CN1898103A - 用于从导线获取电流的电车的监测系统 - Google Patents

用于从导线获取电流的电车的监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN1898103A
CN1898103A CNA2004800389438A CN200480038943A CN1898103A CN 1898103 A CN1898103 A CN 1898103A CN A2004800389438 A CNA2004800389438 A CN A2004800389438A CN 200480038943 A CN200480038943 A CN 200480038943A CN 1898103 A CN1898103 A CN 1898103A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current colector
signal
current
colector
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004800389438A
Other languages
English (en)
Inventor
M·克雷格
P·约瑟夫
S·维莱特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Morganite Electrical Carbon Ltd
Original Assignee
Morganite Electrical Carbon Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Morganite Electrical Carbon Ltd filed Critical Morganite Electrical Carbon Ltd
Publication of CN1898103A publication Critical patent/CN1898103A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
    • B60M1/28—Manufacturing or repairing trolley lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/20—Details of contact bow
    • B60L5/205—Details of contact bow with carbon contact members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/60—Navigation input
    • B60L2240/62—Vehicle position
    • B60L2240/622—Vehicle position by satellite navigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

集电器包括一个或者多个装在该集电器上或内的光纤布拉格光栅传感器。这样的集电器能用于包括以下单元的系统中：i)集电器中的检测器单元，用来在可能导致高架导线损坏的预定程度时产生指示集电器的状况和/或损坏的信号；ii)定位单元，操作上连接到所述检测器单元以产生指示在集电器损坏信号产生时高架导线上集电弓位置的信号。这样的系统不仅能监测作用在集电器上的冲击力，而且能监测接触力和集电器温度。

Description

用于从导线获取电流的电车的监测系统
本发明涉及用于从例如高架导线或电轨之类的导线获取电流的电车的监测系统，特别(非排他地)涉及可用于这种系统的包含传感器的集电器。
电气化轨道机车从高架触线系统(公知的高架触线或OCL)或电轨中得到电源。对于高架系统，通常设置在机车顶的集电弓机构包括从高架导线传送电流以驱动机车的集电器。(一种使用设在电车杆上的集电器的备选装置用于一些无轨电车。本发明也包括这种装置并且旨在涵盖所有机车的从导线获取电流的系统。)虽然该装置通常是令人满意的，但这些年来，轨道机车的速度增加了而且可接受的集电容限降低了。此外，高压AC系统上的更便宜且更轻的高架设备已广泛使用。随着速度的增加以及轻量高架设备的使用，显著地增加了动态冲击(它会损坏在高架集电弓头上的集电器)。因此下文的描述集中在高速轨道运输，但是会发现本发明在较低速的运输上也可应用。
任何导致给OCL的损坏都会对轨道和列车操作员有负面影响，对造成损坏者处以罚金以防止其它公司出现损坏列车或轨道的调度操作。
在一些欧洲国家中随着高速列车的数量不断增加，该问题变得更加明显，因为与集电器的正确的接触力的任何背离都会造成OCL的过度上抬，这存在着产生严重损害的风险。起码，不正确的接触力会产生对电流触点(集电器和OCL)的过度磨损，并且电弧放电可能会产生环境噪声。
现有高速列车集电弓施加的是向上力，然而现在还没有用于在线监测接触力的直接测量法。
也没有任何类型的用于检测可能发生的热过载状况的温度测量法，例如在列车静止位于车站而集电器从用于辅助系统(例如空调)的OCL中获取电源而没有来自风流的制冷效果时就可能发生热过载时。
为了提供对电力基础设施的在线实时监测，进行了几种尝试。一种方法是在列车顶上专门装设高速摄像机来测量OCL的磨损。通过对列车在OCL下经过时所记录的运动图像进行图像处理，计算出电线的横截面并且根据它与理想的圆截面的偏差得到产生的磨损。该方法相当成功，但是由于它的复杂性和成本，所以仅仅用于列车检验。
当集电器受到大的冲击时，集电器上会发生裂纹。在集电器中的裂纹会中断或者毁坏高架导线。如果该裂纹发生，那么集电弓在机车能够继续开动前一定要将它与电线并将电线替换。对高架导线的任何损坏必须尽快地解决以维持列车服务的可靠性并限制成本。因此对于确定在高架导线上的实际损坏部位是重要的。在一些场合，到列车操作员意识到损害发生时，他会继续沿着列车轨道开很长距离，而且不能准确地告知电线损坏在哪里。
现代的集电弓、高速电车会使用由碳材料制成的集电器以最小化对高架导线的磨损。然而，碳材料容易发生裂缝。
用于集电器的损坏检测器已有介绍。例如，GB 1374972和GB2107662描述了可测量集电器损坏的系统，该系统在集电器空腔中设有导管。当集电器中的裂纹到达空腔时，导管破裂。这样的系统能用来提供“自动降落”的特征。当导管破裂时，系统中的压力就降低。一旦检测到压力减小，自动的“自动降落设备”就降低集电弓，移开而不与OCL的接触，从而防止可能的损坏。
对于这样的气动系统，在压力减小之后没有重新抬升集电弓的手段，检测响应较慢并且它们不提供预测集电器寿命或提供关于OCL状况的信息手段。
已知许多包括光纤的传感装置，例如EP-A-0269307描述了在集电器中嵌入光纤。通过光纤传送光信号(例如来自LED源的光信号)并且由检测器在其对端接收。到达光纤的任何集电器的裂纹损坏会影响光信号，因而被检测到。
还开发了用于检测集电器磨损的系统。例如DE-U-8803377.5和EP-A-0525595描述了其中在集电器中在距离磨损面的不同距离设有多个光纤的系统。当例如损坏发生在最靠近集电器的磨损面的光纤而不是发生在较远的光纤时，能够推断出磨损程度。
英国德比(Derby)的英国轨道研究中心一直分别对集电弓损坏和高架导线状况的监测进行研究。该中心对于集电弓，使用气压自动降落设备，它检测损坏的碳体并能够自动地降落损坏的集电弓，从而使高架导线损坏最小化。英国轨道研究中心还开发了一种称作OLIVETM(由机车设备执行的高架导线检查)的系统，它使用光纤传感器来监测集电弓的沿轨道的加速度(冲击)并记录超过预定阈值的信号及其时间和位置信号，以指示对高架导线的损坏。
发明人认识到可将指示集电器状况和/或损坏的信号与指示高架导线机车位置的信号一起使用，以确定可能损坏的高架导线的区域，而无需用复杂的附属设备来监测集电弓的加速度，也无需对OCL进行光学检查(虽然如果需要这两项可以另外进行)。
他们还注意到，设在集电器里面的光纤布拉格光栅(FBG)传感器提供了测量集电器状况的稳健手段，光纤布拉格光栅包括设有光栅的光纤，它用来将反射的分量提供给通过光纤，并具有适当的与光栅间隔相干涉的波长。因为间隔会根据张力和/或温度而改变，所以反射波长会随这些参数而改变。
US 6587188提出了在机车应用中作为张力和温度传感器的光纤布拉格光栅的使用。
光纤布拉格光栅能用来测量温度或应变，并且能从应变测量中导出力。下文描述了一例与温度无关但对应变有良好响应的光纤布拉格光栅：“使用倾斜光纤布拉格光栅解调器的温度无关的应变传感器系统”(″Temperature-Independent Strain Sensor System Using aTilted Fiber Bragg Grating Demodulator″，IEEE Photonics TechnologyLetters，Vol.10，No.10，October 1998，Page 1461)。相反地，应变隔离的光纤布拉格光栅可用于温度测量。
光纤布拉格光栅传感器能够在临界应力点和在高电压下直接测量，而不会受到高温和高电磁场的不利影响。它们还能够在光缆上相当长距离地传送光信号而不会使信号衰减。
根据本发明，提供了一种包含一个或者多个安装在集电器中的光纤布拉格光栅传感器的集电器。
本发明不限于任何特定类型的光纤布拉格光栅，凡是能够提供所要求的对集电器状况的指示的就可包括在本发明中。然而，测量应变的有利的几何结构包括应变光栅和补偿温度光栅(例如可在网址 http：//www.vtt.fi/tuo/74/projects/conmo.btm找到关于这种装置的描述)，这些最好包括在单个装置中。
本发明还提供用于通过集电弓上的集电器从高架导线获取电流的电车的动态或者静态监测系统，该系统包括：
i)集电器中的检测器单元，用来在可能导致对高架导线损坏的预定级别产生一个集电器状况和/或损坏信号；以及
ii)连接到所述检测器单元的定位单元，用以产生集电器损坏信号产生时高架导线上集电弓的位置的指示信号。
检测器单元最好包括一个或多个安装在集电器上的光纤布拉格光栅传感器。
集电器损坏信号可以是由集电弓头的降落引发(或者引发其降落)的信号。
集电器损坏信号可以由磨损/损坏检测部件产生，该部件包括至少一个嵌入在集电器中的光纤、光纤发射器和用来检测光纤中的光的光纤检测器。如果磨损/破损检测部件包括不止一个在与磨损面的不同距离嵌入集电器的光纤，则该部件就能进行检测破损。
微处理器可用来分析来自光检测器的输出信息并且产生描述集电器的磨损程度的信号和/或适当的时候产生从高架导线降落集电弓的信号。
全球定位系统(GPS)可以用作定位单元。GPS是基于卫星的无线导航系统，它提供了对于无限数量的用户的连续的全球覆盖。GPS根据纬度和经度的度数来提供集电弓的位置。
本发明还可提供集电弓监测系统，它用来证实高架导线上使用的集电弓集电器的状况和位置，该系统包括：
i.集电器，它包含发射信号的磨损/损坏部件；
ii.微控制器，它分析所发射的信号，评估集电器的磨损/损坏程度，并能相应地产生输出信息以描述磨损的级别或者自动地将集电弓从高架导线缩回；
iii.定位系统，它连接到微控制器并且在所述磨损/损坏时刻确定集电弓的位置；以及
iv.显示器单元，它显示磨损/损坏级别和集电弓的位置。
这样的监测系统设有测量集电弓加速度的系统的有用附件或甚至可部分地替代这些系统。
本发明的进一步特征包括使用应变计(最好为光纤布拉格光栅传感器)来测量作用在集电器上的力，并且提供对集电弓的控制，对来自应变计的信号进行处理以提供用于集电弓的控制信号。
本发明使得能对集电弓的工作状况进行实时监测。碳集电器的磨损程度可以由所述系统精密地监测。这使得集电器能够在适宜的时间进行更换。如果集电器在使用时损坏，则系统会产生自动地将集电弓头从高架导线降落的信号。这极大地降低了任何损害发生的可能。如果设有定位装置(例如GPS装置)，则可精确地确定发生裂纹损坏的集电器的位置。这提供了电线上损坏区域的精确定位，以由维护工程师进行检查。光纤布拉格光栅传感器能提供温度或应变测量或两者都提供。当与监测集电弓加速度的单元一起使用时，可收集到指示高架导线状况的数据体(body of data)。
本发明将参考附图进行描述，附图中：
图1表示一个优选系统中各元件的互相关系；
图2示出了适用于本发明的设有光纤布拉格光栅传感器的集电器；
图3示出了用于图2的集电器的测试方法；
图4示出了适用于本发明的设有光纤布拉格光栅传感器的另一种集电器；
图5示出了通过实验确定的从一个车站出发时以及开到第二个车站时集电器的温度；
图6示出了实验确定的机车从轨道的弯曲部分到直线部分运动时集电器上的高架导线的位置；
图7示出了在机车通过轨道开关隔离器前后实验确定的高架导线在集电器上的高架导线位置；以及
图8示出了实验确定的与图7同时确定的驾驶方向上的力。
图1所示的系统包括承载着靠着导线3(比如高架导线)的集电器2的集电弓1。集电器2包含一根或更多的光纤。
图1所示的系统还包括基于微控制器的实时状况监测子系统和用于信息的存储和显现的子系统。实时状况监测子系统基于微控制器4。微控制器产生并接收检验信号5，它通过集电器2的光纤传送以检测对集电器的任何磨损/损坏。集电器2的工作状况可以根据在产生和接收的信号之间的差异推断。如果发生任何的磨损/损坏，则微控制器4会相应地产生一个警告信号或盘头(pan-head)降落信号6，以将与集电器2相关联的集电弓1从高架导线3移开。
可以由微控制器4处理其它信号，比如指示作用在集电器上的力的来自应变计的信号以及其它信号，如果它们指示了预定参数之外的操作，则可以用来相应地产生告警信号或者盘头降落信号。因为集电弓上的作用力依赖于承载它的机车的加速度以及它所靠着的高架导线的状态，所以预定参数之外的力会指示作用到高架导线的损坏。该预定参数应当计入所期望的力中的正常操作变化，比如由于高架导线高度的改变(比如进入隧道)的那些力和高架系统设计的其它偏差部分。
一种适用于这种应用的传感器是光纤应变计，该应变计基于以下原理：通过光学介质的偏振光会由于施加到该介质的压力或其它的力而改变其偏振方向。在EP-A-0014373和EP-A-0289120中描述了这样的传感器。然而这样的传感器显示了不期望的温度敏感性，并且对于如下文图2和3中进一步描述的光纤布拉格光栅更是如此。
第二种用于信息存储和呈现的子系统有利地基于处理和存储有关信息的个人电脑(PC)7。集电弓1及其相关联的集电器2的工作状况由微控制器4传送到PC 7。从直接连接到PC 7的GPS装置8得到沿高架导线3的集电弓1的位置。PC 7能够将集电器2与其位置联系在一起，用于在屏幕上显示该信息并且将其存在文件中。该系统可以连续地监测集电弓1和集电器2的状况，在需要时找到它在导线3上的位置。
例如在LCD单元9上可以显示集电弓的所有工作状况，包括磨损程度和裂纹损坏。
因而，该系统产生以下三条重要的信息，即：a)集电器的工作状况；b)高架导线的状况；以及c)列车的位置和速度。需要同时记录这些信息，这由微控制器来完成。
该系统还可以提供列车的地面速度、时间和日期的细节。这些数据可被传送到PC而被处理，并关联到集电弓的工作状况、存到文件中并在屏幕上显示。
本发明另一优点是，通过监测集电器上的作用力，能够提供用于集电弓的封闭的环路控制系统。传统上将一个稳定的向上力加给集电弓以保持集电器与导线接触。当集电器上的力增加时，通过使用封闭的环路控制系统，集电弓上的向上力会减小(反之亦然)，从而维持集电器经受的力在选定范围内。这展现了降低集电器和导线磨损的前景。
本发明描述了一种具有可与控制集电弓臂的装置的速度相比的非常快速响应的系统。从裂纹检测开始到产生盘头降落信号的时间周期非常短(几个毫秒)。这对于由大的冲击引起的任何裂纹损坏的响应是足够快的。在其集电器空腔中设有已膨胀导管的现有技术的系统要花费较长时间来产生盘头降落信号。这是因为用来产生该信号的时间依赖于可膨胀导管破裂的尺寸。要花费相当长的时间导管中的压力才能降到足以被检测和被作用。与之相反，本发明的快速响应时间使得能迅速降落集电弓并且对降落发生的位置精确定位。
图2示出了本发明的典型集电器。集电器2在侧面图(图2a)、线A-A处的剖面图(图2b)和俯视图(图2C)中示出。集电器2包括碳集电器体10和金属支座11。光纤布拉格光栅温度传感器12嵌入在碳集电器体10内。应变和温度传感器13固定在金属支座11上。光缆14连接到传感器并传送到微控制器4。
所需的传感器数量及它们的位置会随集电器的尺寸及所要的测量精度而变化。传感器会嵌入或者附着到碳制的通道中，如上文的温度传感器12一样，或者附着在金属支座11中的通道上。传感器13可以用来检测应变和温度。
在所示位置安装传感器，可进行下面参数的测量：
●集电器的温度
●与高架导线的接触力
●垂直力的检测，特别是过大的垂直力
●集电器上的高架位置
●在行驶方向上的力
●冲击力的检测，特别是过大的冲击力
该信息可用于将集电器、集电弓或高架触线的可能的损坏或者风险通知给操作员。于是操作员会采取行动以防止进一步的损坏发生。该信息还可用于对集电器状况的自动响应。
示例
使用基于碳和铝的材料特性编程的模拟软件，产生一个模型来预测所施加力的效应以及在集电器带上的温度变化。从该模型发现最大的应变区域位于碳集电器体的顶部和在支座的底部，最小应变发生于碳体/支座结合面。
根据该模型的结果，可以确定应变传感器的理想位置在远离碳集电器体的支座底部(最大应变区)，因为它们不易设在接触面的碳体上面。温度传感器的最好位置是在上述结合面，在该处受到的应变影响最小。传感器可设在碳集电器体内、金属支座内或者跨接在结合面上。
在应变建模后，对模拟进行编程以基于电流和接触电阻中的变化预测温度改变。根据来自实际集电器带的实验数据和所确定的最大温升来检验该模型。
第二步是开发出设有测量应变用的三个传感器垫的集电器，以便能确定作用力的位置和大小。各传感器垫由应变FBG和补偿温度FBG构成。该传感器垫附着在具有与表面接触的应变传感器的铝支座的底部。
上述集电器如图3所示进行安装，其末端被支承并且经由高架导线的一部分沿着集电器在不同的位置16、17、18、19、20以变化的重量15加力。传感器使用具有如下不同波长的布拉格光纤传感器：
S1＝838nm，S2＝845nm，S3＝849nm
[本发明不限于任何具体的波长，且尤其可使用波长约1550nm的工业标准传感器。]
这使得施加到特定位置的力的大小能够根据在各传感器上产生的应变计算出。在计算值和作用力之间取得了良好的一致。
在上述实验成功之后，在与碳体连接之前传感器先被安装到铝支座上。这是为了确保传感器在碳体接合处理后能够正确地起作用。
然后该碳体被装配上嵌入的温度传感器，施加粘合剂并热固化后接合到铝件上。没有发现传感器的输出受到该过程的不利影响。
传感器测量温度和应变。嵌入碳体和支座的多元传感器网络在OCL跨越集电器而锯齿状运动时提供空间分辩信息。这样就实现了可始终监测由在高架触线(OCL)下运行的列车导致的热应力负载和机械应力负载的手段。
随后对这些传感器的查询将使得对集电弓的调整成为可能，以使其相对于高架集电器具有最佳的运行状况，因而减少对集电器和OCL的磨损。
图4示出了在本发明的一系列试验中使用的备选集电器形式。在该集电器中，应力和温度传感器13沿着集电器的中心线排列，而不是沿着一侧排列。传感器26位于集电器的一侧和前部，用作冲击传感器。
这样的传感器用在本发明的对机车的实验中。图5示出了当机车在车站之间行驶时在晴天测量的集电器温度。峰值21示出了机车静止时的高温，然而在区域22的较低温度示出了机车行驶时的空气冷却效应。
图6示出了在机车从轨道的弯曲部分行驶到直线部分时实验确定的集电器上的高架导线位置(距离集电器上的理想位置的偏差，以mm为单位)。正常使用中，机车行进时高架导线会横越集电器的收集面而移动。这样的移动是集电器功能的固有部分，因为它必须对付机车的运动。曲线图示出了区域23和区域24之间的明显差异，在前一区域示出了对曲线常见的快速的侧向运动，在后一区域示出了在直轨线上的较慢的侧向运动。本发明的一个有效特征是能够确定相对于集电器的收集面的集电器位置。
图7类似地示出了在机车通过轨道开关隔离器前后确定的集电器上的位置，并且图8示出了驾驶方向上的对应力。可清晰辨认该隔离器在两个曲线图的点25处，这可明显看出本发明在确认冲击方面的有效性。
通过嵌入光纤传感器来指示碳体中分布的温度和应变是一种新的概念。这些传感器可由任何合适的手段寻址。上述传感器最好沿着单条光纤布设，它能通过单个评估装置来寻址和查询。
在这些传感器中收集的数据反映了集电器经受的状况并提供了用于集电器的有效工作的信息以及OCL状况。
来自温度传感器的温度信号能给出指示热负载状况的信号，这样的信号能用来控制流过集电器的电流(例如通过关断电路、通过控制辅助部件来降低需求或者在必要时甚至通过降落集电弓来控制电流)。
优秀的隔离特性和对光纤布拉格光栅的电干扰的抗扰性使得传送测量结果的光学方法特别有利。低成本的信号处理和世界范围的卫星覆盖使得位置数据与OCL状况监测引导相结合，以在灾难性故障发生之前对电线维护和校正进行预测。
除了高架集电器带之外，光纤布拉格光栅传感器还可用于牵引和工业应用中的集电靴。它们还可经修改而用作电机中的碳刷。
这样的系统使得能够在机车运行时对所施加的接触力和驾驶方向上的力进行动态测量。此外，还能检测在驾驶方向上过大的垂直力或者过大的冲击力。这种测量结果不仅对于机车上的集电器而且对于导线的维护都是有效的信息源。

Claims (22)

1.一种集电器，包括安装在该集电器上或内的一个或多个光纤布拉格光栅传感器。
2.如权利要求1所述的集电器，其中：所述光纤布拉格光栅传感器中的至少一个包括结合成一体的应变光栅和补偿温度光栅。
3.如权利要求1或2所述的集电器，包括碳集电器体和金属支座。
4.如权利要求3所述的集电器，其中：光纤布拉格光栅应变计位于所述金属支座上或内。
5.如权利要求3所述的集电器，其中：所述光纤布拉格光栅应变计位于所述碳集电器体上或内。
6.如权利要求3-5中任一项所述的集电器，其中：所述光纤布拉格光栅温度计位于所述碳集电器体/金属支座结合面上。
7.一种用于从导线获取电流的电车的监测系统，所述系统包括：
i)设在集电器内的检测器单元，用来在可能导致导线损坏的预定程度时产生指示集电器的状况和/或损坏的信号；以及
ii)操作上连接到所述检测器单元的定位单元，用以产生指示在集电器损坏信号产生时集电器在导线上的位置的信号。
8.如权利要求7所述的监测系统，其中：所述导线是高架导线，且所述集电器安装在集电弓上。
9.如权利要求8所述的监测系统，其中：所述集电器损坏信号是引发集电弓头的降落的或由集电弓头的降落引发的信号。
10.如权利要求7-9中任一项所述的监测系统，其中：所述集电器状况和/或损坏信号由包含嵌入在集电器内的至少一个光纤、光发射器和光检测器的磨损/损坏检测部件产生。
11.如权利要求7-10中任一项所述的监测系统，所述系统包括微处理器，用来分析所述光检测器的输出信息并能够产生描述所述集电器的磨损程度的信号。
12.如权利要求8-11中任一项所述的监测系统，所述系统包括微处理器，用来分析所述光检测器的输出信息并能够产生将集电弓从高架导线降落的信号。
13.如权利要求7-12中任一项所述的监测系统，所述系统包括全球定位系统(GPS)作为定位单元。
14.如权利要求7-13中任一项所述的监测系统，所述系统包括：
i.集电器，含有发射信号的磨损/损坏监测部件；
ii.微控制器，分析所发射的信号，评估集电器的磨损/损坏，并能相应地产生输出信息以描述磨损程度或自动将集电器从导线缩回；
iii.定位系统，被链接到所述微控制器，并在所述磨损/损坏时刻确定集电器的位置；以及
iv.显示器装置，显示磨损/损坏程度和集电器在导线上的位置。
15.一种用于通过集电弓上的集电器从高架导线获取电流的电车的监测系统，所述系统包括：
i)集电器内的检测器单元，用来产生表示作用于集电器的力的信号；以及
ii)定位单元，操作上连接到所述检测器单元来产生指示集电弓在高架导线上的位置的信号，在该位置所述信号指示作用在集电器上的力超过可能造成高架导线损坏的程度。
16.一种用于通过集电弓上的集电器从高架导线获取电流的电车的监测和控制系统，所述系统包括：集电器内的检测器单元，用来产生指示作用在集电器上的力的信号；以及控制单元，用来处理来自所述检测器单元的信号并产生集电弓的控制信号。
17.如权利要求16所述的用于电车的监测和控制系统，其中：所述集电弓被控制，使得集电器上的力增加时集电弓上的向上力减小(反之亦然)，以维持集电器经受的力在选定范围内。
18.如权利要求15-17中任一项所述的用于电车的监测和控制系统，其中：所述检测器单元是光纤布拉格光栅应变计。
19.如权利要求7-18中任一项所述的监测系统，其中：温度传感器包含在集电器中，用来产生指示热过载状况的信号。
20.如权利要求19所述的监测系统，其中：所述指示热过载状况的信号用来控制流过集电器的电流。
21.如权利要求7-20中任一项所述的监测系统，在一个其中集电器头加速度被测量的系统中用作附属装置。
22.如权利要求7-21中任一项所述的监测系统，其中：来自传感器的力测量结果用来确定集电器相对于集电器收集面的位置。
CNA2004800389438A 2003-10-31 2004-10-28 用于从导线获取电流的电车的监测系统 Pending CN1898103A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0325508.0 2003-10-31
GB0325508A GB2408570B (en) 2003-10-31 2003-10-31 Monitoring system for electrical vehicles drawing current from overhead conductors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1898103A true CN1898103A (zh) 2007-01-17

Family

ID=29725766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004800389438A Pending CN1898103A (zh) 2003-10-31 2004-10-28 用于从导线获取电流的电车的监测系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20070000744A1 (zh)
EP (1) EP1678003A1 (zh)
CN (1) CN1898103A (zh)
GB (1) GB2408570B (zh)
WO (1) WO2005044614A1 (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103153682A (zh) * 2010-04-12 2013-06-12 霍夫曼电碳有限公司 用于滑动接触装置的接触滑条和用于制造接触滑条的方法
CN103448558A (zh) * 2013-09-23 2013-12-18 王新国 汽车受流弓动态跟踪控制保护指示装置
CN103842206A (zh) * 2011-09-29 2014-06-04 西门子公司 用于电力机动车辆的牵引供电的滑接线路设备
CN104245397A (zh) * 2012-04-19 2014-12-24 奥地利西门子公司 用于集电器失效监控的方法和装置
CN105377618A (zh) * 2013-08-06 2016-03-02 索尤若驱动有限及两合公司 用于建立、特别是配置包括接触线路和装置的系统的方法和用于实施该方法的设备
CN109484189A (zh) * 2018-12-27 2019-03-19 西南交通大学 一种非接触式列车运行系统及其运行方法
CN109906167A (zh) * 2017-07-13 2019-06-18 康达提斯-瓦普弗勒有限公司 用于识别滑动触点的磨损的设备和方法和滑接导线系统
CN110686722A (zh) * 2018-07-06 2020-01-14 斯凯孚公司 电气轨道系统和/或轨道系统的集电器的监测装置
CN111819102A (zh) * 2018-02-15 2020-10-23 法维莱运输图尔公司 受电弓的接触片，以及对应的铁路车辆和监测方法
CN112088107A (zh) * 2018-05-07 2020-12-15 潘瑞克有限公司 用于将滑动元件紧固到集电器的设备

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005042087B3 (de) * 2005-09-05 2007-03-29 Siemens Ag Verfahren zur Zustandserfassung eines Stromabnehmers
DE102005057404A1 (de) * 2005-11-30 2007-06-06 Deutsche Bahn Ag Fiberoptische Messung von Positionen und Kräften an Fahrleitungen und/oder Stromabnehmern, die durch Stromabnehmer hervorgerufen werden
FR2912699B1 (fr) * 2007-02-20 2013-11-08 Alstom Transport Sa Equipement electrique dispose en toiture d'un vehicule ferroviaire a traction electrique
US20080288318A1 (en) * 2007-04-17 2008-11-20 Smart Tram Corp. Smart tram system and method for using
CN101784887A (zh) * 2007-08-06 2010-07-21 昆士兰铁路有限公司 受电弓损坏和磨损监视系统
US20100253329A1 (en) * 2009-04-07 2010-10-07 Gianni Arcaini System and Apparatus for Automated Inspection of Overhead Electrical Traction Rail Car Pantographs
ITRM20100016A1 (it) * 2010-01-21 2011-07-22 Co Mec El S R L Sistema di rilevamento dello stato di usura o rottura di un pantografo, e di abbassamento automatico dello stesso in caso di rottura.
IT1402945B1 (it) * 2010-11-30 2013-09-27 Contact S R L Sistema di comando controllo attivo e diagnostico per pantografo ferroviario.
US9637005B2 (en) * 2012-03-30 2017-05-02 Caterpillar Inc. Display conveying trolley position to operator
GB2511473A (en) 2012-11-07 2014-09-10 Univ City Optical monitoring system
ES2761561T3 (es) * 2013-11-07 2020-05-20 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Dispositivo para supervisar el desgaste en catenarias
DE102014006654A1 (de) 2014-05-07 2015-11-12 Man Truck & Bus Ag Elektrische Leistungsschnittstelle eines Fahrzeugs
DE102014009853A1 (de) 2014-07-03 2016-01-07 Man Truck & Bus Ag Extern aufladbares Fahrzeug mit Elektroantrieb und Ladestation für das Fahrzeug
DE102014217219A1 (de) * 2014-08-28 2016-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Schaltung für ein Fahrzeug und Verfahren zur Kontaktaufnahme und/oder -beendigung eines Fahrzeugs mit einem fahrzeugexternen elektrischen Netz
CA3042261A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-11 Akhilesh Prasad SINGH Electronic current collector for vehicles
JP6416739B2 (ja) * 2015-11-27 2018-10-31 公益財団法人鉄道総合技術研究所 パンタグラフ異常検知方法及び検知装置
GB201700573D0 (en) 2017-01-12 2017-03-01 City Univ Of London Optical monitoring system
US10807621B2 (en) * 2017-01-23 2020-10-20 Broadsens Corp. Train pantograph structural health monitoring system
WO2019068990A1 (fr) 2017-10-03 2019-04-11 Faiveley Transport Tours Bande de frottement d'un pantographe pour vehicule ferroviaire, procédé de fabrication et procédé de surveillance d'une telle bande, système de surveillance de l'usure d'une telle bande et véhicule ferroviaire
DE102017218056A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Knorr-Bremse Gmbh Aktive Regelung eines Stromabnehmers
SE541871C2 (en) 2017-12-12 2020-01-02 Railway Metrics And Dynamics Sweden Ab Detection of maintenance status for a pantograph
EP3623202A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-18 ABB Schweiz AG Method for detecting anomalies in an electric traffic system and monitoring system for detecting anomalies in an electric traffic system
CA3077008A1 (en) * 2019-03-28 2020-09-28 Alstom Transport Technologies Method, system and vehicle for localizing defective parts of power supply systems in railways applications
WO2020236798A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-26 Poviva Corp. Nanoemulsion compositions comprising biologically active ingredients
CN117295958A (zh) * 2021-05-07 2023-12-26 默森美国电力股份有限公司 电动列车、地铁、有轨电车和公共汽车的电弧探测和记录
WO2023237210A1 (de) * 2022-06-10 2023-12-14 Schunk Carbon Technology Gmbh Messsystem zur messung eines verschleisszustandes eines kontaktelements
WO2024056636A1 (de) * 2022-09-16 2024-03-21 Schunk Transit Systems Gmbh Stromabnehmer mit sensoreinrichtung und verfahren zum betrieb

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1374972A (en) * 1971-11-25 1974-11-20 Morganitie Carbon Ltd Current collectors for use with overhead power cables
GB8626874D0 (en) * 1986-11-11 1986-12-10 Morganite Elect Carbon Condition indicator system
DE10004384C2 (de) * 2000-02-02 2003-04-03 Daimler Chrysler Ag Anordnung und Verfahren zur Erfassung von Dehnungen und Temperaturen und deren Veränderungen einer auf einem Träger, insbesondere einem aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehenden Träger, applizierten Deckschicht
JP3682600B2 (ja) * 2000-12-21 2005-08-10 株式会社日立製作所 電気鉄道電力系統制御方法及び装置
DE20213180U1 (de) * 2002-08-23 2002-11-28 GBM Gleisbaumechanik Brandenburg/H. GmbH, 14774 Brandenburg Messsystem für Kettenwerk
DE10249896B4 (de) * 2002-10-25 2007-06-21 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Messung der Kontaktkraft eines Stromabnehmers

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103153682B (zh) * 2010-04-12 2016-05-04 霍夫曼电碳有限公司 用于滑动接触装置的接触滑条和用于制造接触滑条的方法
CN103153682A (zh) * 2010-04-12 2013-06-12 霍夫曼电碳有限公司 用于滑动接触装置的接触滑条和用于制造接触滑条的方法
US9061593B2 (en) 2010-04-12 2015-06-23 Hoffmann & Co., Electrokohle Ag Sliding strip for a sliding contact device and method for producing a sliding strip
CN103842206A (zh) * 2011-09-29 2014-06-04 西门子公司 用于电力机动车辆的牵引供电的滑接线路设备
CN104245397A (zh) * 2012-04-19 2014-12-24 奥地利西门子公司 用于集电器失效监控的方法和装置
CN105377618B (zh) * 2013-08-06 2017-07-28 索尤若驱动有限及两合公司 用于建立包括接触线路和装置的系统的方法和用于实施该方法的设备
CN105377618A (zh) * 2013-08-06 2016-03-02 索尤若驱动有限及两合公司 用于建立、特别是配置包括接触线路和装置的系统的方法和用于实施该方法的设备
US10644753B2 (en) 2013-08-06 2020-05-05 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Method for producing, especially configuring, a system, including a contact wire and an apparatus, and device for carrying out the method
CN103448558B (zh) * 2013-09-23 2015-07-08 王新国 汽车受流弓动态跟踪控制保护指示装置
CN103448558A (zh) * 2013-09-23 2013-12-18 王新国 汽车受流弓动态跟踪控制保护指示装置
CN109906167A (zh) * 2017-07-13 2019-06-18 康达提斯-瓦普弗勒有限公司 用于识别滑动触点的磨损的设备和方法和滑接导线系统
US11652386B2 (en) 2017-07-13 2023-05-16 Conductix-Wampfler Gmbh Device and method for the detection of wear on a sliding contact and brushgear system
CN111819102A (zh) * 2018-02-15 2020-10-23 法维莱运输图尔公司 受电弓的接触片，以及对应的铁路车辆和监测方法
CN112088107A (zh) * 2018-05-07 2020-12-15 潘瑞克有限公司 用于将滑动元件紧固到集电器的设备
CN110686722A (zh) * 2018-07-06 2020-01-14 斯凯孚公司 电气轨道系统和/或轨道系统的集电器的监测装置
CN109484189A (zh) * 2018-12-27 2019-03-19 西南交通大学 一种非接触式列车运行系统及其运行方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1678003A1 (en) 2006-07-12
GB2408570A (en) 2005-06-01
US20070000744A1 (en) 2007-01-04
WO2005044614A1 (en) 2005-05-19
GB2408570B (en) 2005-11-23
GB0325508D0 (en) 2003-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1898103A (zh) 用于从导线获取电流的电车的监测系统
EP2404777B1 (en) A device for monitoring condition of a railway supply
JP6544089B2 (ja) トロリ線および給電パンタグラフの異常監視システム
CN102092406A (zh) 光纤光栅传感列车车轮踏面状态在线监测系统
CN105128693B (zh) 一种中低速磁浮列车气隙检测系统及方法
CN109278796A (zh) 一种车载式车轮不圆度检测系统
KR20190090264A (ko) 지상 차량 작동 탐지 정보 처리 시스템
KR102111196B1 (ko) 지상 차량 부품 탐지 시스템
RU100967U1 (ru) Система диагностики и удаленного мониторинга контактной сети железной дороги
JP5467932B2 (ja) パンタグラフの摺り板の局所的凹部検知方法及び装置
KR101619790B1 (ko) 열차 차륜 찰상 검지 시스템 및 방법
EP3568312B1 (en) Optical monitoring system
JP2011209187A (ja) 摩耗量測定装置
KR102161751B1 (ko) 교량 조인트부 원격 위험 감지 시스템
CN114379606B (zh) 一种高速磁浮轨道综合检测车
CN112027915A (zh) 自动化天车
JP2000079839A (ja) 衝撃計測装置
CN210150607U (zh) 自动化天车
CN218743347U (zh) 一种利用轮廓的轮胎寿命监测装置
CN117996236A (zh) 智能电池箱及检测方法
CN218524248U (zh) 一种用于轮胎试验机的轮胎温度采集装置
US20240157984A1 (en) Grounding contact and method for operating
CN210802385U (zh) 一种轨道检查车高低位移计
CN215263083U (zh) 物料搬送系统、自动化天车与轨道断差检测装置
CN217314619U (zh) 一种带有检测结构的自动化机器人

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1103232

Country of ref document: HK

AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20070117

C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1103232

Country of ref document: HK