号采集设备（6）电气连接，并汇集压力传感器（9）、滑板加速度传感器（10）、底座加速度传感器（11）、距离传感器（12）和电流互感器（14）采集的信号；所述光电转换器（7）连接在信号采集设备（6）和检测主机之间，用于将信号采集设备（6）汇集后的信号进行隔离处理，并采用光纤传输至检测主机，用于在检测主机内生成集电靴与接触轨的动态性能参数表；

所述蓄电池（5）与信号采集设备（6）连接，用于向信号采集设备（6）提供电源；

所述GPS模块安装在滑板正上方的车体上，用于集电靴实时定位，实现列车测试和故障准确定位；

所述高速摄像装置（3）安装在固定板（4）上，用于实时拍摄集电靴与接触轨的画面，并将该画面传输反馈给检测主机。

2.根据权利要求1所述的实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置，其特征在于，所述高速摄像装置为自带LED夜间拍摄辅助光源的摄像头。

3.根据权利要求2所述的实现中低速磁悬浮列车集电靴与接触轨动态性能检测的装置，其特征在于， 所述支撑板、底座和固定板（4）均采用耐高温高强度的环氧绝缘板。