CN1994779A

CN1994779A - 用于监测通过集电弓的集电质量的铁路牵引机集电弓和传感器

Info

Publication number: CN1994779A
Application number: CNA2006101684028A
Authority: CN
Inventors: N·瑟沃勒; A·盖冈
Original assignee: SNCF Mobilites
Current assignee: SNCF Mobilites
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: FR2894191B1; EP1792769A1; FR2894191A1; CN1994779B; KR101023803B1; EP1792769B1; KR20070057688A; ES2510691T3

Abstract

集电弓(1)包括一弓体(3、4)、至少一个弓体支持件(25、26)、一轭(15、16)、以及至少一个传感器，该弓体(3、4)用于在一吊线上摩擦，该轭(15、16)附连至悬挂装置(2；5、6)以及该弓体支持件(25、26)附连至该轭(15、16)，该传感器用于测量弓体(3、4)在吊线上的接触力。该轭(15、16)形成传感器。它包括两个颊板，每个颊板都包括一试验梁和用于限制其弯曲的装置。

Description

用于监测通过集电弓的集电质量的铁路牵引机集电弓和传感器

技术领域

本发明涉及由一铁路牵引机集电弓所收集的、在一吊线上循环的电流的质量控制。

背景技术

集电弓是一种安装在电动车辆的顶上的装置，用于将电流传输至其驱动件。它通常包括一骨架和一头部，该骨架绕枢轴铰接而用于展开或缩回，该头部通过其它枢轴或称为弓体悬挂件的悬挂元件、用一个或两个摩擦带来支持一弓体。

当在液压缸和减震弹簧的联合作用下、铰接的骨架展开时，该头部靠在吊线上升起，并以例如大约70牛的一接触力保持在那里。随着电动车辆的运动，弓体靠在吊线上滑动，并保持与其接触。

但在高速时，相对较弱的接触力不足以防止在摩擦带和吊线之间的接触的中断，这导致了电弧和传输至电机的电流强度波动。集电的质量取决于这些波动。此外，太强的集电弓一吊线接触力会导致接触线升得太高，而有损坏吊线和支持的危险。

有很多种方法来监测集电的质量。

当然，可直接测量电流强度的波动。

可选择地，可测量接触中断期间产生的电弧的频率或测量由这些相同的电弧消耗的能量。

但是，还可实时地测量瞬时接触力，弓体凭借此瞬时接触力保持压靠在吊线上。

本发明尤其涉及一种传感器，该传感器可使用后面的方法，通过测量接触力来监测集电的质量。

本申请的力传感器能够用作在某个欧洲型传感器验收试验期间批准的工具，尤其是用光导纤维布拉格光栅来试验，该力传感器还必须满足非常精确的与其性能尤其相关的规格。这些规格在欧洲标准NF EN 50137中有详细描述。

该传感器包括固定地附连至一试件的应变仪，该试件插入支持集电弓的机械链，并设置成接近弓体，从而测量例如通过存在减震弹簧而不会被将试件从弓体分开的链部分所影响，尤其是不会被那些可在弓体悬挂件中提供的链部分所影响。

接近吊线，传感器经受由循环于其中的强电流和电弧发生所引起的电磁效应。因此，通过在电测量回路上提供的电过滤元件和电绝缘元件，保护传感器而不受这些效应影响。

最重要的是，必须架空的其安装自然地涉及遵循试件的一空气动力学轮廓。尤其，在上至可达350千米/每小时的速度时，它在集电弓上的存在必须不引起大于其公称值5％的任何接触力修正。

用于从一吊线集电的铁路牵引机集电弓已知包括一骨架、一弓体、至少一个弓体支持件、一轭和至少一个力传感器，该弓体用于在吊线上摩擦，该轭附连至骨架，并且该弓体支持件附连至该轭。

通常，轭安装在附连至一横梁上的一弹簧悬挂箱上，该横梁自身附连至骨架的顶部叉架，并且弓体支持件用一枢轴插入轭的两个颊板之间，用于固定地附连轭和支持件、通过支持件并附连至轭的两个颊板，传感器例如在弓体摩擦带之下附连。

本申请探寻了改进这种集电弓并提供一种引起最小可能的干扰并只记录垂直力的传感器。

发明内容

因此，本申请的发明首先涉及一种用于从一吊线集电的铁路牵引机的集电弓，该集电弓包括一弓体、至少一个弓体支持件、一轭、以及至少一个传感器，该弓体用于在吊线上摩擦，该轭附连至悬挂装置以及该弓体支持件附连至该轭，该传感器用于测量弓体在吊线上的接触力，其中，轭形成传感器。

因为传感器与轭是不能区分的，因此传感器不仅仅尽可能地靠近轭。本发明的集电弓传感器引起了至少可想像到的干扰。

有利地，由于轭包括两个颊板，该轭的两个颊板每个都包括一试验梁，一枢轴被驱动进入该试验梁，用于固定地附连轭和弓体支持件。

本发明还涉及一种用于监测通过一铁路牵引机的一集电弓从一吊线集电的质量的传感器，其中，它包括用于附连一集电弓弓体支持件的一轭。

较佳地，附连的轭的每个颊板都包括一试验梁和用于限制其弯曲的装置，该装置有利地是一支承柱(abutment shank)。

更佳地，削弱轭的试验梁以增强其灵敏度，有利地通过用于接纳应变仪的凹处来实现。

更佳地，轭包括用于接纳一加速计的一外壳。

附图说明

借助于下面对本发明的集电弓和力传感器的描述，并参照附图，将更好地理解本发明，其中：

图1是集电弓的弓体及其支持件和附件轭的一立体图；

图2是图1的集电弓的两个轭中一个的一立体图；

图3是图2的轭的两颊板的一分解的立体图，带有其试验梁，每个试验梁都安装有应变仪；以及

图4是应变仪的较佳电路布线的一简图。

具体实施方式

参见图1，一集电弓1——仅仅显示了其头部——包括在其骨架2的顶部的、此处为减震器的悬挂件5、6，以及在此例中的弹簧箱，该弹簧箱用来将具有两个半弓体3、4的一弓体保持靠在用于传输电流的一吊线(未显示)上，每个半弓体都被其摩擦带9、10所覆盖。

当电动车辆移动时，一种机制运作而使集电弓1的铰接骨架2展开，从而用一力F将半弓体3和4的摩擦带9和10压靠在接触线上。

通过大致垂直于半弓体3、4的两对臂11、12和13、14，半弓体3、4固定地保持彼此附连并且彼此平行。

每个臂11、12、13、14都通过其两端中的一端、固定地附连至两半弓体3、4中的一个弓体的两端中的一端。臂11、12、13、14的另一端固定地附连至两个中心弓体支持件25和26中的一个。

悬挂箱5和6都在其顶部固定地附连至一附连的轭15、16，弓体支持件25和26都接合于其中，从而给半弓体3和4提供支持，这在下文参照图2将变得更清楚。

图2中的每个轭15、16都包括两个平行的颊板21和22，这两个平行的颊板21和22安置于一底板23上，用于附连至相应的悬挂箱5、6。每个颊板21、22都包括一孔27、28，并且设置成配装在两个颊板21、22之间的面对其的每个支持件25、26用一实际连接的枢轴29、30配装，该枢轴29、30设置成在插入孔27和28的同时插入其中并在其中枢转，但支持件25、26部分地仅仅通过一足够角度的移动而可相对于轭15、16枢转，用于两个摩擦带9和10能够在摩擦力F下保持与吊线接触，而不论吊线的倾斜。孔27和28离底板23足够远，因为枢转时支持件25和26的底面并不邻接在底板23上。

轭15和16设置成共同地一直测量力F，并因此用作半弓体3和4的支持件的同时，用作力传感器。

两个颊板21和22每个都包括一整体的拱形框架36和一中心部分34，该拱形框架36通过两个底脚31和33而安置在底板23上，这两个底脚31和33在它们的顶端通过一通常矩形截面的梁32来结合在一起，该梁32包括水平面32’和垂直面32”，孔27和28穿透了该中心部分34。两个颊板21和22是相同的。

参见图3，颊板21和22的梁32设置成用作承受引起移动的变形的试件，该移动可通过移动传感器来检测，该移动传感器在此为应变仪。

每个梁32都安装有四个应变仪，在颊板21的梁32上为应变仪41、42、43、44，而在颊板22的梁32上为应变仪45、46、47、48。

通过孔38削弱了梁32的横截面，从而足以获得一良好的应变灵敏度，如同本领域普通技术人员所能够做到的一样。

因为梁32支持了弓体3、4的重量并永久地处在由力F的存在而导致的一应力下，并且因为它们必须既不塑性变形而使测量失真，也不更糟地断裂，因此它们提供有一垂直邻接支柱39，该支柱39在中心部分34下固定地附连至梁32，并通过平行于底板23的一挡板39’而延伸，该挡板39’与底板分开一段距离，而该距离对应于梁32的最大有效塑性变形。

因此，防止梁32的任何残余变形。

在图3的例子中，应变仪41、42、43、44、45、46、47、48安装在凹处35的底部，该凹处35设置于梁32的垂直面32”中，从而这些应变仪在剪切作用中工作。在这些凹处35中，应变仪被保护而不受轭15、16运作时可能发生的突然冲击。

应变仪可设置于其凹处35的一水平面上，并因此成为在弯曲中工作。

还可将这些凹处35设置在梁32的水平面32’中，并且使应变仪在弯曲中工作而应用在力F方向梁32的变形的测量。

假如替代应变仪而较佳地使用加速计，则最后的两个选择更为强制性。每个梁在中心部分34中设置的一外壳中安装一个加速计就可足够。

应该注意，凹处35有助于削弱梁32，同时上文提到的孔38也有助于此。

在力F的应力下，颊板21的梁32上的应变仪41、42、43、44以及颊板22的梁32上的应变仪45、46、47、48测量了两个颊板21、22的梁32的变形(或移动)，这些变形产生了与力F基本成正比的应变电流，但具有同号或异号，该同号或异号取决于应变仪在梁32上的位置和其电路布线而必须加上或减去。

假如应变仪如图3所示定位，两颊板中的一个的对41、42和43、44分别面向两颊板中的另一个的对47、48和45、46，则较佳地选择如图4的电路图所示的电路布线。

此电路图是传统的一个惠斯通(Wheatstone)电桥50，该惠斯通电桥50包括具有四个节点61、62、63、64的一网51，节点61和63连接至电源A，节点62和64提供基本正比于力F的一测量电量M。

一个和同一个颊板21的、并且是此颊板相对于中心部分34的一个和同一侧的第一对的两个应变仪41、42设置成串联在网51的一个和同一支路64-61上，此同一颊板21的另外两个应变仪43、44设置成彼此串联在与第一对两个应变仪41、42反相的邻近支路61-62上。

四个应变仪41、42、43、44连接了提供测量M的两个端子62、64。但由力F导致的其信号，由于如上文所述设置成反相而具有相反的符号，而将加在一起。

同样，应变仪45和46设置成串联在邻近支路62-63上，而应变仪47和48设置成串联在支路63-64上但与前面两个应变仪反相，因为在网51上，电信号的总和必须是零。

以此方式获得了一最佳测量，而消除了可能发生的水平干扰力。

最后应该注意，由于轭作为力传感器，无论是否有力传感器，空气动力阻力都保持完全不变。

Claims

1.一种用于从一吊线集电的铁路牵引机的集电弓(1)，该集电弓包括一弓体(3、4)、至少一个弓体支持件(25、26)、一轭(15、16)、以及至少一个传感器，该弓体(3、4)用于在所述吊线上摩擦，该轭(15、16)附连至悬挂装置(2；5、6)以及该弓体支持件(25、26)附连至该轭(15、16)，该传感器用于测量所述弓体(3、4)在所述吊线上的接触力，其特征在于，所述轭(15、16)形成所述传感器。

2.如权利要求1所述的集电弓，其特征在于，所述轭(15、16)包括两个颊板(21、22)，所述轭(15、16)的所述两个颊板(21、22)每个都包括一试验梁(32)，一枢轴(29、30)被驱动进入该试验梁(32)，用于固定地附连所述轭(15、16)和所述弓体支持件(25、26)。

3.一种用于监测通过一铁路牵引机的一集电弓(1)从一吊线集电的质量的传感器，其特征在于，包括用于附连一集电弓弓体支持件(25、26)的一轭(15、16)。

4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述轭(15、16)包括两个颊板(21、22)，所述附连的轭(15、16)的每个颊板(21、22)都包括一试验梁(32)和用于限制其弯曲的装置(39、39’)。

5.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，用于限制所述弯曲的所述装置包括一支承柱(39)。

6.如权利要求4或5所述的传感器，其特征在于，削弱(38)所述轭(15、16)的所述试验梁(32)，以增加其灵敏度。

7.如权利要求6所述的传感器，其特征在于，通过凹处(35)来削弱所述试验梁，该凹处(35)用于接纳应变仪(41、42、43、44、45、46、47、48)。

8.如权利要求3-6中的任意一项所述的传感器，其特征在于，所述轭(15、16)包括用于接纳一加速计的一外壳。