CN113113886B - 一种电气化铁路移动式接触网融冰装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气化铁路移动式接触网融冰装置，包括有集装箱式外壳和设置在集装箱式外壳内部的避雷器、电压互感器、断路器、输入侧电流互感器、输出侧电流互感器、电动型隔离开关、单相限流式铁芯电抗器；所述集装箱式外壳的外侧顶部表面设置有升高台支撑架，升高台支撑架上安装有接触网输入端子，接触网输入端子与断路器、输入侧电流互感器、电动型隔离开关、单相限流式铁芯电抗器、输出侧电流互感器、从集装箱式外壳伸出的回流端子依次导通相连，电压互感器并联在接触网输入端子和回流端子之间；该发明可利用平板车或轨道车进行整体移动、布置，融冰作业方式的灵活性高，且有效降低铁路投资，同时可以在不同供电臂或供电段之间穿插使用，利用率高。

Description

一种电气化铁路移动式接触网融冰装置

技术领域

本发明属于电气化铁路技术领域，尤其涉及一种电气化铁路移动式接触网融冰装置。

背景技术

中国南北方的冬季，由于气温、空气湿度和风速的共同作用，存在着由液态水形成冰的覆冰现象。对电气化铁路而言，覆冰会导致杆塔倾倒、导线覆冰舞动或断裂，同时由于接触网覆冰，会导致受电弓无法正常取流，甚至导致受电弓的损害或断裂，严重影响列车的安全准点运行，对于时速超过300km/h的高速铁路，该问题更加严重。

然而，申请人发现：现有铁路常用的融冰方式包括采用人工清除法、接触网热滑方法、化学药剂方法和阻性丝加热除冰法；其中，

人工清除法是通过人力或机械去除冰雪，该方式虽然简单，但是需要占用大量人力，耗时长，效率低，安全性差，尤其在高寒山区，人工除冰工作尤为辛苦危险，对接触网的损害比较大；

接触网热滑方法是在运营前通过线路巡视人员观察接触网的覆冰情况，判断覆冰的严重程度若覆冰达到需要除冰的警戒值，则启动除冰；具体采用机车通过受电弓从网上取电，以惰行的方式使受电弓与接触导线摩擦，清除覆冰，但是长时间的来回摩擦对导线造成严重磨损，导线寿命大大缩短，而更换接触网导线的方式耗时、费力，经济性差；

化学药剂方法是利用化学药剂与冰接触后融化的方法除冰，此方法可以避免接触导线覆冰，但是化学药剂对环境有影响，因而解决环境问题产生的经济问题耗费更加巨大；

阻性丝加热除冰法不能在线融冰，同时融冰线路距离有限，长线融冰时限制太多，经济性不明显。

以上现有铁路常用的融冰方式都存在各种各样问题。为此，有人提出了采用固定式融冰装置来解决电气化铁路接触网覆冰问题，但这种方式需要对易覆冰区域全线安装固定式融冰装置，投资巨大，灵活性不强。因此，迫切需求一种移动式融冰装置提高运行灵活性，降低固定式融冰的投资。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可整体移动、布置，同时可以在不同供电臂或供电段之间穿插使用，融冰作业方式灵活，利用率高，投资低的移动式接触网融冰装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电气化铁路移动式接触网融冰装置，包括有集装箱式外壳和设置在集装箱式外壳内部的避雷器、电压互感器、断路器、输入侧电流互感器、输出侧电流互感器、电动型隔离开关、单相限流式铁芯电抗器；其中，所述集装箱式外壳的外侧顶部表面设置有升高台支撑架，所述升高台支撑架上安装有接触网输入端子，所述接触网输入端子与断路器、输入侧电流互感器、电动型隔离开关、单相限流式铁芯电抗器、输出侧电流互感器、从集装箱式外壳伸出的回流端子依次导通相连，所述电压互感器并联在接触网输入端子和回流端子之间。

进一步地，所述集装箱式外壳还具有高压并联型端子，且所述接触网输入端子的一端与电气化铁路的接触网相连，另一端与断路器相连；所述回流端子的一端与电气化铁路的回流线相连，另一端与输出侧电流互感器相连；所述高压并联型端子的一端与接触网输入端子的接触网侧并联，另一端预留与其他电气化铁路移动式接触网融冰装置相连。

进一步地，该电气化铁路移动式接触网融冰装置还包括有控制系统，所述控制系统包括核心控制器、无线路由器、通讯管理机、接触网无线测温模块和手持式操控终端，所述核心控制器与无线路由器和通讯管理机通信连接，所述通讯管理机与铁路远动系统和SCADA系统通信连接，所述接触网无线测温模块和手持式操控终端与无线路由器通信连接。

进一步地，所述控制系统还包括壳体，所述壳体安装固定在集装箱式外壳的内部，所述核心控制器、无线路由器、通讯管理机、接触网无线测温模块安装在壳体内。

进一步地，所述集装箱式外壳的内部设置有三个腔室，所述控制系统和单相限流式铁芯电抗器分别安装在其中两个腔室内，所述断路器、输入侧电流互感器、电动型隔离开关、避雷器、电压互感器、输出侧电流互感器和回流端子安装在剩下一个腔室内。具体可以为：所述集装箱式外壳的内部从左到右依次并排设置有第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述控制系统安装在第一腔室内，所述单相限流式铁芯电抗器安装在第二腔室内，所述断路器、输入侧电流互感器、电动型隔离开关、避雷器、电压互感器、输出侧电流互感器和回流端子安装在第三腔室内，且所述回流端子从第三腔室顶部伸出集装箱式外壳的外部，所述升高台支撑架设置在位于第三腔室上方的集装箱式外壳的外侧顶部表面。

进一步地，所述核心控制器包括有环境状态采集模块、保护控制模块、开入开出模块、通讯控制模块、电压电流模拟量采集模块、融防冰策略控制模块、线路模型参数；其中，所述融防冰策略控制模块用于根据线路模型分流情况、融冰装置处于线路的位置、环境状态、融冰装置自身额定参数确定融防冰投退控制策略的输出目标，输出目标包含：融冰装置并联数目、建议的最短线路距离。

本发明通过上述技术方案，主要具有以下有益效果：

(1)可利用平板车或轨道车进行整体移动、并根据需求机动布置在铁路沿线，大大提高融冰作业方式的灵活性，真正实现哪里覆冰融哪里，而且有效降低铁路投资，避免传统固定式融冰装置需要全线安装的问题造成巨额投资，同时可以在不同供电臂或供电段之间穿插使用，利用率大大提高；

(2)利用手持式操控终端可以就地非接触式操作，操作更方便、更快捷，安全性更高，运维难度低。

附图说明

图1是本发明所述电气化铁路移动式接触网融冰装置实施例的结构示意图；

图2是本发明所述电气化铁路移动式接触网融冰装置实施例移动布置时示意图；

图3是本发明所述电气化铁路移动式接触网融冰装置实施例中控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1中所示，本发明实施例所述的电气化铁路移动式接触网融冰装置，包括有集装箱式外壳1、避雷器2、电压互感器3、断路器4、输入侧电流互感器5、输出侧电流互感器6、电动型隔离开关7、单相限流式铁芯电抗器8。其中，所述集装箱式外壳1的外侧顶部表面设置有升高台支撑架9，所述升高台支撑架9上安装有接触网输入端子10，具体为：该升高台支撑架9包括支撑架和电机，所述支撑架的一端通过转轴可转动地安装在集装箱式外壳1的外侧顶部表面，所述电机安装在集装箱式外壳1的外侧顶部表面上，且其驱动部与转轴驱动连接，具体可以为：电机的驱动部设置有主动齿轮，所述转轴上设置有从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合连接。工作时，通过电机驱使支撑架升高，从而使支撑架上安装的接触网输入端子10升高，减小接触网输入端子10与接触网架空线的距离，便于与接触网导线相连；同时所述集装箱式外壳1还设置有从内部伸出的回流端子11。所述避雷器2、电压互感器3、断路器4、输入侧电流互感器 5、输出侧电流互感器6、电动型隔离开关7、单相限流式铁芯电抗器8设置在集装箱式外壳1的内部，而且所述接触网输入端子10与断路器4、输入侧电流互感器5、电动型隔离开关7、单相限流式铁芯电抗器8、输出侧电流互感器6、回流端子11依次导通相连，所述电压互感器3并联在接触网输入端子10和回流端子11之间。

本发明所述电气化铁路移动式接触网融冰装置使用时，可利用平板车 (如图2)或轨道车进行整体移动、并沿根据需求机动布置在铁路沿线(将所述接触网输入端子10的一端与电气化铁路的接触网相连，另一端与断路器4相连；所述回流端子11的一端与电气化铁路的回流线相连，另一端与输出侧电流互感器6相连。)，大大提高融冰作业方式的灵活性，真正实现哪里覆冰融哪里，而且有效降低铁路投资，避免传统固定式融冰装置需要全线安装的问题造成巨额投资，同时可以在不同供电臂或供电段之间穿插使用，利用率大大提高。

另外，本发明的集装箱式外壳1还具有用于扩容的高压并联型端子，所述高压并联型端子的一端与接触网输入端子10的接触网侧并联，另一端预留与其他电气化铁路移动式接触网融冰装置相连；通过该高压并联型端子可根据实际覆冰情况对所需的融冰电流进行扩容，确保有效、快速对接触网进行融冰。

如图3所示，本发明所述的电气化铁路移动式接触网融冰装置还包括有控制系统12，所述控制系统12包括核心控制器13、无线路由器14、通讯管理机15、接触网无线测温模块16和手持式操控终端17，所述核心控制器13与无线路由器14和通讯管理机15通信连接，所述通讯管理机15 与铁路远动系统22和SCADA系统23通信连接，所述接触网无线测温模块16和手持式操控终端17与无线路由器14通信连接；其中，所述核心控制器13与无线路由器14和通讯管理机15有线连接，所述通讯管理机15与铁路远动系统22和SCADA系统23有线连接，所述接触网无线测温模块16 和手持式操控终端17与无线路由器14无线(如：WIFI)连接，且接触网无线测温模块16使用时安装在接触网的承力索上，测量的温度数据信息通过无线路由器14的无线信号传递给核心控制器13；所述核心控制器13包括有环境状态采集模块、保护控制模块、开入开出模块、通讯控制模块、电压电流模拟量采集模块、融防冰策略控制模块、线路模型参数；所述融防冰策略控制模块用于根据线路模型分流情况、融冰装置处于线路的位置、环境状态、融冰装置自身额定参数确定融防冰投退控制策略的输出目标，输出目标包含：融冰装置并联数目、建议的最短线路距离，在此过程，所述融防冰策略控制模块根据线路模型参数、天气状况控制器计算需求融防冰电流的大小；所述环境状态采集模块由两个以上传感器构成的传感器组，用于采集工况环境内温度、湿度等(比如：环境状态采集模块包括温度传感器和湿度传感器)，并将传感信号输送至核心控制器13的控制芯片；所述保护控制模块用于根据电压、电流、温度等数据信号判断是否处于故障状态，进行融冰装置的保护动作；所述开入开出模块用于将断路器、隔离刀等开关状态输送至控制芯片，并根据控制指令输出对应的开关信息；所述通讯控制模块用于与无线路由器连接，进行无线通讯；所述电压电流模拟量采集模块是AD芯片，用于将电压电流数值转换后输送给控制芯片；所述手持式操控终端17可以是智能手机或平板电脑，利用手持式操控终端 17可以就地非接触式操作，操作更方便、更快捷，安全性更高，运维难度低。当然，所述控制系统12还可以包括一人机交互界面(HMI)，有利于操作和监控。

如图1所示，所述控制系统12还包括壳体18，所述壳体18安装固定在集装箱式外壳1的内部，所述核心控制器13、无线路由器14、通讯管理机15安装在壳体内。其中，所述集装箱式外壳1的内部可以设置有三个腔室，所述控制系统12和单相限流式铁芯电抗器8分别安装在其中两个腔室内，所述避雷器2、电压互感器3、断路器4、输入侧电流互感器5、输出侧电流互感器6、电动型隔离开关7和回流端子11安装在剩下一个腔室内，具体可以为：所述集装箱式外壳1的内部从左到右依次并排设置有第一腔室19、第二腔室20和第三腔室21，所述控制系统12安装在第一腔室19 (低压室)内，所述单相限流式铁芯电抗器8安装在第二腔室20内，所述避雷器2、电压互感器3、断路器4、输入侧电流互感器5、输出侧电流互感器6、电动型隔离开关7和回流端子11安装在第三腔室21内，且所述回流端子11从第三腔室21顶部伸出集装箱式外壳1的外部，所述升高台支撑架9设置在位于第三腔室21上方的集装箱式外壳1的外侧顶部表面。这样，该电气化铁路移动式接触网融冰装置的集成度更高，无须反复连接控制系统12与移动布局更简单、更方便，而且各组成部件分别设置在不同的腔室内，有效避免相互干扰，稳定性提高。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电气化铁路移动式接触网融冰装置，其特征在于：包括有集装箱式外壳和设置在集装箱式外壳内部的避雷器、电压互感器、断路器、输入侧电流互感器、输出侧电流互感器、电动型隔离开关、单相限流式铁芯电抗器；其中，所述集装箱式外壳的外侧顶部表面设置有升高台支撑架，所述升高台支撑架上安装有接触网输入端子，所述接触网输入端子与断路器、输入侧电流互感器、电动型隔离开关、单相限流式铁芯电抗器、输出侧电流互感器、从集装箱式外壳伸出的回流端子依次导通相连，所述电压互感器并联在接触网输入端子和回流端子之间；

本电气化铁路移动式接触网融冰装置还包括有控制系统，所述控制系统包括核心控制器、无线路由器、通讯管理机、接触网无线测温模块和手持式操控终端，所述核心控制器与无线路由器和通讯管理机通信连接，所述通讯管理机与铁路远动系统和SCADA系统通信连接，所述接触网无线测温模块和手持式操控终端与无线路由器通信连接；所述集装箱式外壳的内部设置有三个腔室，所述控制系统和单相限流式铁芯电抗器分别安装在其中两个腔室内，所述断路器、输入侧电流互感器、电动型隔离开关、避雷器、电压互感器、输出侧电流互感器和回流端子安装在剩下一个腔室内。

2.根据权利要求1所述的电气化铁路移动式接触网融冰装置，其特征在于：所述集装箱式外壳还具有高压并联型端子，且所述接触网输入端子的一端与电气化铁路的接触网相连，另一端与断路器相连；所述回流端子的一端与电气化铁路的回流线相连，另一端与输出侧电流互感器相连；所述高压并联型端子的一端与接触网输入端子的接触网侧并联，另一端为预留端口，用于与其他电气化铁路移动式接触网融冰装置相连。

3.根据权利要求1或2所述的电气化铁路移动式接触网融冰装置，其特征在于：所述控制系统还包括壳体，所述壳体安装固定在集装箱式外壳的内部，所述核心控制器、无线路由器、通讯管理机安装在壳体内。

4.根据权利要求3所述的电气化铁路移动式接触网融冰装置，其特征在于：所述集装箱式外壳的内部从左到右依次并排设置有第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述控制系统安装在第一腔室内，所述单相限流式铁芯电抗器安装在第二腔室内，所述断路器、输入侧电流互感器、电动型隔离开关、避雷器、电压互感器、输出侧电流互感器和回流端子安装在第三腔室内，且所述回流端子从第三腔室顶部伸出集装箱式外壳的外部，所述升高台支撑架设置在位于第三腔室上方的集装箱式外壳的外侧顶部表面。

5.根据权利要求3所述的电气化铁路移动式接触网融冰装置，其特征在于：所述核心控制器包括有环境状态采集模块、保护控制模块、开入开出模块、通讯控制模块、电压电流模拟量采集模块、融防冰策略控制模块、线路模型参数；其中，所述融防冰策略控制模块用于根据线路模型分流情况、融冰装置处于线路的位置、环境状态、融冰装置自身额定参数确定融防冰投退控制策略的输出目标，输出目标包含：融冰装置并联数目、建议的最短线路距离。

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