CN109216094A - 一种电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，包括行走机构、悬吊架、控制柜和操作机构；行走机构包括导向构件和行走车，行走车可在导向构件中移动，在行走车的底面还固接有悬吊架，悬吊架连接操作机构，操作机构包括一个悬臂，悬臂的根部可转动连接在控制柜的侧壁上，所述悬臂为可伸缩的结构；所述控制柜中安装有一个PLC控制器，所述PLC控制器可以控制行走车和悬臂的动作；本发明结构简单可靠，具有定位快速精准、操作快捷的优点，保证了紧急情况下变电所开关柜的快速开合闸功能，对提高供电可靠性，保证电气化铁路运营安全具有重要意义。

Description

一种电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置

技术领域

本发明属于电气化铁路安全技术领域，尤其是涉及一种电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置。

背景技术

电气化铁路接触网在电分相、电分段、上网点等处均设有电动隔离开关，同时电动隔离开关操纵系统均纳入远动控制，电动隔离开关的远动控制系统一般安装在室内开关控制柜中，在接触网在受到雷击闪络、异常短路等情况下，需要隔离开关有快速开合闸功能，保证电气化铁路的安全性。

目前电气化铁路牵引变电所普遍采用人工巡检，同时一小部分高速铁路采用智能机器人巡检。当所内开关控制系统采用人工巡检操纵时存在检存在功能不全、效率较低的情况，同时浪费了大量的人力物力。当所内开关控制系统采用智能机器人巡检操纵时，一般采用无轨定位智能机器人，操作系统复杂，需要逐项识别，虽然功能较多，但是定位较慢、定位不准，在接触网发生故障时，很难做到快速开合闸，为电气化铁路运营带来安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，以解决现有技术的不足，实现紧急情况快速定位、快速操作，消除安全隐患。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：包括行走机构、悬吊架、控制柜和操作机构；

行走机构包括导向构件和行走车，行走车可在导向构件中移动，导向构件为一个横截面为矩形的管道，所述矩形管道的底面设有一条矩形开口，且所述矩形开口贯通整个导向构件的底面；行走车中包括一个车架，车架的前后两端分别固接有一根水平的前进转轴，每一根前进转轴的两端分别可转动连接有一个前进轮，所有的前进轮滚动支撑在导向构件的底面上，且同一根前进转轴上两个前进轮之间的距离大于导向构件底面中矩形开口的宽度；

在车架的底面还固接有一根连接柱，所述连接柱位于车架的中间位置且与前进转轴平行，连接柱的两端分别固接有一根垂直的导向转轴，两根导向转轴上分别可转动连接有一个导向轮，两个导向轮的轮缘分别与导向构件的两个侧壁接触；悬吊架包括两根竖直且相互平行的工字钢，悬吊架的上端固接在连接柱的底面，悬吊架的下端固接有一个控制柜，且所述悬吊架穿过导向构件底面中的矩形开口；操作机构包括一个悬臂，悬臂的根部可转动连接在控制柜的侧壁上，所述悬臂为可伸缩的结构；所述控制柜中安装有一个PLC控制器，所述PLC控制器可以控制行走车和悬臂的动作，通过PLC控制器的控制，行走车可以在导向构件中每行走一段固定距离后停顿；且PLC控制器可控制悬臂的伸缩动作。

进一步地，行走车中还安装有一个传感器，在导向构件中，每隔一段固定距离设置有一个可以被传感器检测到的标记符号，且车架中还安装有一个电机，电机的输出轴通过一对啮合的齿轮与其中一根前进转轴传动连接；所述传感器与控制柜中设置的PLC控制器通过通讯信号连通，且PLC控制器与电机之间通过通讯信号连通。

进一步地，所述电机为伺服电机。

进一步地，车架中安装有一个车载蓄电池，通过车载蓄电池向伺服电机供电。

进一步地，悬臂包括一个套筒和一个置于套筒内的气缸，套筒的根部可转动连接在控制柜的侧壁上，套筒内壁固接有一块与筒壁垂直的固定板，且套筒的端口向四周延伸形成一个环状板；悬臂中还包括一个直线轴承，且所述直线轴承为法兰式的直线轴承，其端部带有一个法兰盘，直线轴承的法兰盘与套筒端口的环状板可拆卸连接在一起；气缸的底部固接在固定板上，气缸的输出轴贯穿通过直线轴承；所述气缸与控制柜中设置的PLC控制器通过通讯信号连通。

进一步地，气缸的输出轴的顶端设置有缓冲结构。

进一步地，所述缓冲结构包括一个导向套和位于导向套内的弹簧；导向套的一端封闭且另一端开口，且导向套上开有两个对称分布的长圆孔；气缸输出轴的端头固接有一块垂直于输出轴的端板，且在气缸输出轴表面设置有两个对称分布的柱状导向凸起；端板位于导向套内，且弹簧受挤压在端板和导向套的封闭端之间；两个导向凸起分别位于导向套上的两个长圆孔内；随着弹簧的变形，导向凸起在长圆孔内可移动。

进一步地，导向套的封闭端的外表面固接有一个软性触头，且所述软性触头为采用绝缘弹性材料制成的凸起状结构。

进一步地，套筒的根部设置有一个旋转底座，所述旋转底座包括旋转柱和两块支撑挡板；旋转柱固接在套筒的根部，且旋转柱与套筒垂直，且套筒中开有一个定位孔，所述定位孔的轴线垂直且相交于套筒的轴线；每块支撑挡板上设有三个孔，分别为水平安装孔、竖直安装孔和轴孔，并且水平安装孔和竖直安装孔的中心点分布在以轴孔中心为圆心的同一圆周上；两块支撑挡板分别位于旋转柱的两侧，且支撑挡板的一端固接在控制柜的侧壁上，旋转柱通过一根转轴可转动连接在两块支撑挡板之间，该转轴穿过旋转柱，同时该转轴穿过分别位于两块支撑挡板上的两个轴孔；

悬臂的定位通过一个可拆卸的螺栓来实现，当悬臂为水平位置时，螺栓贯穿通过定位孔，同时螺栓穿过分别位于两块支撑挡板上两个水平安装孔；当悬臂为竖直位置时，螺栓贯穿通过定位孔，同时螺栓穿过分别位于两块支撑挡板上两个竖直安装孔。

进一步地，直线轴承的法兰盘与套筒端口的环状板通过螺栓可拆卸连接在一起。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，通过在导向构件中实现行走车的分段定位，并通过悬臂的伸缩实现对接触网开关控制柜的紧急操作，本发明结构简单可靠，具有定位快速精准、操作快捷的优点，保证了紧急情况下变电所开关柜的快速开合闸功能，对提高供电可靠性，保证电气化铁路运营安全具有重要意义。

(2)本发明采用的行走机构中，抛弃了传统的导轨式的定向结构，采用了特殊的导向结构来控制行走车的行走方向，通过对导向构件形状的设计并且在行走车中设置导向轮，通过导向轮与导向构件的侧壁紧密接触来实现行走车的导向功能，与传统的导轨式的定向结构相比，不存在行走中脱轨的可能性，结构更加稳固，导向更加精准；并且由于导向构件特殊的结构设计，可以在导向构件底面设置开口，使得行走车在该行走机构中前进的同时可通过底部开口来悬吊别的装置，行走机构的功能更加多样化。

(3)气缸的输出轴的顶端设置有缓冲结构，所述缓冲结构可有效避免气缸输出轴的端头与操作开关硬接触，避免因接触力度过大对操作开关造成损伤；同时，导向套的封闭端的外表面固接有一个软性触头，所述软性触头为采用绝缘弹性材料制成的凸起状结构，可起到绝缘和进一步缓冲接触力的作用。

(4)旋转底座采用了可在一定角度定位的结构设计，可使得悬臂能够实现特定角度的定位，只需在悬臂使用时，将悬臂固定在水平位置，当开关柜检修时将悬臂向上折叠，避免悬臂伸出过长对检修造成干扰，操作方便，结构简单，通过设置在悬臂中的定位孔与支撑挡板中的水平安装孔和竖直安装孔分别配合实现定位，结构也更加稳定，不易损坏。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的前视图；

图3为行走车的上部结构示意图；

图4为行走车的底部结构示意图；

图5为悬臂的外部结构示意图；

图6为图5中A部分的放大结构示意图；

图7为悬臂的内部结构示意图；

图8为图7中B部分的放大结构示意图；

图9为旋转底座的结构示意图；

图10为支撑挡板的结构示意图；

附图标记说明：

1-行走机构；11-导向构件；12-行走车；121-车架；122-前进转轴；123-前进轮；124-齿轮；125-电机；126-车载蓄电池；127-连接柱；128-导向转轴；129-导向轮；2-悬吊架；3-控制柜；4-操作机构；41-悬臂；411-套筒；412-固定板；413-气缸；414-直线轴承；4131-端板；4132；导向凸起；4133-弹簧；4134-导向套；4135-软性触头；42-旋转底座；421-旋转柱；422-定位孔；423-支撑挡板；4231-水平安装孔；4232-竖直安装孔；4233-轴孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-10所示，本发明提出了一种电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，包括行走机构1、悬吊架2、控制柜3和操作机构4。

行走机构1包括导向构件11和行走车12，行走车12可在导向构件11中移动，导向构件11为一个横截面为矩形的管道，所述矩形管道的底面设有一条矩形开口，且所述矩形开口贯通整个导向构件11的底面；行走车12中包括一个车架121，车架121的前后两端分别固接有一根水平的前进转轴122，每一根前进转轴122的两端分别可转动连接有一个前进轮123，所有的前进轮123滚动支撑在导向构件11的底面上，且同一根前进转轴122上两个前进轮123之间的距离大于导向构件11底面中矩形开口的宽度；

在车架121的底面还固接有一根连接柱127，所述连接柱127位于车架121的中间位置且与前进转轴122平行，连接柱127的两端分别固接有一根垂直的导向转轴128，两根导向转轴128上分别可转动连接有一个导向轮129，两个导向轮129的轮缘分别与导向构件11的两个侧壁接触；悬吊架2包括两根竖直且相互平行的工字钢，悬吊架2的上端固接在连接柱127的底面，悬吊架2的下端固接有一个控制柜3，且所述悬吊架2穿过导向构件11底面中的矩形开口；操作机构4包括一个悬臂41，悬臂41的根部可转动连接在控制柜3的侧壁上，所述悬臂41为可伸缩的结构。

所述控制柜3中安装有一个PLC控制器，所述PLC控制器可以控制行走车12和悬臂41的动作，通过PLC控制器的控制，行走车12可以在导向构件11中每行走一段固定距离后停顿；且PLC控制器可控制悬臂41的伸缩动作。

具体地，行走车12中还安装有一个传感器，在导向构件11中，每隔一段固定距离设置有一个可以被传感器检测到的标记符号，且车架121中还安装有一个电机125，所述电机125为伺服电机125,电机125的输出轴通过一对啮合的齿轮124与其中一根前进转轴122传动连接；所述传感器与控制柜3中设置的PLC控制器通过通讯信号连通，且PLC控制器与电机125之间通过通讯信号连通。同时，车架121中安装有一个车载蓄电池126，通过车载蓄电池126向伺服电机125供电，这种供电形式可避免因连接供电线路对行走车12存在的干扰，避免了行走车12在行进过程中缠绕电线的可能。

进一步地，悬臂41包括一个套筒411和一个置于套筒411内的气缸413，套筒411的根部可转动连接在控制柜3的侧壁上，套筒411内壁固接有一块与筒壁垂直的固定板412，且套筒411的端口向四周延伸形成一个环状板；悬臂41中还包括一个直线轴承414，且所述直线轴承414为法兰式的直线轴承414，其端部带有一个法兰盘，直线轴承414的法兰盘与套筒411端口的环状板通过螺栓可拆卸连接在一起；气缸413的底部固接在固定板412上，气缸413的输出轴贯穿通过直线轴承414；所述气缸413与控制柜3中设置的PLC控制器通过通讯信号连通。

在本发明中，为了避免气缸413输出轴的端头与操作开关硬接触，避免因接触力度过大对操作开关造成损伤，气缸413的输出轴的顶端设置有缓冲结构。具体地，所述缓冲结构包括一个导向套4134和位于导向套4134内的弹簧4133；导向套4134的一端封闭且另一端开口，且导向套4134上开有两个对称分布的长圆孔；气缸413输出轴的端头固接有一块垂直于输出轴的端板4131，且在气缸413输出轴表面设置有两个对称分布的柱状导向凸起4132；端板4131位于导向套4134内，且弹簧4133受挤压在端板4131和导向套4134的封闭端之间；两个导向凸起4132分别位于导向套4134上的两个长圆孔内；随着弹簧4133的变形，导向凸起4132在长圆孔内可以移动。

优选地，导向套4134的封闭端的外表面固接有一个软性触头4135，且所述软性触头4135为采用绝缘弹性材料制成的凸起状结构。所述软性触头4135为采用绝缘弹性材料制成的凸起状结构，可起到绝缘和进一步缓冲接触力的作用。

套筒411的根部设置有一个旋转底座42，所述旋转底座42包括旋转柱421和两块支撑挡板423；旋转柱421固接在套筒411的根部，且旋转柱421与套筒411垂直，且套筒411中开有一个定位孔422，所述定位孔422的轴线垂直且相交于套筒411的轴线；每块支撑挡板423上设有三个孔，分别为水平安装孔4231、竖直安装孔4232和轴孔4233，并且水平安装孔4231和竖直安装孔4232的中心点分布在以轴孔4233中心为圆心的同一圆周上；两块支撑挡板423分别位于旋转柱421的两侧，且支撑挡板423的一端固接在控制柜3的侧壁上，旋转柱421通过一根转轴可转动连接在两块支撑挡板423之间，该转轴穿过旋转柱421，同时该转轴穿过分别位于两块支撑挡板423上的两个轴孔4233；悬臂41的定位通过一个可拆卸的螺栓来实现，当悬臂41为水平位置时，螺栓贯穿通过定位孔422，同时螺栓穿过分别位于两块支撑挡板423上两个水平安装孔4231；当悬臂41为竖直位置时，螺栓贯穿通过定位孔422，同时螺栓穿过分别位于两块支撑挡板423上两个竖直安装孔4232。

旋转底座42采用了可在一定角度定位的结构设计，可使得悬臂41能够实现特定角度的定位。在接触网在受到雷击闪络、异常短路等情况下，需要隔离开关有快速合闸，启用本装置，悬臂41固定在水平位置，通过螺栓贯穿通过两个水平安装孔4231和定位孔422来固定悬臂41防止其转动。此时，预先设置在PLC控制器中的程序将控制行走车12和悬臂41的动作。因行走车12中还安装有一个传感器，且在导向构件11中，每隔800mm设置有一个可以被传感器检测到的标记符号，行走车12在导向构件11中行走时，检测到第一个标记符号即暂时停止，此时，PLC控制器控制悬臂41中的气缸413的动作，气缸413的输出轴向前顶出，控制操作开关开合，然后，行走车12继续前进，遇到第二个标记符号时本装置重复上述操作，如此方式，指导最后一个操作开关开合，操作终止；当开关柜检修时将将悬臂41向上折叠，避免悬臂41伸出过长对检修造成干扰。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：包括行走机构(1)、悬吊架(2)、控制柜(3)和操作机构(4)；

行走机构(1)包括导向构件(11)和行走车(12)，行走车(12)可在导向构件(11)中移动，导向构件(11)为一个横截面为矩形的管道，所述矩形管道的底面设有一条矩形开口，且所述矩形开口贯通整个导向构件(11)的底面；

行走车(12)中包括一个车架(121)，车架(121)的前后两端分别固接有一根水平的前进转轴(122)，每一根前进转轴(122)的两端分别可转动连接有一个前进轮(123)，所有的前进轮(123)滚动支撑在导向构件(11)的底面上，且同一根前进转轴(122)上两个前进轮(123)之间的距离大于导向构件(11)底面中矩形开口的宽度；

在车架(121)的底面还固接有一根连接柱(127)，所述连接柱(127)位于车架(121)的中间位置且与前进转轴(122)平行，连接柱(127)的两端分别固接有一根垂直的导向转轴(128)，两根导向转轴(128)上分别可转动连接有一个导向轮(129)，两个导向轮(129)的轮缘分别与导向构件(11)的两个侧壁接触；

悬吊架(2)包括两根竖直且相互平行的工字钢，悬吊架(2)的上端固接在连接柱(127)的底面，悬吊架(2)的下端固接有一个控制柜(3)，且所述悬吊架(2)穿过导向构件(11)底面中的矩形开口；

操作机构(4)包括一个悬臂(41)，悬臂(41)的根部可转动连接在控制柜(3)的侧壁上，所述悬臂(41)为可伸缩的结构；

所述控制柜(3)控制行走车(12)的动作，且控制柜(3)控制悬臂(41)的伸缩动作。

2.根据权利要求1所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：行走车(12)中还安装有一个传感器，在导向构件(11)中，每隔一段固定距离设置有一个可以被传感器检测到的标记符号，且车架(121)中还安装有一个电机(125)，电机(125)的输出轴通过一对啮合的齿轮(124)与其中一根前进转轴(122)传动连接；

所述传感器与控制柜(3)中设置的PLC控制器通过通讯信号连通，且PLC控制器与电机(125)之间通过通讯信号连通。

3.根据权利要求2所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：所述电机(125)为伺服电机(125)。

4.根据权利要求3所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：车架(121)中安装有一个车载蓄电池(126)，通过车载蓄电池(126)向伺服电机(125)供电。

5.根据权利要求1或4所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：悬臂(41)包括一个套筒(411)和一个置于套筒(411)内的气缸(413)，套筒(411)的根部可转动连接在控制柜(3)的侧壁上，套筒(411)内壁固接有一块与筒壁垂直的固定板(412)，且套筒(411)的端口向四周延伸形成一个环状板；

悬臂(41)中还包括一个直线轴承(414)，且所述直线轴承(414)为法兰式的直线轴承(414)，其端部带有一个法兰盘，直线轴承(414)的法兰盘与套筒(411)端口的环状板可拆卸连接在一起；

气缸(413)的底部固接在固定板(412)上，气缸(413)的输出轴贯穿通过直线轴承(414)；

所述气缸(413)与控制柜(3)中设置的PLC控制器通过通讯信号连通。

6.根据权利要求5所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：气缸(413)的输出轴的顶端设置有缓冲结构。

7.根据权利要求6所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：所述缓冲结构包括一个导向套(4134)和位于导向套(4134)内的弹簧(4133)；导向套(4134)的一端封闭且另一端开口，且导向套(4134)上开有两个对称分布的长圆孔；

气缸(413)输出轴的端头固接有一块垂直于输出轴的端板(4131)，且在气缸(413)输出轴表面设置有两个对称分布的柱状导向凸起(4132)；

端板(4131)位于导向套(4134)内，且弹簧(4133)受挤压在端板(4131)和导向套(4134)的封闭端之间；两个导向凸起(4132)分别位于导向套(4134)上的两个长圆孔内；随着弹簧(4133)的变形，导向凸起(4132)在长圆孔内可移动。

8.根据权利要求7所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：导向套(4134)的封闭端的外表面固接有一个软性触头(4135)，且所述软性触头(4135)为采用绝缘弹性材料制成的凸起状结构。

9.根据权利要求8所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：套筒(411)的根部设置有一个旋转底座(42)，所述旋转底座(42)包括旋转柱(421)和两块支撑挡板(423)；

旋转柱(421)固接在套筒(411)的根部，且旋转柱(421)与套筒(411)垂直，套筒(411)中开有一个定位孔(422)，所述定位孔(422)的轴线垂直且相交于套筒(411)的轴线；

每个支撑挡板(423)上设有三个孔，分别为水平安装孔(4231)、竖直安装孔(4232)和轴孔(4233)，并且水平安装孔(4231)和竖直安装孔(4232)的中心点分布在以轴孔(4233)中心为圆心的同一圆周上；

两块支撑挡板(423)分别位于旋转柱(421)的两侧，且支撑挡板(423)的一端固接在控制柜(3)的侧壁上，旋转柱(421)通过一根转轴可转动连接在两块支撑挡板(423)之间，该转轴穿过旋转柱(421)，同时该转轴穿过分别位于两块支撑挡板(423)上的两个轴孔(4233)；

悬臂(41)的定位通过一个可拆卸的螺栓来实现，当悬臂(41)为水平位置时，螺栓贯穿通过定位孔(422)，同时螺栓穿过分别位于两块支撑挡板(423)上两个水平安装孔(4231)；当悬臂(41)为竖直位置时，螺栓贯穿通过定位孔(422)，同时螺栓穿过分别位于两块支撑挡板(423)上两个竖直安装孔(4232)。

10.根据权利要求9所述的电气化铁路接触网上隔离开关的紧急操作装置，其特征在于：直线轴承(414)的法兰盘与套筒(411)端口的环状板通过螺栓可拆卸连接在一起。