CN201566514U - 高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，该高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备包括：高压侧测量单元、低压侧测量单元和数据处理单元。通过该高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，可提供300公里/小时以上铁路弓网的受流性能检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及接触网-受电弓领域，特别涉及一种高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备。
背景技术
在高速铁路发达国家，利用综合检查列车对基础设施状态进行定期检测并指导养护维修已成为通用的模式，并取得了良好的效果。最有代表性的是东日本铁路最新型的East I检查列车；意大利MerMec公司正在开发的马可波罗号高速综合检查列车等，这些综合检查列车具有接触网检测功能。
对接触网的参数检测，我国铁路一直着眼于接触网检测车的研究，相关铁路局配备了不同类型的接触网检测车；同时，近几年来我国从国外进口了几台接触网检测车。单体接触网检测车和传统的检测管理模式已不能适应客运专线运营的需要，客运专线运行旅客列车大多为固定编组的电动车组，单体接触网检测车已不可能附挂于列车尾部进行检测。
但是在实现本实用新型的过程中发明人发现现有技术的缺陷在于：目前的接触网-受电弓系统受流性能检测设备只适用于列车运行速度在200公里/小时以上的情况。2008年之后随着京津350公里/小时客运专线的开通，对牵引供电系统接触网的运行安全性提出了更高的要求，但是，目前还没有300公里/小时以上铁路客运专线的接触网-受电弓系统受流性能检测设备。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种高速铁路接触网-受电弓系统受流性能检测设备，通过该高速铁路接触网-受电弓系统受流性能检测设备，可提供300公里/小时以上铁路弓网的接触网-受电弓系统受流性能检测。
本实用新型实施例提供一种高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，该高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备包括：
高压侧测量单元，用于测量受电弓与接触线之间的包括动态接触压力、冲击加速度和支柱定位在内的性能参数，并将该性能参数传输至低压侧测量单元；
低压侧测量单元，用于对接触线的高度、以及离线火花进行探测以获取包括受电弓的滑板与机车车顶的动态距离、离线火花发生的位置及离线的次数在内的探测参数；接收高压侧测量单元传输的性能参数；并将探测参数与性能参数传输至数据处理单元；
数据处理单元，设置于机车车内，用于接收低压侧测量单元所传输的性能参数和探测参数，并根据性能参数和探测参数进行分析和处理以获得受流性能测试结果。
本实用新型实施例的有益效果在于，通过该高速铁路接触网-受电弓系统受流性能检测设备，可提供300公里/小时以上铁路弓网的接触网-受电弓系统受流性能检测。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：
图1是本实用新型实施例1的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备的构成示意图；
图2是本实用新型实施例2的高压侧测量单元的构成示意图；
图3是本实用新型实施例2的测量传感器的构成示意图；
图4是本实用新型实施例2的低压侧测量单元的构成示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
本实用新型实施例提供一种高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，如图1所示，该高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备包括：高压侧测量单元101、低压侧测量单元102和数据处理单元103；
其中，该高压侧测量单元101用于测量受电弓与接触线之间的包括动态接触压力、冲击加速度和支柱定位在内的性能参数，并将性能参数传输至低压侧测量单元；
该低压侧测量单元102用于对接触线的高度、以及离线火花进行探测以获取包括受电弓与机车车顶的动态距离、离线火花发生的位置及离线的次数在内的探测参数；接收该高压侧测量单元101传输的性能参数；并将探测参数与性能参数传输至数据处理单元103；
该数据处理单元103设置于机车车内，用于接收低压侧测量单元102所传输的性能参数和探测参数，并根据该性能参数和探测参数进行分析和处理以获得受流性能测试结果。
在本实施例中，该机车可为速度在300公里/小时以上的动车组；可通过高压侧测量单元101获取受电弓与接触线之间的性能参数，该性能参数可包括：弓网接触力、冲击加速度、支柱定位等；可通过低压侧测量单元102获取探测参数，该探测参数包括受电弓的滑板与机车车顶的动态距离、离线火花发生的位置及离线的次数等。
由上述实施例可知，通过高压侧测量单元和低压侧测量单元可获取性能参数与探测参数，通过数据处理单元对性能参数和探测参数进行处理后可获得受流性能测试结果，这样，可提供300公里/小时以上铁路弓网的受流性能检测。
实施例2
本实用新型实施例提供一种高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，该高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备包括：高压侧测量单元101、低压侧测量单元102和数据处理单元103；如实施例1所述，此处不再赘述。
在本实施例中，如图2所示，该高压侧测量单元101包括：测量传感器201和第一传输单元202；
其中，该测量传感器201设置于机车的受电弓上，用于测量受电弓与接触线之间的性能参数；该第一传输单元202用于将该测量传感器201的性能参数传输至低压侧测量单元102。
在本实施例中，该机车可为速度在300公里/小时以上的动车组；与时速200公里的动车组相比，时速300公里以上的动车组的受电弓结构不同，因此，该测量传感器201的尺寸与位置可根据受电弓的结构确定，例如，可将测量接触力的传感器设置于受电弓的弓头。并且，该测量传感器201的结构、材料与时速200公里的动车组上的测量传感器不同，例如，该测量传感器的材料可为钛合金。这样，该测量传感器201具有更大的强度，检测精度高，适用于速度在300公里/小时以上的动车组。
如图3所示，该测量传感器201可包括：弓网接触力传感器301、硬点传感器302、支柱定位传感器303等，但不限于此，还可根据实际情况包括其他传感器。
其中，该弓网接触力传感器301设置于受电弓的弓头，用于测量受电弓与接触线之间的动态接触压力；该硬点传感器302设置于受电弓的底面，用于测量受电弓运行时所受的冲击加速度；该支柱定位传感器303设置于受电弓上，用于测量受电弓的支柱定位。
在本实施例中，可通过在受电弓滑板底面安装硬点传感器302，来测量受电弓运行时所受的冲击加速度，该冲击加速度有两个方向：水平方向和垂直方向，一般采用垂直方向的加速度来评价受电弓运行的安全性及接触线的平顺性。
在本实施例中，可根据受电弓弓头的结构设计安装测量传感器201，可设置四个弓网接触力传感器和两个硬点传感器，这样，测量的精度更高，可适用于速度在300公里/小时以上的动车组。但不限于此，可根据实际情况确定传感器的个数。
在本实施例中，该第一传输单元202可采用光纤传输方式，可包括：光纤调制器、光纤和光纤解调器；其中，光纤调制器用于将电信号转换为光信号，并将光信号耦合进入光纤中；光纤用于传输光信号；光纤解调器用于将光纤传输来的光信号还原为电信号。
在本实施例中，该光纤调制器可主要由信号变换整形电路、调制器和光电耦合器组成；信号的传输距离可为1米，采用单模或多模光纤均能满足测试要求；该光纤解调器可主要由光电耦合器、接收光电管、放大整形电路、F/V转换电路等部分组成。光纤具有传输速度快、不受电磁干扰、能实现远距离、高可靠性传输的特点，特别适合弓网性能测试这种有强烈电磁干扰的工作环境。
在本实施例中，该第一传输单元202与时速为200公里的动车组上的信号传输通道相比，信号传输的速率更快，可适用于速度在300公里/小时以上的动车组。
如图2所示，该高压侧测量单元101还包括：高压侧主机203；该高压侧主机203用于对测量传感器201测量的性能参数的信号进行调理；该第一传输单元202具体用于将该高压侧主机303调理后的性能参数传输至该低压侧测量单元102。
在本实施例中，测量传感器201安装在受电弓上，属25kV高压部分，为使高压侧的测量信号通过信号传输系统传至设在车内的数据处理单元，在高压侧需通过高压侧主机203对各测量信号进行调理，该高压侧主机203的功能包括：为测量传感器201提供合适电压等级的电源；将测量传感器201获取的测量信号进行限幅、放大、整形、滤波；进行拉出值和平行间距的编码；进行信号的变换等。
如图2所示，该高压侧测量单元101还包括：高压侧电源204；该高压侧电源204用于对高压侧主机203进行供电。
在本实施例中，限于机车车顶的结构和位置，车顶不宜加装大型高压电器，高压测量用的绝缘变压器不能安装。因此，高压侧电源204可采用换能器加蓄电池的电源方案，该高压侧电源204可包括：换能器、蓄电池和充电控制单元；其中，换能器用于获取从接触线经受电弓传输至导流杆的电能；充电控制单元用于利用该换能器获得的电能对蓄电池进行充电；蓄电池用于储存电能，并对高压侧主机203进行供电。
其中，该换能器采用电磁转换原理，获取该导流杆的电能，该电能可以是从接触线经受电弓传输至导流杆的电能的一部分；该充电控制单元可对该换能器获得的电能进行整流、限流等处理，可控制充电电流的大小和充电时间的长短，避免蓄电池过充。
在本实施例中，该高压侧电源的换能器和充电控制单元采用更为先进的集成电路，与时速为200公里的动车组上的高压侧电源相比，配置参数更加精确，可适用于速度在300公里/小时以上的动车组。
在本实施例中，如图4所示，该低压侧测量单元102包括：信号接收器401、高度测量器402、离线火花探测器403和第二传输单元404；
其中，该信号接收器401设置于机车的车顶，用于接收高压侧测量单元201发送的性能参数；该高度测量器402设置于机车的车顶，用于测量受电弓的滑板距离机车车顶的动态距离；该离线火花探测器403设置于受电弓的后部，用于探测离线火花发生的位置及离线的次数；该第二传输单元404用于将该高度测量器402获取的受电弓的滑板与机车车顶的动态距离、该离线火花探测器403获取的离线火花发生的位置及离线的次数、该信号接收器401接收的性能参数传输至机车的数据处理单元103。
在本实施例中，该高度测量器402可通过激光测距器实现，可在车顶安装激光测距器，测量受电弓的滑板距车顶的距离，从而计算受电弓滑板距轨面的距离，获得接触线的动态高度。接触线的动态高度反映了受电弓高速滑板运行时接触线高度的动态变化，通过测量和分析此参数，可以评判接触线的长波不平顺性和动态弹性变化。
其中，评价接触线动态高度的参数，可包括：接触线动态最大高度，最小高度以及接触线一跨内的振动幅度。这样，该高度测量器402对接触线动态高度的测量比较全面，探测精度高，可适用于速度在300公里/小时以上的动车组。
在本实施例中，可在受电弓车顶附近安装离线火花探测器403，测定离线火花发生的地点，统计离线次数等。例如，离线火花的测量值可包括：每个电弧的持续时间、电弧位置、离线次数、离线率、速度；并且可以记录受电弓电流。
在本实施例中，为了使离线火花探测器403有很强的高敏感率，该离线火花探测器403需要离受电弓足够近；可根据机车的行车方向，将该离线火花探测器403安装在受电弓的后部，瞄准后滑板。该离线火花探测器403采用集成芯片，这样，抗干扰能力强，测量的精度高，可适用于速度在300公里/小时以上的动车组。
由上述实施例可知，通过高压侧测量单元和低压侧测量单元可获取性能参数与探测参数，通过数据处理单元对性能参数和探测参数进行处理后可获得受流性能测试结果，这样，可提供300公里/小时以上铁路弓网的受流性能检测。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备包括：
高压侧测量单元，用于测量受电弓与接触线之间的包括动态接触压力、冲击加速度和支柱定位在内的性能参数，并将所述性能参数传输至低压侧测量单元；
低压侧测量单元，用于对所述接触线的高度、以及离线火花进行探测以获取包括所述受电弓的滑板与机车车顶的动态距离、离线火花发生的位置及离线的次数在内的探测参数；接收所述高压侧测量单元传输的性能参数；并将所述探测参数与所述性能参数传输至数据处理单元；
数据处理单元，设置于所述机车车内，用于接收所述低压侧测量单元所传输的所述性能参数和探测参数，并根据所述性能参数和探测参数进行分析和处理，以获得受流性能测试结果。
2.根据权利要求1所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述高压侧测量单元包括：
测量传感器，设置于机车的受电弓上，用于测量所述受电弓与接触线之间的性能参数；
第一传输单元，用于将所述测量传感器的性能参数传输至所述低压侧测量单元。
3.根据权利要求2所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述测量传感器设置于速度在300公里/小时以上的机车的受电弓上；所述机车为动车组。
4.根据权利要求2所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述高压侧测量单元还包括：
高压侧主机，用于对所述测量传感器测量获得的性能参数的信号进行调理；
所述第一传输单元用于将所述高压侧主机调理后的性能参数传输至所述低压侧测量单元。
5.根据权利要求4所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述高压侧测量单元还包括：
高压侧电源，用于对所述高压侧主机进行供电。
6.根据权利要求5所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述高压侧电源包括：
换能器，用于获取从所述接触线经所述受电弓传输至导流杆的电能；
充电控制单元，用于利用所述换能器获得的电能对蓄电池进行充电；
蓄电池，用于储存电能，并对所述高压侧主机进行供电。
7.根据权利要求2所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述测量传感器包括：
弓网接触力传感器，设置于所述受电弓的弓头，用于测量所述受电弓与所述接触线之间的动态接触压力；
硬点传感器，设置于所述受电弓的底面，用于测量所述受电弓运行时所受的冲击加速度；
支柱定位传感器，设置于所述受电弓上，用于测量所述受电弓的支柱定位。
8.根据权利要求7所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述弓网接触力传感器的个数为四个；所述硬点传感器的个数为两个。
9.根据权利要求1所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述低压侧测量单元包括：
信号接收器，设置于所述机车的车顶，用于接收所述高压侧测量单元发送的性能参数；
高度测量器，设置于所述机车的车顶，用于测量所述受电弓的滑板与所述机车的车顶的动态距离；
离线火花探测器，设置于所述受电弓的后部，用于探测离线火花发生的位置及离线的次数；
第二传输单元，用于将所述高度测量器获取的受电弓的滑板与机车的车顶的动态距离、所述离线火花探测器获取的离线火花发生的位置及离线的次数、所述信号接收器接收的性能参数传输至所述数据处理单元。
10.根据权利要求9所述的高速铁路接触网-受电弓系统受流性能测试设备，其特征在于，所述高度测量器和离线火花探测器设置于速度在300公里/小时以上的机车上；所述机车为动车组。
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