CN113238121A

CN113238121A - 牵引接触网综合监测分析装置

Info

Publication number: CN113238121A
Application number: CN202110549140.4A
Authority: CN
Inventors: 谭子航; 徐朝政; 樊子旭; 田行军; 马月红; 张淏; 吕钊朋; 赵通; 付洪武; 郭现龙
Original assignee: Shijiazhuang Tiedao University
Current assignee: Shijiazhuang Tiedao University
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2021-08-10

Abstract

本发明公开了牵引接触网综合监测分析装置，包括外壳，外壳内包括：外壳顶部的疏水板，所述疏水板顶部设置成半弧形状，且疏水板采用铝制材料；外壳上用于固定的螺栓孔，所述固定螺栓孔处采用钢制连接带，一方面用于穿过接触网利用螺栓与装置连接，另一方面通过螺栓孔与外界大地构成回路，用于正常供电以及避雷防雷击；设置在装置内部的干式变压器，所述干式变压器变压比为10.5kV/0.4kV。该牵引接触网综合监测分析装置的外部均采用新型材料，采用全封闭的模式，并且内部充有稀有气体六氟化硫，具有良好的绝缘性能，即使在高温条件下，也能很好的工作，使得装置的适应性很强，能够适应各种各样的气候环境情况。

Description

牵引接触网综合监测分析装置

技术领域

本发明涉及轨道交通的监测分析技术领域，具体为牵引接触网综合监测分析装置。

背景技术

接触网弓网是高铁运营的至关重要的一部分，一旦接触网发生了故障，会影响高铁的正常运行，甚至会造成严重的伤亡事故，因此我们需要重视接触网异常的磨损的预防监测。接触网磨损的原因有：第一，受电弓滑过接触线底面时弓网间相互摩擦产生的固定磨耗；第二，弓网系统的不良接触往往伴随着受电弓与接触网间强烈放电现象，即发生弓网燃弧，会给接触网以及受电弓造成磨损，长期运行，甚至于造成断线事故。近年来，对于高铁接触网系统的维修只能通过人工进行检查工作，即便发现了问题也无法准确地定位出是哪个区域的弓网恶劣导致的。除此之外，以往的铁路最精确的监控系统都是在每个站点的辖区派出所进行总的监控，只能确定出电能质量和电流大小，且精度不高，不能确定出接触网的故障，只能人工确认，费时费力。因此，需要牵引接触网综合监测分析装置，能够解决这些问题，提前预知事故的发生并且尽可能地减少事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种用铝合金外壳以及碳纤维内壳组成生产的并且内部充满六氟化硫气体的设备，克服了现有技术的不足，结构设计合理，有效地解决了现有的监测装置不能够具体、及时地测出故障的位置以及实时监控接触网的磨损原因，并且无法去提前预知出故障是否会发生，以及发生的几率，无法提醒人工去更换以及维修接触网，同时，由于各个辖区派出所的监控系统只能测量出高铁行驶时的电流和电能质量，不能够测量出燃弧，弓网磨损等状况。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：牵引接触网综合监测分析装置，包括外壳，外壳内包括：外壳顶部的疏水板，所述疏水板顶部设置成半弧形状，且疏水板采用铝制材料；外壳上用于固定的螺栓孔，所述固定螺栓孔处采用钢制连接带，一方面用于穿过接触网利用螺栓与装置连接，另一方面通过螺栓孔与外界大地构成回路，用于正常供电以及避雷防雷击；设置在装置内部的干式变压器，所述干式变压器变压比为10.5kV/0.4kV，用于将从接触网接收到的电能转换成低压电，通过螺栓孔与外界构成回路；设置在外壳外侧板外侧的散热片，所述散热片采用导热性能良好的铝制散热器，且散热片的通风导槽采用横向设置；在装置箱体与接触网导线同向的两侧设置的两个远距超高清摄像头和，用于超远距离双向监测接触网导线的表面磨损和消耗情况；在装置箱体与接触网导线同向的两侧设置的两个广角超高清摄像头和，用于双向监测接触网导线各个方向波动情况，与高精度波动检测专用压力传感器配合使用，用于达到波动数据监测与可视化分析的目的；外壳底部承重板，所述承重板采用铝制外壳底板；在承重板上设置接触网导线固定槽，一方面用于将整体装置重心通过固定槽紧密固定在接触网导线上，另一方面用于更好的进行接触网波动监测与取电功能；在承重板上部设置高精度波动检测专用压力传感器，一方面用于将传感器与接触网导线紧密连接，对导线波动进行实时可视化监测，另一方面用于采集电压信号；安装在外壳外侧板内侧的、且与传感器和摄像头连接的核心处理器主板，用于对所采集到的接触网压力波动数据、图像采集数据与电能质量数据进行分析，并经过北斗授时模块精准定位与实时对数据进行传播；与核心处理器主板连接的信号发射天线，用于对采集到数据的分析结果通过信号发射天线，实时传输到供电所，实时对各段接触网进行监测。进一步的，所述外壳设置为全封闭结构，且外壳内部充有稀有气体六氟化硫。进一步的，所述远距超高清摄像头和、广角超高清摄像头和、高精度波动检测专用压力传感器、核心处理器主板和信号发射天线之间均通过电性连接。进一步的，所述接触网导线固定槽设置为向上方凸的弧形结构。与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1、装置的外部均采用新型材料，采用全封闭的模式，并且内部充有稀有气体六氟化硫，具有良好的绝缘性能，即使在高温条件下，也能很好的工作，使得装置的适应性很强，能够适应各种各样的气候环境情况。 2、压力传感器、电能质量检测器以及数据分析模块一体化，可以使得工作人员能够得到关于接触网的磨损程度以及相关设备的老化损耗情况，并且根据事先设定的相关的分析内容对于设备的维修、更换、选购提供实际的建议。 3、该装置设定有电路保护装置，当监测出电路电压超出负荷或者其他的异常情况时，装置会自动切断电源进行紧急断电处理，增加安全性能，有利于实际过程中的使用。另外通过外壳螺栓与牵引网支架的巧妙连接，达到室外工作环境防雷击避雷的作用。 4、将装置与我国目前最先进的北斗卫星授时服务确认故障的具体的方位，并且使用了5G的信号传输，使得总控制中心能够实时、准确地了解故障的发生时间以及发生的位置。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明干式变压器结构示意图；图3为本发明散热片结构示意图；图4为本发明远距超高清摄像头结构示意图；图5为本发明广角超高清摄像头结构示意图；图6为本发明外壳底部承重板结构示意图；图7为本发明高精度波动检测专用压力传感器结构示意图；图8为本发明信号发射天线结构示意图。图中：1、疏水板，2、螺栓孔，3、干式变压器，4、散热片，5和10、远距超高清摄像头，6和11、广角超高清摄像头，7、承重板，8、接触网导线固定槽，9、高精度波动检测专用压力传感器，12、核心处理器主板，13、信号发射天线，14、外侧板。

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，进一步阐述本发明。下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1-8，本发明提出牵引接触网综合监测分析装置，包括外壳，外壳内包括：外壳顶部的疏水板1，疏水板1顶部设置成半弧形状，且疏水板1采用铝制材料；具有较高的强度以及较轻的质量，当装置处于雨雪工作条件下，具有良好的疏水作用，保证可以在室外各种复杂的工作环境中正常工作，外壳上用于固定的螺栓孔2，固定螺栓孔2处采用钢制连接带，一方面用于穿过接触网利用螺栓与装置连接，达到牢靠固定的目的，另一方面通过螺栓孔2与外界大地构成回路，用于正常供电以及避雷防雷击；设置在装置内部的干式变压器3，干式变压器3变压比为10.5kV/0.4kV，用于将从接触网接收到的电能转换成低压电，通过螺栓孔2与外界构成回路，后续使用正常供电源为处理器主板与传感器进行供电；设置在外壳外侧板14外侧的散热片4，散热片4采用导热性能良好的铝制散热器，且散热片4的通风导槽采用横向设置，正常风与列车通过风都可更好的为装置进行散热；在装置箱体与接触网导线同向的两侧设置的两个远距超高清摄像头5和10，用于超远距离双向监测接触网导线的表面磨损和消耗情况；在装置箱体与接触网导线同向的两侧设置的两个广角超高清摄像头6和11，用于双向监测接触网导线各个方向波动情况，与高精度波动检测专用压力传感器9配合使用，用于达到波动数据监测与可视化分析的目的；外壳底部承重板7，承重板7采用铝制外壳底板，达到高强度承重；在承重板7上设置接触网导线固定槽8，一方面用于将整体装置重心通过固定槽紧密固定在接触网导线上，另一方面用于更好的进行接触网波动监测与取电功能；在承重板7上部设置高精度波动检测专用压力传感器9，一方面用于将传感器与接触网导线紧密连接，对导线波动进行实时可视化监测，另一方面用于采集电压信号；安装在外壳外侧板14内侧的、且与传感器和摄像头连接的核心处理器主板12，用于对所采集到的接触网压力波动数据、图像采集数据与电能质量数据进行分析，并经过北斗授时模块精准定位与实时对数据进行传播；与核心处理器主板12连接的信号发射天线13，用于对采集到数据的分析结果通过信号发射天线，实时传输到供电所，实时对各段接触网进行监测。外壳设置为全封闭结构，且外壳内部充有稀有气体六氟化硫；远距超高清摄像头5和10、广角超高清摄像头6和11、高精度波动检测专用压力传感器9、核心处理器主板12和信号发射天线13之间均通过电性连接；接触网导线固定槽8设置为向上方凸的弧形结构。另外，一种牵引接触网的综合监测分析装置，分为防水散热避雷模块，压力传感分析模块，超高清晰视频监测模块，分析传导模块。防水散热避雷模块，外部的全封闭使得外部的环境不会对于内部其他的模块造成影响；装置的两侧铺上了散热板使得内部的装置能够始终维持正常的运转，充入的稀有气体六氟化硫使得内部的各个模块能够很好地运行，也很好地保护好其中的各个子装置。压力传感模块，通过接触线和压力传感器的测量对于列车通过时受电弓与接触网的接触的时的接触的压力，由于接触线与受电弓滑板的中心距离的不同，导致动态弓网的接触力不同，在检测模块中通过不同的波动情况，传输到分析模块。超高清晰视频监测模块，在装置的底部内的传感器的左右两个面上分别安装上两个超高清的摄像头，一个高清摄像头，一个广角摄像头以及内置分析判断装置，可以对于监测分析接触网的磨损情况、发生突发事件时的故障的发生位置、提前预知发生故障的几率、以及弓网的燃弧现象的发生。分析传导模块，通过对于接收到视频监测模块以及压力传感模块传递的信息进行分析综合，来总结出所发生的故障的类型以及故障发生的原因，并且将所分析出来的信息利用5G信号进行传送至总的监控中心进行处理。以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims

1.牵引接触网综合监测分析装置，包括外壳，其特征在于，外壳内包括：外壳顶部的疏水板（1），所述疏水板（1）顶部设置成半弧形状，且疏水板（1）采用铝制材料；外壳上用于固定的螺栓孔（2），所述固定螺栓孔（2）处采用钢制连接带，一方面用于穿过接触网利用螺栓与装置连接，另一方面通过螺栓孔（2）与外界大地构成回路，用于正常供电以及避雷防雷击；设置在装置内部的干式变压器（3），所述干式变压器（3）变压比为15kV/4kV，用于将从接触网接收到的电能转换成低压电，通过螺栓孔（2）与外界构成回路；设置在外壳外侧板（14）外侧的散热片（4），所述散热片（4）采用导热性能良好的铝制散热器，且散热片（4）的通风导槽采用横向设置；在装置箱体与接触网导线同向的两侧设置的两个远距超高清摄像头（5）和（10），用于超远距离双向监测接触网导线的表面磨损和消耗情况；在装置箱体与接触网导线同向的两侧设置的两个广角超高清摄像头（6）和（11），用于双向监测接触网导线各个方向波动情况，与高精度波动检测专用压力传感器（9）配合使用，用于达到波动数据监测与可视化分析的目的；外壳底部承重板（7），所述承重板（7）采用铝制外壳底板；在承重板（7）上设置接触网导线固定槽（8），一方面用于将整体装置重心通过固定槽紧密固定在接触网导线上，另一方面用于更好的进行接触网波动监测与取电功能；在承重板（7）上部设置高精度波动检测专用压力传感器（9），一方面用于将传感器与接触网导线紧密连接，对导线波动进行实时可视化监测，另一方面用于采集电压信号；安装在外壳外侧板（14）内侧的、且与传感器和摄像头连接的核心处理器主板（12），用于对所采集到的接触网压力波动数据、图像采集数据与电能质量数据进行分析，并经过北斗授时模块精准定位与实时对数据进行传播；与核心处理器主板（12）连接的信号发射天线（13），用于对采集到数据的分析结果通过信号发射天线，实时传输到供电所，实时对各段接触网进行监测。

2.据权利要求1所述的牵引接触网综合监测分析装置，其特征在于：所述外壳设置为全封闭结构，且外壳内部充有稀有气体六氟化硫。

3.据权利要求1所述的牵引接触网综合监测分析装置，其特征在于：所述远距超高清摄像头（5）和（10）、广角超高清摄像头（6）和（11）、高精度波动检测专用压力传感器（9）、核心处理器主板（12）和信号发射天线（13）之间均通过电性连接。

4.据权利要求1所述的牵引接触网综合监测分析装置，其特征在于：所述接触网导线固定槽（8）设置为向上方凸的弧形结构。