CN1340008A - 用于测定接触导线和集电器之间压紧力的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于测定电车的接触导线和集电器之间压紧力的装置,设有一个静态压紧力的测量装置,该静态压紧力由取决于静态压紧力的、两个电气相连的集电器部件之间的距离确定,并设有一个与集电器耦接的加速度传感器,用来测定压紧力方向上产生的集电器加速度。加速度传感器的输出信号与测量装置的输出信号结合起来以求出压紧力。这样来设计加速度传感器:加速度传感器具有一个装在集电器(6)上的弹性感震块(3),测定其相对于集电器的各光学位置并将一个相应的光信号向一个由集电器电势分断的光电转换器传递。

Description

用于测定接触导线和集电器之间压紧力的装置
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的装置。
现代高速有轨车辆的集电器就其集电器接触板与接触导线之间的接触力来说，应设计成活动调节的集电器结构型式，而能够找到并保持电力供应质量和在接触导线与接触板之间接触位置处磨损的最佳状况，与有轨车辆与接触导线之间的相对运动、取决于风和车辆速度的作用到集电器部件上的气流作用力以及集电器、接触导线和此所承的链式装置的振荡变化情况无关。而实际接触力的那个分力，由取决于车辆速度的空气流动产生、作用到集电器部件上，通过测量可以确定并可记为调节算法的参数函数，这就需要一种装置来测定由集电器的机械作用和架空线装置产生的压紧力，该装置尽可能靠近接触位置，按其数值和其作用点测定此压紧力，并从处于高压水平(例如3kV直流电压；15kV或25kV交流电压)的测量点将压紧力当量信号转传到车辆内部处于反向电位的处理装置上。
在国际申请PCT98/DE01657中阐述了一种用来测量电车的，特别是有轨电车的接触导线和集电器之间的压紧力的装置，该装置设有至少一个用来测定接触导线和集电器接触板之间压紧力的适宜相位的光传感器，一个用于传感器控制和传感器信号加工的装置和一个用于传递电位分断的信号的此连接相位的光学装置。其中光纤传感器应布置得尽可能靠近集电器和接触导线之间的实际接触位置并能够直接测量部件之间作用的力，相互之间没有较大的相对行程。集电器的振荡技术特性和空气动力学特性应最大程度地保持不受测量装置的干扰。应当既能根据其数值又能根据其在滑动触件上的作用点确定压紧力，并产生可被一个活动调节的集电器采用的压紧力当量信号。
为此在接触板的基体和接触板支承体(摆动架)之间或是滑动触件和接触板的基体之间分别设置有两个弹性变形体与二者固定连接，此弹性变形体支承着接触块或滑动触件，且其内分别成一整体地集成有一个光纤反射传感器，该反射传感器探测变形体的压紧力当量变形并将信号传递到用于传感器控制和传感器信号加工的装置，所探测的变形在此转换为压紧力当量信号并发送，或者从所期望的压紧力变化当量的指令得出并发送。
在滑动触件和接触块的基体之间设置弹性变形体，得到的好处是：测量时就连由风-和车辆速度所决定的空气流动产生的作用到基体上的举升或驱动分力也考虑在内。然而这种结构设计方案要比在接触块基体和接触块支承体之间设置变形体昂贵。另外业已证实，这一空气动力学的作用力在很大程度上是可以忽略的。
但应当想到，由行驶时出现的接触导线和集电器的摆动产生了加速度力，已知的测量装置未顾及该加速度力，而实际的压紧力相对测得的“静态”压紧力可能不会显著地升高或减小。该加速度力可由接触块的质量和加速度的乘积求得。因为接触块的质量已知，测定加速度就够了，就能弄清集电器的加速度(正或负)对压紧力的影响。
借助于压电式或电容式加速度接收仪就能测量沿压紧力方向出现的集电器加速度。而该接收仪处于集电器的电势，也就是说处于高压水平，并产生电信号，该电信号必须通过电势分断器降至处理装置的电势。然而这样一种电势分断器成本昂贵，影响信号质量并且由于多次过滤器而只能容许一个低的测量频率。
因此本发明的目的在于，提出一种用于测定电车的接触导线和集电器之间压紧力的装置，带有一个静态压紧力的测量装置，该静态压紧力由取决于静态压紧力的、两个电气相连的集电器部件之间的距离确定，并带有一个与集电器耦接的加速度传感器，用来测定压紧力方向上产生的集电器加速度，其输出信号与测量装置的输出信号结合起来以求出压紧力，所提出的装置中避免了连接目前的电势分断器的缺点，因而能在低成本下更精确地测定压紧力。
这一目的根据本发明通过权利要求1特征部分所表述的特征得以实现。根据本发明的装置的有利改进由从属权利要求表明。
加速度传感器具有一个装在集电器(6)上的弹性感震块(3)，测定其各光学位置并将一个相应的光信号向一个由集电器电势分断的光电转换器传递，因此以简单的方式进行电势分断并且不影响光路上的光信号。
最好是通过一个光导体进行光信号的传递，使光电转换器在车辆上的位置可自由选择。
一种带有一发射光导体和一接收光导体的光纤反射传感器特别适合于做加速度传感器，其中发射光导体的光射出面和接收光导体的光射入面处于感震块的一个反射表面对面并相对于集电器固定。
对压紧力关系重大的加速度最大频率为20至25Hz，因而测量范围应小于1Hz和25Hz之间，频率高于25Hz的加速度具有的振幅很小而可以忽略。可相应地选定加速度传感器的谐振频率，至少为80Hz。谐振频率过高会降低测量范围内低频率，特别是1Hz以下的灵敏度。
下面通过附图所示的实施例来详细地说明本发明。附图表示一个与一集电器耦接的加速度传感器的结构示意图，如由前面提及的申请PCT98/DE01657已知的那样。
该加速度传感器主要由一个图中只是局部示出的壳体1，一个在壳体内中断的、通过弹簧杆2与该壳体耦接的感震块3和一个与壳体固定连接的、由一发射光导体4和一接收光导体5组成的通到该壳体内的光导体组成。壳体1与集电器的一个部件6固定连接，该部件可以是例如摆动架或接触板。因此壳体1还有光导体与集电器同步运动。而感震块3由于其弹性支承使接触板的运动滞后。
发射光导体4和接收光导体5相离预定的距离互相平行，最好是直接相毗邻，这样地设置，使其位于壳体1内的端面，即光射出面或光射入面的走向平行于感震块3的一个面向它们的光反射表面。发射光导体传导一个从车辆内的光源发出的发射光线，此发射光线从其端面射出并到达感震块3的反射表面。该光线被反射，其中反射光的一部分到达光接收导体5，并通过此光接收导体传导到一个光电管，光电管中产生一个用来继续加工的相应的电信号。
到达接收光导体5的反射光量与从发射光导体4出去的光量之比取决于光导体的端面到感震块3的反射表面的距离。因为这伴随着集电器的运动进而光导体的运动滞后，所以在集电器加速时会发生距离的改变，这一改变的大小取决于加速度。因此接收光导体5接收并转传至光电管上光信号的强度是集电器振动时正或负加速度的一个函数。将其转换为电信号，与已知的集电器的质量相乘，则得出一个正或负的分力，此分力被合成为例如通过按PCT98/DE01657的测量装置求得的静态压紧力，以得出接触导线和集电器之间的实际压紧力。其中图中箭头A表示压紧力的方向，也就是说感震块3沿压紧力的方向振动，因而就连集电器的加速度也是沿着该方向的。
加速度传感器与接触导线处于同一电位。可由于光导体是电绝缘的，加速度传感器和光电管之间发生电位分界，而能使其(光导体的)输出零信号处于一个所期望的电位值。

Claims (7)

1.用于测定电车的接触导线和集电器之间压紧力的装置，带有一个静态压紧力的测量装置，该静态压紧力由取决于静态压紧力的、两个电气相连的集电器部件之间的距离确定，并带有一个与集电器耦接的加速度传感器，用来测定压紧力方向上产生的集电器加速度，其输出信号与测量装置的输出信号结合起来以求出压紧力，其特征在于，加速度传感器具有一个装在集电器(6)上的弹性感震块(3)，测定其各光学位置并将一个相应的光信号向一个由集电器(6)电势分断的光电转换器传递。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，设有一光导体(4，5)来传递光信号。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，感震块(3)弹性地置于一个与集电器(6)固定连接的壳体(1)内。
4.按照权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，设有一个带有一发射光导体(4)和一接收光导体(5)的光纤反射传感器用于测定感震块(3)的光学位置，其中发射光导体(4)的光射出面和接收光导体(5)的光射入面处于感震块(3)的一个反射表面对面并相对于集电器(6)固定。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，到达接收光导体(5)的光量与从发射光导体(4)出去的光量之比取决于感震块(3)的反射表面到反射传感器的光射入-和光射出面的距离。
6.按照权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，加速度传感器的测量范围在25Hz以下。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，加速度传感器的谐振频率大于80Hz。
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