CN110672051A - 一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统 - Google Patents

一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统 Download PDF

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杨凯
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Abstract

本发明公开了一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统，其中一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法包括支撑架1、定位器2、智能传感器3，通过利用测量定位器角度变化的原理测量导高和拉出值，测量传感器可固定在定位器上，从而实现了可以连续测量接触网导高、拉出值的目的，通过在智能传感器的内置了MCU处理芯片，可以自动分析计算采集到的数据，可以连续分析接触网导高和拉出值是否正常，如果不正常，则立即发送报警数据，从而实现了智能化，并且智能传感器具有无线传输模块，可以将数据实时无线传输到上位机，实现了远程监测的目的。

Description

一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统
技术领域
本发明涉及一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法设备，具体是一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统。
背景技术
接触网的导高是指接触导线距离轨道平面之间的距离，接触导线在线路中延轨道上方以“之”字形布置，使列车受电弓在接触导线上滑动时均匀摩擦，拉出值是指接触导线距离两条轨道平面连线中心偏移的距离。导高和拉出值是接触网安全运行的重要参数，关系到列车取电授流的质量。现有的检修方法为，夜间线路停运后，接触网断电后，检修人员使用激光测距仪放置在轨道平面上，手工测量接触导线的拉出值和导线高度，检修效率低下，且无法做到实时在线监测。
发明内容
发明目的：一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统，包括：
步骤1、测量出定位器与水平面夹角；
步骤2、测量当前的导高和拉出值，读取此时智能传感器测量到的定位器的坡度值，
步骤3、测量接触导线高度发上变化情况，并且计算引起定位器坡度变化的定位长度；
步骤4、将测量结果以无线的方式发送到上位机。
在进一步实例中所述步骤1进一步为；测量出定位器与水平面夹角，此夹角即为定位器的坡度。
在进一步实例中所述步骤2进一步为 ；测量到的定位器的坡度值，此三个参数为原始安装参数，记作：
---初始导高
Figure 142800DEST_PATH_IMAGE002
--初始拉出值
Figure 878938DEST_PATH_IMAGE003
---初始坡度值 R--定位器的长度。
在进一步实例中所述步骤3进一步为； 此时定位器的坡度由初始的a°变化为b°；
导线的高度变化量为；
△H=AC-BD，拉出值的变化量△a=OC-OD，根据几何学原理，可得到如下的公式：
Figure 96292DEST_PATH_IMAGE004
（1）
Figure 365600DEST_PATH_IMAGE005
（2）
公式（1）（2）中的角度a和b值可以通过智能定位器实时测量出来，R为定位器的长度；
实时的导高为：
Figure 10208DEST_PATH_IMAGE006
实时的拉出值为：
Figure 732176DEST_PATH_IMAGE007
。
在进一步实例中所述步骤4进一步为；将测量结果以无线的方式发送到上位机，是通过智能传感器在初始化时，将初始导高
Figure 753222DEST_PATH_IMAGE008
、初始拉出值
Figure 112921DEST_PATH_IMAGE009
、定位器的长度R写入数据存储器中，经过实时计算，然后将测量结果以无线的方式发送到上位机。
在进一步实例中，所述智能传感器，包括用于为整个系统供电的锂电池管理单元，输入端与锂电池管理单元输出端电性连接在一起的、并且用于采用电池电量的电池电量采集单元，与所述电池电量采集单元输出端电性连接在一起的、用于自动分析测量接触导线高度发上变化情况，并且计算引起定位器坡度变化的定位长度变化的MCU单元，输出端与所述MCU单元的输入点电性连接在在一起的、用于测量出定位器与水平面夹角的重力加速度采集单元，输出端与所述MCU单元的输入端电性连接在一起的、用于测量线路温度的温度采集单元，输入端与所述MCU单元的输出端通讯连接在一起的、可以将数据实时无线传输到上位机、并且远程监测用的无线通讯单元，以及输入端与所述无线通讯单元输出端、用于发生软件问题和程序跑飞后使系统重新启动的看门狗单元。
在进一步实例中，所述定位器设计成杆状机构， 所述定位器以5-8°的角度连接在支撑架上面，所述定位器的一端铰链式连接、能够左右绕连接点转动在支撑架上面、另一端固定安装在接触导线上面；
所述智能传感器固定安装在定位器上面。
在进一步实例中，所述支撑架，包括竖立固定安装在地面上的支撑柱，卡箍在所述支撑柱顶部的横杆，一端卡箍连接在支撑柱上面的、另一端卡箍连接在横杆端部的第一连杆，一端卡箍连接在横杆上面的另一端卡箍连接在第一连杆上面的第二连杆，卡箍连接在所述第二连杆上面的、并且与轨道平面平行的第三连杆，一端卡箍连接在第一连杆上面的、另一端卡箍连接第三连杆上面的第四连杆；
所述定位器与所述第四连杆铰链式连接在一起。
有益效果：本发明公开了一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，通过利用测量定位器角度变化的原理测量导高和拉出值，测量传感器可固定在定位器上，从而实现了可以连续测量接触网导高、拉出值的目的，通过在智能传感器的内置了MCU处理芯片，，可以自动分析计算采集到的数据，可以连续分析接触网导高和拉出值是否正常，如果不正常，则立即发送报警数据，从而实现了智能化，并且智能传感器具有无线传输模块，可以将数据实时无线传输到上位机，实现了远程监测的目的。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图2为本发明中的几何学原理图。
附图标记为：支撑架1、支撑柱101、横杆102、第一连杆103、第二连杆104、第三连杆105、第四连杆106、定位器2、智能传感器3。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
经过申请人的研究分析，现有技术现有的检修方法为，夜间线路停运后，接触网断电后，检修人员使用激光测距仪放置在轨道平面上，手工测量接触导线的拉出值和导线高度，检修效率低下，且无法做到实时在线监测。根据这些问题，申请人提出了一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统，具体方案如下。
如图1所示，本发明公开了一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法及系统。其中该系统包括，支撑架1、支撑柱101、横杆102、第一连杆103、第二连杆104、第三连杆105、第四连杆106、定位器2、智能传感器3。
如图1所示，所述定位器设计成杆状结构、并且定位器的一端以铰接式连接在支撑架上，另外一端固定在接触导线上，所述定位器以一定的角度放置，一般为5~8度的角度。接触网导线在处于静止状态时，这个角度不会发生变化，当有列车通过，或者接触网导线随温度伸缩时，或者接触网故障时，会引起接触网导线高度发生变化，由于定位器的一端铰接在腕臂结构中，可以上下左右绕连接点转动，接触网导线的上升或下降将会引起定位器角度的变化，利用此原理，通过测量定位器角度的变化，结合定位器的长度值（此长度不变），即可计算出导高和拉出值的变化量，此变化量加上初始的导高和拉出值，即为实时的导高和拉出值所述定位器以5-8°的角度连接在支撑架上面，所述定位器的一端铰链式连接、能够左右绕连接点转动在支撑架上面、另一端固定安装在接触导线上面。
其中支撑柱竖立固定安装在地面上，横杆卡箍在所述支撑柱的顶部，第一连杆一端卡箍连接在支撑柱的上面、另一端卡箍连接在横杆的端部，第二连杆一端卡箍连接在横杆的上面、另一端卡箍连接在第一连杆的上面，第三连杆卡箍连接在所述第二连杆的上面、第三连杆并且与轨道平面的平行，第四连杆一端卡箍连接在第一连杆的上面、另一端卡箍连接第三连杆的上面，所述定位器与所述第四连杆铰链式连接在一起；通过多个连杆固定连接在一起，提高了其支撑架的稳定。
所述智能传感器固定安装在定位器上面。测量定位器角度的变化，传感器内置有MCU处理器，和无线发射模块，将采集到角度参数送到MCU单元中计算出导高和拉出值的变化量，将计算结果通过无线通讯单元发送到上位机。传感器可远程设置报警阈值，当测量数据超过设定阈值后，传感器立即启动报警，将报警信息无线发送到上位机。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体说明，如图1所示，一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，包括以下步骤：
如图1所示，所述定位器用于固定接触导线在线路中的位置，接触导线是为列车提供外部电源的“滑道”，由于列车通过或其他外部因素（如风或断线等事故）引起接触导线的抬升或下降，就会引起定位器的角度变化。在静止状态下，定位器与接触线固定的位置距离轨道平面的高度即为导高，与轨道平面中心线偏离的距离即为拉出值，这两个参数是现场需要经常测量的参数，将智能传感器固定定位器上；
步骤1、使用传感器测量此时定位器与水平面的夹角，此夹角即为定位器的坡度。
步骤2、在初始安装智能传感器后，首先测量当前的导高和拉出值，读取此时智能传感器测量到的定位器的坡度值，将此三个参数为原始安装参数；
Figure 928430DEST_PATH_IMAGE010
---初始导高，
Figure 137695DEST_PATH_IMAGE009
--初始拉出值， ---初始坡度值，R--定位器的长度；
步骤3、如图2所示，当接触导线高度发上变化，引起定位器坡度变化时，例如从A点转动到B点，此时定位器的坡度由初始的a°变化为b°，导线的高度变化量为
△H=AC-BD，拉出值的变化量△a=OC-OD，根据几何学原理，可得到如下的公式：
Figure 940751DEST_PATH_IMAGE004
（1）
（2）
公式（1）（2）中的角度a和b值可以通过智能定位器实时测量出来，R为定位器的长度。
实时的导高为：
Figure 859608DEST_PATH_IMAGE012
实时的拉出值为：
Figure 222456DEST_PATH_IMAGE007
步骤4、所述智能传感器在初始化时，将初始导高
Figure 320862DEST_PATH_IMAGE013
、初始拉出值
Figure 478174DEST_PATH_IMAGE009
、定位器的长度R写入数据存储器中，经过实时计算，然后将测量结果以无线的方式发送到上位机。
其中所述智能传感器，包括锂电池管理单元、电池电量采集单元、MCU单元、重力加速度采集单元、温度采集单元、无线通讯单元和看门狗单元；其中锂电池管理单元的输出端与电池电量采集单元的输入端电性连接在一起，MCU单元的输入端与电池电量采集单元输出端电性连接在一起，重力加速度采集单元输出端与所述MCU单元的输入点电性连接在一起，温度采集单元的输出端与所述MCU单元的输入端电性连接在一起，无线通讯单元的输入端与所述MCU单元的输出端电性连接在一起，看门狗单元的输入端与所述无线通讯单元的输出端的电性连接在一起；当该系统启动时，通过锂电池管理单元为该系统供电，进而电池电量采集单元采集锂电池管理单元的电量，进而此时重力加速度采集单元测量出定位器与水平面夹角，同时MCU单元进行自动计算，并且分析测量接触导线高度发上变化情况，并且计算引起定位器坡度变化的定位长度变化，并且同时温度采集单元采集测量线路温度，然后无线通讯单元将可以通过MCU单元计算出来的数据实时无线传输到上位机，当遇到突发事件时，发生软件问题和程序跑飞后此时看门狗单元启动，可重启系统。
其中所述智能传感器带有测温功能，可以实时测量线路温度，测量结果以无线的方式发送到上位机。
作为一个优选方案，所述智能传感器采用超低功耗设计，锂电池供电，一节18650锂电池可以使用3年以上时间，减少了电池的维护工作量。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、测量出定位器与水平面夹角；
步骤2、测量当前的导高和拉出值，读取此时智能传感器测量到的定位器的坡度值，
步骤3、测量接触导线高度发上变化情况，并且计算引起定位器坡度变化的定位长度；
步骤4、将测量结果以无线的方式发送到上位机。
2.根据权利要求1所述的一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，其特征在于；所述步骤1进一步为；测量出定位器与水平面夹角，此夹角即为定位器的坡度。
3. 根据权利要求1所述的一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，其特征在于；所述步骤2进一步为 ；测量到的定位器的坡度值，此三个参数为原始安装参数，记作：
Figure 763012DEST_PATH_IMAGE001
---初始导高 --初始拉出值
Figure 584523DEST_PATH_IMAGE003
---初始坡度值 R--定位器的长度。
4. 根据权利要求1所述的一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，其特征在于：所述步骤3进一步为； 此时定位器的坡度由初始的a°变化为b°；
导线的高度变化量为；
△H=AC-BD，拉出值的变化量△a=OC-OD，根据几何学原理，可得到如下的公式：
Figure 825405DEST_PATH_IMAGE004
（1）
Figure 46302DEST_PATH_IMAGE005
（2）
公式（1）（2）中的角度a和b值可以通过智能定位器实时测量出来，R为定位器的长度；
实时的导高为：
Figure 275289DEST_PATH_IMAGE006
实时的拉出值为：
Figure 916224DEST_PATH_IMAGE007
。
5.根据权利要求1所述的一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，其特征在于：所述 步骤4进一步为；将测量结果以无线的方式发送到上位机，是通过智能传感器在初始化时， 将初始导高
Figure 521649DEST_PATH_IMAGE008
、初始拉出值
Figure 832938DEST_PATH_IMAGE009
、定位器的长度R写入数据存储器中，经过实时计算，然后将 测量结果以无线的方式发送到上位机。
6.根据权利要求4所述的一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，其特征在于：所述智能传感器，包括用于为整个系统供电的锂电池管理单元，输入端与锂电池管理单元输出端电性连接在一起的、并且用于采用电池电量的电池电量采集单元，与所述电池电量采集单元输出端电性连接在一起的、用于自动分析测量接触导线高度发上变化情况，并且计算引起定位器坡度变化的定位长度变化的MCU单元，输出端与所述MCU单元的输入点电性连接在在一起的、用于测量出定位器与水平面夹角的重力加速度采集单元，输出端与所述MCU单元的输入端电性连接在一起的、用于测量线路温度的温度采集单元，输入端与所述MCU单元的输出端通讯连接在一起的、可以将数据实时无线传输到上位机、并且远程监测用的无线通讯单元，以及输入端与所述无线通讯单元输出端、用于发生软件问题和程序跑飞后使系统重新启动的看门狗单元。
7.根据权利要求5所述的一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，其特征在于：所述定位器设计成杆状机构， 所述定位器以5-8°的角度连接在支撑架上面，所述定位器的一端铰链式连接、能够左右绕连接点转动在支撑架上面、另一端固定安装在接触导线上面；
所述智能传感器固定安装在定位器上面。
8.根据权利要求7所述的一种铁路接触网导高和拉出值的测量方法，其特征在于：所述支撑架，包括竖立固定安装在地面上的支撑柱，卡箍在所述支撑柱顶部的横杆，一端卡箍连接在支撑柱上面的、另一端卡箍连接在横杆端部的第一连杆，一端卡箍连接在横杆上面的另一端卡箍连接在第一连杆上面的第二连杆，卡箍连接在所述第二连杆上面的、并且与轨道平面平行的第三连杆，一端卡箍连接在第一连杆上面的、另一端卡箍连接第三连杆上面的第四连杆；
所述定位器与所述第四连杆铰链式连接在一起。
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