CN110118540A - 一种用于接触线磨耗检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于接触线磨耗检测的方法，属于检测领域。电力机车运行过程中受电弓与接触网的接触线滑动接触，这种“弓网”接触将会造成接触网的接触线磨耗。通过安装在受电弓上的应变传感器或压力传感器来获得弓网接触过程中受电弓上的应变数据或压力数据，从而可得到受电弓与接触线间的接触压力，来反向推出接触线的刚度和接触线的磨耗量。该检测方法不受制于恶劣天气环境因素的影响；可以做到高精确度检测；所用检测系统简单；相较于人工攀爬取点检测效率更高、精度更高；可以节省资金的投入；可以做到实时监测，实时掌握接触线健康状态；并且不影响机车的正常运行。

Description

一种用于接触线磨耗检测的方法

技术领域

本发明涉及检测领域，具体而言，涉及一种用于接触线磨耗检测的方法。

背景技术

电气化铁路接触网(柔性架空接触网)是沿着铁路线走向布置，在其上空架设的用于向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其中接触线与受电弓之间通过滑动摩擦接触的方式工作，这种“弓网”接触将会造成接触网的接触线发生磨耗。当接触线的磨耗达到一定程度时，就会造成载流量波动，从而不能为机车良好的供电。甚至可能造成接触线的拉断，导致列车不能正常运行。这就要求在接触线安装以后，需要对接触线的“健康状态”进行定期检测，以保证列车的安全运行。目前国内对接触线的磨耗检测主要包括静态检测和动态检测，但是都存在一些缺陷与不足。

静态检测需要将接触网断电，通过人工攀爬到接触网上利用游标卡尺等测量工具对接触线的残存高度进行测量，这种取点测量的方法效率低，存在人为误差，并且此测量方式具有一定的危险性，易使测量工作人员受到人身伤害。

动态检测是利用车载测量装置对接触网进行位置参数测量，检测车上的检测装置包括聚光灯、摄像机以及相应的数据处理设备，通过分析摄像机拍摄的图像来获得各方面数据，在这过程中可以测量出接触线的残存高度。但是此种非接触式测量的方法依靠图像处理技术获得的结果精度较低，并且如果检测车夜间在户外停放，那么摄像机镜头有起雾的可能，这就需要做一些处理雾气从而保证检测精度的工作，给检测过程造成障碍，而且此种方法还需要与静态检测结果进行比较从而验证检测的精确程度。以上方法的种种缺陷使我们迫切的需要一种克服以上缺点的高精度的检测方法。

发明内容

本发明旨在解决当前对于铁道接触线磨耗量检测过程中存在的一些不足，包括：

1)人工检测过程效率低、存在人为误差、具有一定的危险性以及检测时需要切断接触网电源等费时费力的问题。

2)动态检测过程(通过摄像机拍摄接触线进行检测)易受环境因素影响，恶劣天气环境会对检测过程造成障碍，影响检测精度。

针对以上存在的不足，本发明为电气化铁路接触线磨耗检测提供了一种高效率、高精度的检测方法，在不影响机车正常运行的情况下可实时监测接触线的磨耗量。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种接触线磨耗检测的方法，首先通过有限元法或其他算法或者通过实验的方法或多种兼备的方法来获得接触线的磨耗量与受电弓承受的接触压力间的函数关系，即通过上述方法得到最为准确的接触线磨耗量与受电弓承受的接触压力间的函数关系。

在实际应用中，电力机车以正常速度运行，受电弓与接触线间摩擦接触，通过安装在受电弓上的应变传感器或者压力传感器测得受电弓承受的接触压力。根据测量得到接触压力，通过前期得到的接触线磨耗量与接触压力之间的函数关系，便可以获得接触线的磨耗量。

本发明的进一步特征在于，所述接触线的磨耗量与受电弓承受的接触压力间的函数关系所述函数关系可以有多种，分别对应于不同的机车运行速度。

本发明的进一步特征在于，所述接触线的磨耗量与受电弓承受的接触压力间的函数关系可以通过表格的形式给出，方便使用。

本发明的进一步特征在于，所述应变传感器或压力传感器可以使用已经安装在受电弓上的压力传感器来代替，或者单独安装所需要的传感器。

本发明取得的有益效果至少包括：

1)通过本发明采用的检测方法，相较于人工攀爬取点测量和非接触式的摄像机测量具有更高的测量精度。

2)通过本发明采用的检测方法，可以取代人工攀爬取点检测的方法，不存在人为误差提高精度、提高效率、节省人力、消除工作人员攀爬接触网的危险性。

3)通过本发明采用的检测方法，可以做到不受恶劣天气环境的影响，不会出现因恶劣天气环境而造成的检测不准确或检测无法进行的情况。

4)通过本发明采用的检测方法，可以做到实时监测接触线的磨损量，从而对于接触线的状态可以做到实时掌握，保证安全运营。

5)通过本发明采用的检测方法，相较于采用摄像机的光学测量装置，本发明所用的系统更为简单。

6)通过本发明采用的检测方法，可以不再依赖于检测车(单独用来检测接触网状态的车辆)，本发明提供的检测方法可以应用于普通运营机车上，而不需很大的资金投入。

附图说明

图1示出了接触线磨耗检测方法流程框图。

图2示出了接触线磨损前弓网接触状态图。

图3示出了接触线磨损后弓网接触状态图。

图4示出了受电弓与接触线接触示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

图2至图4分别示出了接触线磨损前弓网接触状态图、接触线磨损后弓网接触状态图及受电弓与接触线接触示意图。其中，1为接触线，2为受电弓，3为应变传感器或压力传感器，4为承力索，5为吊弦，6为接触线已磨损区域。

如图2所示，未经磨损的完好接触线1与受电弓2之间接触，其中未经磨损的完好接触线1的高度为(h)。

如图3所示，弓网接触磨损后的接触线1与受电弓2之间接触，其中磨损后的接触线1的磨损量为(Δh)，残存高度为(h-Δh)。

实现本发明所述方法的步骤为：

1)在步骤11中，通过有限元法或其他算法或者通过实验的方法或多种兼备的方法来准确获得接触线1的磨耗量(Δh)与受电弓2承受的接触压力即受电弓2与接触线1之间接触的接触压力(F)之间的函数关系：

Δh＝fhF(F) (2)

2)在步骤12中，电力机车运行过程中，通过安装在受电弓上的应变传感器或压力传感器测量得到受电弓承受的接触压力即受电弓2与接触线1之间接触的接触压力(F)。

3)在步骤13中，将得到的受电弓2承受的接触压力(F)代入函数关系式(2)之中，便可以得到接触线1的磨耗量(Δh)。

本发明公开的接触线磨耗检测的方法，不受制于恶劣天气环境因素的影响；可以做到高精确度检测；所用检测系统简单；相较于人工攀爬取点检测效率更高、精度更高；可以节省资金的投入；可以做到实时监测，实时掌握接触线健康状态；不影响机车的正常运行

如图4所示，应变传感器或压力传感器3所在位置仅作为清楚说明本实施例而用，并不用于限定应变传感器或压力传感器安装位置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，在原理不变的前提下，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。上述实施例并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种用于接触线磨耗检测的方法，其特征在于，所述方法的步骤为：

1)建立接触线磨耗量与受电弓承受的接触压力间的函数关系；

2)在受电弓上安装应变传感器或压力传感器，以获得受电弓承受的接触压力；

3)通过受电弓承受的接触压力推算出接触线磨耗量。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述建立接触线磨耗量与受电弓承受的接触压力之间的函数关系，其方法为通过有限元法或其他算法或者通过实验的方法来获得接触线磨耗量与受电弓承受的接触压力之间的函数关系。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述接触线磨耗量与受电弓承受的接触压力之间的函数关系f_hF可表述为：

Δh＝f_hF(F) (1)

其中，Δh为接触线磨耗量，F为受电弓承受的接触压力。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述函数关系f_hF可以用表格的形式给出。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述函数关系f_hF可以有多种，分别对应于不同的机车运行速度。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述受电弓承受的接触压力可通过安装在受电弓上面的应变传感器测量获得。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述受电弓承受的接触压力可通过安装在受电弓上面的压力传感器测量获得。

8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述应变或压力传感器可以使用已经安装在受电弓上的压力传感器来代替，或者单独安装所需要的传感器。