CN108981625A - 一种单轨列车车载受电弓监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单轨列车车载受电弓监测系统，包括电流传感器、超声波传感器、系统主机、监控终端及监控显示器，每个系统主机上分别连接两个电流传感器及两个超声波传感器，系统主机、监控终端及监控显示器依次连接；系统主机收集电流传感器及超声波传感器监测到受电弓参数信息，系统主机将参数信息传输到监控终端中，监控终端对参数信息进行分析，判断受电弓是否处于异常状态并传送至监控显示器中进行显示。该单轨列车车载受电弓监测系统采用两个超声波传感器进行双探头校验工作方式，使得结果更加准确；超声波传感器、受电弓的故障可进行自动诊断并显示故障类型，提高了单轨列车车载受电弓监测系统的可靠性，降低了维护和运营成本。

Description

一种单轨列车车载受电弓监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及单轨列车的技术领域，特别涉及一种单轨列车车载受电弓监测系统及监测方法。

背景技术

受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。在实际使用过程中需要对受电弓进行升弓操作，升弓即是压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。

现有技术中受电弓的升降是通过将受电弓与感应器之间的距离与目标高度进行比较判断受电弓的升降状态。如现有专利技术文献CN103935250A，该发明公开了一种受电弓升降位置检测装置及方法，受电弓阵弓时，通过固定于受电弓安装平台上的第一感应器感应与设置于受电弓的滑板下部的第一金属板之间的距离，输出第一检测信号，用来表示第一感应器与第一金属板之间的距离，即阵弓是否达到目标高度，升弓时，通过固定于受电弓安装平台上的第二感应器感应与随转轴转动的第二金属板之间的距离，输出第二检测信号，用来表示第二感应器与第二金属板之间的距离，即升弓是否达到目标高度。本方案通过阵弓时，对阵弓位置进行检测，以及升弓时，对升弓位置进行检测，实现了升弓与阵弓的准确位置信号的检测，避免了不能检测到卡滞状态的情况的发生。

现有技术中只采用一个感应器，不能对受电弓监测到的受电弓的状态进行校验，不能保证监测数据的准确性；且现有技术中并未对受电弓电流状态进行监控，不能及时对受电弓电流的异常状态进行报警。

为此，我们提出了一种单轨列车车载受电弓监测系统及监测方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种单轨列车车载受电弓监测系统及监测方法，具有受电弓监测状态检验功能、及时对受电弓电流进行监控的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种单轨列车车载受电弓监测系统，其特征在于，包括电流传感器、超声波传感器、系统主机、监控终端及监控显示器，每个系统主机上分别连接两个所述电流传感器及两个所述超声波传感器，所述系统主机、所述监控终端及所述监控显示器依次连接；所述系统主机收集所述电流传感器及超声波传感器监测到受电弓参数信息，所述系统主机将所述参数信息传输到所述监控终端中，所述监控终端对所述参数信息进行分析，判断受电弓是否处于异常状态并传送至监控显示器中进行显示。

优选的，所述超声波传感器安装于受电弓支架上，所述超声波传感器用于检测超声波传感器与受电弓滑板之间的距离值。

优选的，所述电流传感器安装于在主熔断箱的进线端，所述电流传感器用于实时动态监测受电弓主电缆线的电流大小。

优选的，所述系统主机通过RS485通讯接口与所述监控终端进行连接。

一种单轨列车车载受电弓监测方法，具体步骤包括：

步骤S1、系统主机收集受电弓的参数信息；

步骤S2、系统主机将参数信息发送至监控终端，监控终端根据所述参数信息进行分析，根据分析结果判断受电弓是否处于异常状态；

步骤S3、当受电弓处于异常状态时进行报警或在监控显示屏上显示相应的报警状态。

优选的，所述参数信息包括距离值及电流值。

优选的，所述步骤S1具体包括：

步骤S11、超声波传感器检测受电弓滑板与超声传感器的距离值，电流传感器检测受电弓电缆线的电流值；

步骤S12、将检测的距离值及电流值传输至系统主机。

优选到的，在所述步骤S11之前还包括对超声波传感器是否异常及掉线状态进行监测。

优选的，所述步骤S2具体包括：

步骤S21、系统主机将检测的距离值及电流值发送至监控终端；

步骤S22、当两个受电弓滑板检测的距离值不一致，或受电弓电缆线的电流值超过设定电流阈值一设定时间时监控终端判断受电弓处于异常状态。

优选的，所述步骤S3具体包括：

当两个受电弓滑板检测的距离值不一致时，在监控显示屏上显示“受电弓升降不一致”的提示，监控显示屏上对应的受电弓方框闪动；

当受电弓电缆线的电流值超过设定电流值持续一设定时间时，系统主机向监控终端发送报警指令，监控终端进行声音报警。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该单轨列车车载受电弓监测系统中超声波传感器检测受电弓滑板与超声传感器的距离值，电流传感器检测受电弓电缆线的电流值；监控终端可以对受电弓滑板的距离值及受电弓电缆线的电流值的异常状态进行监控，并对异常状态进行报警或显示。则，对系统中超声波传感器、受电弓的故障进行自动诊断，并显示故障类型，提高了单轨列车车载受电弓监测系统的可靠性，降低了维护和运营成本。

附图说明

图1为本发明的单轨列车车载受电弓监测系统的结构示意图。

图2为本发明的单轨列车车载受电弓监测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。受电弓升弓时，则是将受电弓与接触网相互接触，才能实现受电弓提供电能的功能；而受电弓是否处于运行状态，则可以通过检测受电弓电流来判断。因此有必要对受电弓的升降状态及受电弓电流进行监控。

图1为本发明的单轨列车车载受电弓监测系统100的结构示意图。对该单轨列车车载受电弓监测系统100的结构进行描述，如图1所示，本发明的单轨列车车载受电弓监测系统100包括电流传感器20、超声波传感器10、系统主机30、监控终端40及监控显示器50。

具体的连接关系如下：每个系统主机30上分别连接两个电流传感器20及两个超声波传感器10，系统主机30、监控终端40及监控显示器50依次连接。但并不限于此，也可多个监控终端40共同连接到一个监控显示器50。

则，系统主机30收集电流传感器20及超声波传感器10监测到受电弓参数信息，系统主机30将参数信息传输到监控终端40中，监控终端40对参数信息进行分析，判断受电弓是否处于异常状态并传送至监控显示器50中进行显示。其中，系统主机30通过RS485通讯接口与监测终端进行连接。优选的，系统主机30及监控终端40设于车厢内座椅下面，但是并不以此为限，系统主机30及监控终端40的位置并不影响实际的功能。

进一步的，本发明的两个超声波传感器10均安装于受电弓支架上，通过探测受电弓活动转轴来确定受电弓位置，超声波传感器10用于检测超声波传感器10与受电弓滑板之间的距离值。受电弓滑板位置与超声波传感器10之间的间距即是超声波传感器10检测到的距离值。本发明采用两个超声波传感器10进行双探头校验工作方式，轮番确认受电弓状态，使得结果更加准确。再者，本发明的两个电流传感器20分别安装于在主熔断箱的进线端，电流传感器20用于实时动态监测受电弓主电缆线的电流大小。

基于上述的单轨列车车载受电弓监测系统100，本发明还提供了一种单轨列车车载受电弓监测方法。采用该单轨列车车载受电弓监测系统对受电弓的升降状态及受电弓电缆线的电流值进行监测，根据监测异常状态进行报警并显示，从而能及时的发现单轨列车车载受电弓监测系统中出现的故障，有效提高系统的可靠性。图2为本发明的单轨列车车载受电弓监测方法的流程图，如图2所示，本发明的单轨列车车载受电弓监测方法具体包括：

步骤S1、系统主机收集受电弓的参数信息；

步骤S2、系统主机将参数信息发送至监控终端，监控终端根据所述参数信息进行分析，根据分析结果判断受电弓是否处于异常状态；

步骤S3、当受电弓处于异常状态时进行报警或在监控显示屏上显示相应的报警状态。

下面对单轨列车车载受电弓监测方法具体步骤进行详细的描述，该单轨列车车载受电弓监测系统的监测显示结果及报警状态均是根据受电弓的参数信息进行判断，因此，在此之前需对受电弓的参数信息进行收集。其中，参数信息包括距离值及电流值。步骤S 1详细解释如下：

超声波传感器检测受电弓滑板与超声传感器的距离值，电流传感器检测受电弓电缆线的电流值；将检测的距离值及电流值传输至系统主机。但在所述步骤S11之前还包括对超声波传感器是否异常及掉线状态进行监测，只有在超声波传感器运行正常时，通过该超声波传感器监测到的数据才是正确的。对超声波传感器异常及掉线状态进行监测后，可以将监测状态在监控显示器上进行显示。

具体的，受电弓在状态翻转时，为了确保检测的可靠性，一个受电弓的采用一组超声波传感器进行双重检测，如果两个超声波传感器检测结果不一致，则超声波传感器异常，反之，则超声波传感器正常。某个超声波传感器异常，在监控显示器的显示界面上对应的受电弓状态位置显空，从而能判断出哪个超声波传感器是异常的，可及时对该超声波传感器进行更换、维修。

如果其中一个超声波传感器没有检测结果，则对应的超声波传感器掉线，此时，在监控显示器的显示界面上对应的受电弓状态位置显示横线，从而能判断出哪个超声波传感器掉线，可及时对电路进行重新连接。

当确认超声波传感器处于正常运行状态时，可通过超声波传感器检测受电弓滑板与超声传感器的距离值。具体的，超声波传感器发出超声波，当超声波遇到受电弓被反射回来，超声波传感器通过测量反馈回来的时间测量出受电弓滑板与超声传感器的距离值。再者，电流传感器采用霍尔原理，可测量双向直流电的电流大小。电流传感器中还包括转换器，转换器对电流传感器输出的电压值通过A/D转换为数字量。

当通过超声波传感器及电流传感器完成对参数信息收集后，监测终端对参数信息进行分析，步骤S2具体步骤为：

系统主机将检测的距离值及电流值发送至监控终端；当两个受电弓滑板检测的距离值不一致，或受电弓电缆线的电流值超过设定电流阈值一设定时间时监控终端判断受电弓处于异常状态。

具体的，两个受电弓滑板检测的距离值不一致时，其中一个受电弓为升状态，另一个受电弓为降状态，两个受电弓同时存在升降两种状态，此时，在监控显示屏上显示“故障编号9001：受电弓升降不一致”的提示，监控显示屏上对应的受电弓方框闪动。可以根据监控显示屏上的提示及受电弓方框的闪动确定未按命令要求正常升降操作的受电弓，并对异常的受电弓指导维修。

再者，当受电弓电缆线的电流值超过设定电流值持续一设定时间时，系统主机向监控终端发送报警指令，监控终端进行声音报警。优选的，设定电流值为400A，设定时间为10s，但并不以此为限，可根据实际系统需求进行重新设置。当声音报警响起时，即是提醒受电弓电流过大，并在监控显示屏上显示“故障编号9042/9043：受电弓电流过大”的提示。当受电弓电缆线的电流值恢复小于设定电流值时，监控终端取消报警。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该单轨列车车载受电弓监测系统中超声波传感器检测受电弓滑板与超声传感器的距离值，电流传感器检测受电弓电缆线的电流值；监控终端可以对受电弓滑板的距离值及受电弓电缆线的电流值的异常状态进行监控，并对异常状态进行报警或显示。则，采用两个超声波传感器进行双探头校验工作方式，轮番确认受电弓状态，使得结果更加准确；对系统中超声波传感器、受电弓的故障进行自动诊断，并显示故障类型，提高了单轨列车车载受电弓监测系统的可靠性，降低了维护和运营成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种单轨列车车载受电弓监测系统，其特征在于，包括电流传感器、超声波传感器、系统主机、监控终端及监控显示器，每个系统主机上分别连接两个所述电流传感器及两个所述超声波传感器，所述系统主机、所述监控终端及所述监控显示器依次连接；所述系统主机收集所述电流传感器及超声波传感器监测到受电弓参数信息，所述系统主机将所述参数信息传输到所述监控终端中，所述监控终端对所述参数信息进行分析，判断受电弓是否处于异常状态并传送至监控显示器中进行显示。

2.根据权利要求1所述的单轨列车车载受电弓监测系统，其特征在于，所述超声波传感器安装于受电弓支架上，所述超声波传感器用于检测超声波传感器与受电弓滑板之间的距离值。

3.根据权利要求1所述的单轨列车车载受电弓监测系统，其特征在于，所述电流传感器安装于在主熔断箱的进线端，所述电流传感器用于实时动态监测受电弓主电缆线的电流大小。

4.根据权利要求1所述的单轨列车车载受电弓监测系统，其特征在于，所述系统主机通过RS485通讯接口与所述监控终端进行连接。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的单轨列车车载受电弓监测系统的监测方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤S1、系统主机收集受电弓的参数信息；

步骤S2、系统主机将参数信息发送至监控终端，监控终端根据所述参数信息进行分析，根据分析结果判断受电弓是否处于异常状态；

步骤S3、当受电弓处于异常状态时进行报警或在监控显示屏上显示相应的报警状态。

6.根据权利要求5所述的单轨列车车载受电弓监测方法，其特征在于，所述参数信息包括距离值及电流值。

7.根据权利要求5所述的单轨列车车载受电弓监测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

步骤S11、超声波传感器检测受电弓滑板与超声传感器的距离值，电流传感器检测受电弓电缆线的电流值；

步骤S12、将检测的距离值及电流值传输至系统主机。

8.根据权利要求7所述的单轨列车车载受电弓监测方法，其特征在于，在所述步骤S11之前还包括对超声波传感器是否异常及掉线状态进行监测。

9.根据权利要求5所述的单轨列车车载受电弓监测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S21、系统主机将检测的距离值及电流值发送至监控终端；

步骤S22、当两个受电弓滑板检测的距离值不一致，或受电弓电缆线的电流值超过设定电流阈值一设定时间时监控终端判断受电弓处于异常状态。

10.根据权利要求5所述的单轨列车车载受电弓监测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

当两个受电弓滑板检测的距离值不一致时，在监控显示屏上显示“受电弓升降不一致”的提示，监控显示屏上对应的受电弓方框闪动；

当受电弓电缆线的电流值超过设定电流值持续一设定时间时，系统主机向监控终端发送报警指令，监控终端进行声音报警。