CN108488147B - 一种智能式荷载缓和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能式荷载缓和装置，属于结构工程领域荷载缓和体系技术领域，包括由左主架侧板、右主架侧板和中间连接件组成的支撑框架，在支撑框架内从前端向后端依次安装有滚轮机构、气压缸、气压泵和蓄电池，所述气压缸的活塞杆朝向滚轮机构方向设置，所述滚轮机构包括转轴，在转轴上固定有主动滑轮、第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮，所述第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮分布在主动滑轮的两侧，转轴的两端分别与对应的左主架侧板或右主架侧板转动连接；在主动滑轮上缠绕有主动拉索，在第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮上均缠绕有缓冲拉索；本发明可根据拉索拉力及拉索位移变化判断装置是否发生断线等障碍，并得到断线位置，便于维修。
Description
技术领域
本发明属于结构工程领域荷载缓和体系技术领域，特别涉及一种智能式荷载缓和装置。
背景技术
荷载缓和体系的设计思想是在工程结构中加入一种可动装置，当荷载发生变化时，该可动装置能够自动地发生适应性运动，从而调整结构形态，将结构的内能转换为外能，以适应荷载的变化，达到自我保护的目的。近年来随着我国轨道交通的快速发展，其中在电气工程接触网中荷载缓和装置得到广泛应用。目前，现有的荷载缓和装置主要分为四类，分别为滑轮类、弹簧类、杆-簧类、轮-簧类等，在实际运用过程中存在很多缺点，如缓和范围小、自重大、断线缺乏保护问题、断线处无法快速排查问题，各段拉索位移及周边环境信息未知问题，现有荷载缓和装置无法精确快速的排查故障发生地段，只能机械的进行缓冲工作，在故障发生后导致列车停运等一系列问题，因此迫切的需要一种智能式、信息化的荷载缓和装置，随时了解荷载缓和装置工作时的状态，以及装置工作周边环境信息，来解决目前现有荷载缓和装置所遇到的问题，使控制中心对整个线路实时把控。
发明内容
本发明目的是为解决上述现有技术中接触网荷载缓冲装置存在缓和范围小、季节温差影响大、线路故障排查效率低等问题而提出了一种智能式荷载缓和装置，为达到上述目的所采取的技术方案是：一种智能式荷载缓和装置，包括由左主架侧板、右主架侧板和中间连接件组成的支撑框架，在支撑框架内从前端向后端依次安装有滚轮机构、气压缸、气压泵和蓄电池，所述气压缸的活塞杆朝向滚轮机构方向设置，所述滚轮机构包括转轴，在转轴上固定有主动滑轮、第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮，所述第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮分布在主动滑轮的两侧，转轴的两端分别与对应的左主架侧板或右主架侧板转动连接；在主动滑轮上缠绕有主动拉索，在第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮上均缠绕有缓冲拉索，所述主动拉索的自由端用于固定在工程结构上，所述缓冲拉索的自由端固定在活塞杆上，支撑框架的后端设有用于固定在工程结构外部不动物体上的凸耳；气压泵为气压缸提供气压动力源，蓄电池为气压缸和气压泵工作提供电源。
优选的，还包括控制芯片，在气压缸内设有压强传感器和活塞杆位移传感器，压强传感器和活塞杆位移传感器的信号输出端通过有线或者无线传输方式与控制芯片的信号输入端相连接，控制芯片的信号输出端于气压泵的控制单元的信号输入端相连接。
优选的，控制芯片的信号输出端通过无线传输方式与外界基站信号连接，外界基站与控制中心电脑终端信号连接。
优选的，所述第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮的半径相等且均为主动滑轮半径的一半。
优选的，当活塞杆朝向滚轮机构方向伸出达到最大量程时，活塞杆自由端与滚轮机构之间存有距离间隔。
优选的，包括太阳能电池板，太阳能电池板的输电端与蓄电池的充电端相连接。
优选的，在气压缸或支撑框架上固定有温湿度传感器，温湿度传感器的信号输出端与控制芯片的信号输入端相连接。
本发明所具有的有益效果为：（1）智能化：本装置通过控制芯片中预设的压强Po与气压缸内实时压强Ps进行比较，作出判断，并向气压泵发出是否对气压缸充气或者放气的指令。通过各种传感器对外界环境（温度、湿度、拉索应变等数据）变化的感应经过控制芯片的处理进而对预设压强Po进行调节，随时监控该装置在工作时的运行状态。本发明可根据拉索拉力及拉索位移变化判断装置是否发生断线等障碍，并得到断线位置，便于维修。
（2）信息化：本装置通过各种传感器收集本装置运行状态时的数据，并将收集的数据通过天线发送至外界基站，并由外界基站传送至控制中心电脑终端，控制中心则可根据获得数据进行处理并储存。此外，本发明可接收来自控制中心通过基站发送的命令，并根据命令作出相应反应，调节装置运行状态，本发明的信息交互功能体现了本装置的信息化优点。
（3）节能化：本发明使用气压泵对气压缸充放气实现荷载缓和，而气压泵由蓄电瓶供电，另一方面通过单晶硅太阳能电池板对蓄电瓶进行充电，节约能源、绿色环保。 每一个装置作为一个单元使用在荷载缓和体系中不但可以节省能源，也可省去为装置供电的电线，节约材料。
（4）缓和范围大：本发明的缓和范围L与气压器中活塞杆的行程X和实心滑轮中大滑轮小滑轮半径之比存在一定线性比例关系，L：X=R:r=2:1，当气压器中活塞杆行程X为20cm时，缓和范围L可达40cm。更换不同行程的气压器及主动滑轮与缓冲滑轮之间半径比，可得到满足不同工况下的缓和范围，体现本发明智能式荷载缓和装置缓和范围大且调节灵活的优点。
附图说明
图1为 本发明的立体结构示意图；
图2为 本发明的工作状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图1所示，一种智能式荷载缓和装置，包括由左主架侧板11、右主架侧板6和中间连接件组成的支撑框架，在支撑框架内从前端向后端即沿着箭头A方向依次安装有滚轮机构、气压缸12、气压泵8和蓄电池9，所述气压缸12的活塞杆5朝向滚轮机构方向设置，所述滚轮机构包括转轴15，在转轴15上固定有主动滑轮3、第一缓冲滑轮2和第二缓冲滑轮14，所述第一缓冲滑轮2和第二缓冲滑轮14分布在主动滑轮3的两侧，转轴15的两端分别与对应的左主架侧板11或右主架侧板6转动连接；在主动滑轮3上缠绕有主动拉索1，在第一缓冲滑轮2和第二缓冲滑轮14上分别缠绕有缓冲拉索4,13，所述主动拉索1的自由端用于固定在工程结构上，所述缓冲拉索4,13的自由端固定在活塞杆5上，支撑框架的后端设有用于固定在工程结构外部不动物体上的凸耳10；气压泵8通过气管7为气压缸12提供气压动力源，蓄电池9为气压缸12和气压泵8工作提供电源。
为了达到自动智能化缓冲控制，还包括控制芯片，在气压缸12内设有压强传感器和活塞杆位移传感器，压强传感器和活塞杆位移传感器的信号输出端通过有线或者无线传输方式与控制芯片的信号输入端相连接，控制芯片的信号输出端与气压泵的控制单元的信号输入端相连接。
如图2所示，控制芯片的信号输出端通过无线传输方式与外界基站16信号连接，外界基站16与控制中心电脑终端17信号连接。
在气压缸12或支撑框架上固定有温湿度传感器，温湿度传感器的信号输出端与控制芯片的信号输入端相连接，从而对温湿度等信息实时监测；还可以通过太阳能电池板为蓄电池的充电；
为了保证当缓冲拉索4，13向前端移动的过程中始终能够处于拉紧的状态，当活塞杆5朝向滚轮机构方向伸出达到最大量程时，活塞杆5自由端与滚轮机构之间存有距离间隔。根据实际情况通过计算可以适当设置第一缓冲滑轮2、第二缓冲滑轮14和主动滑轮3半径之间的关系以达到最佳的缓冲效果，本实施例中所述第一缓冲滑轮2和第二缓冲滑轮14的半径相等且均为主动滑轮3半径的一半。
本发明在使用时，通过支撑框架的后端的凸耳10将本装置固定在工程结构外部不动物体上，例如混凝土结构或者钢架结构上，将主动拉索1自由端固定在工程结构上，调整气压缸12内的气压使得主动拉索1处于适当的状态，此时气压缸内的气压为P0，压强传感器和活塞杆位移传感器实时监测气压缸12内的实际气压值Ps、活塞杆5的位移状态，并将此信息信号传递给控制芯片，然后控制芯片通过控制气压泵8来给气压缸12充放气，以实现过载缓和或失载缓和。
如图2所示，每个本装置18的控制芯片可以向外界基站16发送信号，也可以接收来自控制中心通过外界基站16发送过来的信号或者指令，比如根据不同工况下调节气缸内预设压强Po大小的改变。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种智能式荷载缓和装置，其特征在于，包括由左主架侧板、右主架侧板和中间连接件组成的支撑框架，在支撑框架内从前端向后端依次安装有滚轮机构、气压缸、气压泵和蓄电池，所述气压缸的活塞杆朝向滚轮机构方向设置，所述滚轮机构包括转轴，在转轴上固定有主动滑轮、第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮，所述第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮分布在主动滑轮的两侧，转轴的两端分别与对应的左主架侧板或右主架侧板转动连接；在主动滑轮上缠绕有主动拉索，在第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮上均缠绕有缓冲拉索，所述主动拉索的自由端用于固定在工程结构上，所述缓冲拉索的自由端固定在活塞杆上，支撑框架的后端设有用于固定在工程结构外部不动物体上的凸耳；气压泵为气压缸提供气压动力源，蓄电池为气压缸和气压泵工作提供电源；
还包括控制芯片，在气压缸内设有压强传感器和活塞杆位移传感器，压强传感器和活塞杆位移传感器的信号输出端通过有线或者无线传输方式与控制芯片的信号输入端相连接，控制芯片的信号输出端与气压泵的控制单元的信号输入端相连接；
调整气压缸内的气压使得主动拉索处于适当的状态，此时气压缸内的气压为P0，压强传感器和活塞杆位移传感器实时监测气压缸内的实际气压值Ps、活塞杆的位移状态，并将此信息信号传递给控制芯片，然后控制芯片通过控制气压泵来给气压缸充放气，以实现过载缓和或失载缓和。
2.根据权利要求1所述的智能式荷载缓和装置，其特征在于，控制芯片的信号输出端通过无线传输方式与外界基站信号连接，外界基站与控制中心电脑终端信号连接。
3.根据权利要求1或2所述的智能式荷载缓和装置，其特征在于，所述第一缓冲滑轮和第二缓冲滑轮的半径相等且均为主动滑轮半径的一半。
4.根据权利要求3所述的智能式荷载缓和装置，其特征在于，当活塞杆朝向滚轮机构方向伸出达到最大量程时，活塞杆自由端与滚轮机构之间存有距离间隔。
5.根据权利要求4所述的智能式荷载缓和装置，其特征在于，包括太阳能电池板，太阳能电池板的输电端与蓄电池的充电端相连接。
6.根据权利要求5所述的智能式荷载缓和装置，其特征在于，在气压缸或支撑框架上固定有温湿度传感器，温湿度传感器的信号输出端与控制芯片的信号输入端相连接。
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