CN202582606U - 高速铁路接触网综合巡检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速铁路接触网综合巡检装置，包括巡检装置本体、巡检装置本体上装载的用于测量的仪器组成的测量系统以及控制和处理测量所得到数据的控制系统，巡检装置本体包括用于使巡检装置在轨道上移动的推行装置、测量主机以及用于人机交互和数据分析处理的计算机，所述测量主机和计算机安装在推行装置上。本实用新型设计了可在轨道上推行的巡检装置本体，测量人员通过设在推行把手上的平板电脑可以很好的观察到接触网的被测量点，测量系统根据控制系统发出的控制信号自动调节测量装置对需要测量的位置进行高效精准测量，不再需要测量人员不停重复蹲下、站起、调节设备这些动作，可以有效降低测量人员的工作量，提高检测工作的效率。

Description

高速铁路接触网综合巡检装置

技术领域

本实用新型涉及一种铁路接触网的巡检装置，具体涉及一种高精度、高效率的高速铁路接触网综合巡检装置。

背景技术

接触网是电气化铁道的主要供电设施，列车高速运行时通过牵引机车上方的受电弓与接触网接触供电，其状态的好坏直接决定着牵引机车的运行状况，是影响列车运行速度和行车安全的主要因素。高速铁路设备故障中，接触网发生故障的比例相当大。所以，为了有效的保证高速铁路行车安全，除了在设计施工时对接触网悬挂状态提高要求外，在高速铁路运营过程中还要对接触网状态进行定期的巡视检查，以便及时发现安全隐患，有效的保证高速铁路的正常运行。但是，随着列车运行速度的不断提高、高速铁路运输任务的不断加重、对接触网的各项要求越来越高，留给工人巡视检测的时间却越来越少。

但是传统的检测方式存在诸多缺陷，如：绝缘测杆，是最早最传统的接触网检测工具，它使用绝缘测杆测量出接触性距离两端钢轨的距离，然后根据固定公式计算出导线高度和拉出值，这种测量方式误差大，安全性低（导线与钢轨之间存在2.7KV的高压电），劳动强度高，效率低；基于激光测距技术的接触网检测仪器，操作人员需要蹲下架设仪器、瞄准测量、站起走到下一点、再重复前面操作，才能完成一条线路的测量，与最早的测量方式相比测量精度有所提高，非接触式测量也有效的保证了检测人员的安全，但是巡检效率依然很低，测量后只是简单的记录测量数据。

实用新型内容

考虑到现有技术的上述问题，根据本实用新型的一个方面，公开了一种高速铁路接触网综合巡检装置，其特征在于，包括巡检装置本体、巡检装置本体上装载的用于测量的仪器组成的测量系统以及控制和处理测量所得到数据的控制系统，其中，

所述巡检装置本体包括用于使巡检装置在轨道上移动的推行装置、测量主机以及用于人机交互和数据分析处理的计算机，所述测量主机和计算机安装在推行装置上；

所述测量系统包括接触线测量装置、轨道参数测量装置和瞄准装置；

所述控制系统包括嵌入式控制单元和人机对话单元，所述嵌入式控制单元是将测量系统测得的数据进行分析汇总，所述人机对话单元是将测量系统所测得的所有数据进行保存、并接受测量人员进行查询和分析的操作；

所述接触线测量装置、轨道参数测量装置和瞄准装置与嵌入式控制单元相连，所述嵌入式控制单元与人机对话单元相连。

作为优选，所述的推行装置包括机架、安装计算机的计算机安装板、推行把手和使装置在轨道上移动的滚轮，所述机架上设有安装测量主机的测量主机安装座，所述滚轮安装在机架的两侧，所述计算机安装板安装在推行把手上，所述推行把手通过可升降的连杆安装在机架上。

作为优选，所述接触线测量装置包括激光测距传感器和光电编码器，所述轨道参数测量装置包括倾角传感器、位移传感器和里程测量装置，所述瞄准装置包括负责成像的长焦镜头、负责观察的计算机的显示器和负责瞄准被测点的调节机构；所述激光测距传感器、光电编码器、倾角传感器、位移传感器和里程测量装置的测量数据输出端与嵌入式控制单元相连。

作为优选，所述计算机为平板电脑，所述嵌入式控制单元的处理核心为32位的ARM处理器。

作为优选，所述机架上设有电池仓，所述电池仓中装有使该综合巡检装置工作的电池；所述机架上还设有便于使用者移动、搬运该综合巡检装置的把手。

作为优选，所述负责瞄准被测点的调节机构由人机对话单元控制步进电机进行调节。

作为优选，该综合巡检装置上还设有通过无线网络将测量得到的数据实时传送到供电段或工区的计算机终端的无线信号传输模块。

本实用新型的目的旨在提供一种高精度、高效率的高速铁路接触网综合巡检装置。与现有技术相比，本实用新型的有益效果之一是：

1、本实用新型设计了可在轨道上推行的巡检装置本体，测量人员通过设在推行把手上的平板电脑可以很好的观察到接触网的被测量点，测量系统根据控制系统发出的控制信号自动调节测量装置对需要测量的位置进行高效精准测量，不再需要测量人员不停重复蹲下、站起、调节设备这些动作，可以有效降低测量人员的工作量，提高检测工作的效率；

2、本实用新型增加了轨道参数测量装置用于测量巡视测量的里程和路径轨迹；

3、本实用新型增加了无线信号传输模块，将综合巡检装置测量得到的数据实时传送到供电段或工区的计算机终端，实现多终端控制，除了测量人员可以测量数据、记录现场情况以外，还可以将数据和现场情况的资料传输给多个终端，通过授权的方式，实现供电段或工区的工作人员也可以实现同步观察接触网设备状态；

4、本实用新型保证了测量精度，同时提高了工作效率，其测量精度为：

导高	范围3000mm—15000mm；精度为±2mm
		拉出值	范围-1200mm—1200mm；精度为±4mm；
轨距	1415mm—1465mm；精度为±1mm；
		外轨超高	范围0—150mm；精度为±2mm
侧面限界	精度为±2mm
		线岔中心投影	精度为±4mm
500高差和抬高	精度为±2mm
		非支	精度为±3mm
锚段	精度为±3mm
		红线	精度为±3mm
跨距	精度为±10mm
		输电线高度	精度为±3mm
锚段关节	精度为±3mm
		结构高度	精度为±3mm

5、本实用新型设计为便携式仪器，在机架上设计了安装使该巡检装置工作电池的电池仓和便于使用者移动、搬运该综合巡检装置的把手。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一个实施例的高速铁路接触网综合巡检装置各部分分解的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的高速铁路接触网综合巡检装置各部分组合的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的高速铁路接触网综合巡检装置各部分分解的结构示意图。如图1所示的高速铁路接触网综合巡检装置，包括巡检装置本体、巡检装置本体上装载的用于测量的仪器组成的测量系统以及控制和处理测量所得到数据的控制系统。其中，巡检装置本体包括用于使巡检装置在轨道上移动的推行装置、测量主机103以及用于人机交互和数据分析处理的计算机102，计算机102为平板电脑，测量主机103和计算机102都安装在推行装置上。推行装置包括机架101、安装计算机102的计算机安装板105、推行把手106和使装置在轨道上移动的滚轮108，机架101上设有安装测量主机103的测量主机安装座104，滚轮108安装在机架101的两侧，计算机安装板105安装在推行把手106上，推行把手106通过可升降的连杆107安装在机架101上；由于该装置设计为便携式仪器，所以在机架101上还设有电池仓109和便于使用者移动、搬运该综合巡检装置的把手110，电池仓109中装有使该综合巡检装置工作的电池，电池使用的是12V2400MAH的锂电池组。

测量系统包括接触线测量装置、轨道参数测量装置和瞄准装置。接触线测量装置包括激光测距传感器和光电编码器，轨道参数测量装置包括倾角传感器、位移传感器和里程测量装置，瞄准装置包括负责成像的长焦镜头、负责观察的计算机的显示器和负责瞄准被测点的调节机构，调节机构由人机对话单元控制步进电机进行调节。

控制系统包括嵌入式控制单元和人机对话单元，嵌入式控制单元是将测量系统测得的数据进行分析汇总，人机对话单元是将测量系统所测得的所有数据进行保存、并接受测量人员进行查询和分析的操作，嵌入式控制单元的处理核心为32位的ARM处理器。

激光测距传感器、光电编码器、倾角传感器、位移传感器和里程测量装置的测量数据输出端与嵌入式控制单元相连，嵌入式控制单元与人机对话单元相连。

该综合巡检装置上还设有通过无线网络将测量得到的数据实时传送到供电段或工区的计算机终端的无线信号传输模块。

接触线测量装置主要是对接触线上各参数进行测量，如拉出值、导线高度、接触线高差间距等，由激光测距传感器和光电编码器组成，目的是为了获取从装置到接触网被测部件的长度数据和角度数据，并将数据通过公式计算出所需要的接触线各个参数；轨道参数测量装置负责对接触网相关的轨道参数进行测量，如轨距、外轨超高以及跨距等测量项目，轨道参数测量装置由倾角传感器、位移传感器和里程测量装置组成，通过倾角传感器本装置可以实时获取铁轨外轨超高的角度值，位移传感器提供了轨距参数，配合外轨超高角度值可以计算出轨道的外轨超高值，而里程测量装置主要由光电编码器对装置行进的距离、里程进行测量，测得所需要的跨距值。

接触网架空导线为适应高速、准高速电气化铁路发展趋势多采用银铜合金、铜合金，截面为圆形的接触线为材料，由于《中华人民共和国铁路技术管理规程》规定接触线最大弛度距钢轨顶面的高度不超过6500mm；在区间和中间站场，不少于6200mm;客运专线为5300~5500mm，站场和区间宜取一致。基于以上要求，我们要实现对接触网导线高度和拉出值等参数的精确带电测量（注：接触网最高工作电压为27.5Kv），必须运用无损检测技术，因此我们对超声波测距技术和激光测距技术做了对比试验，因超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t，然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速，然后根据超声波的往返时间，即可求得距离。因为接触网架空导线由于现行区段多为复线和网状，往往不能确定超声波扫描的确切位置，故不能确定其测量结果的正确性，且超声波常用型号最大测量精度为距离的1%，故不能满足设计要求。激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度C在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列公式表示：D=Ct/2，激光测距仪通常可分为脉冲和相位两种测量形式，相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返侧线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算出相位延迟所代表的距离，即用间接方法测定出光径往返侧线所需的时间，所以本实用新型选用激光测距。

作为测量仪器，瞄准装置也是其重要组成部分，而传统的测量仪基本上都采用了普通光学瞄准系统，由于受观察目镜大小的限制，在长时间多点测量后，测量人员会产生视觉疲劳。本实用新型根据这一情况，采用了长焦镜头、计算机的显示器和调节机构构成了全数字的瞄准系统，将高清晰的视频图象呈现在计算机显示器上，让测量人员一目了然，测量人员只需在屏幕上点击接触线位置，巡检装置的调节机构自动调节对准接触线使测量瞄准更加方便，有效地提高了测量人员的工作效率。

本实用新型增加了无线信号传输模块，将综合巡检装置测量得到的数据实时传送到供电段或工区的计算机终端，实现多终端控制，除了测量人员可以测量数据、记录现场情况以外，还可以将数据和现场情况的资料传输给多个终端，通过授权的方式，实现供电段或工区的工作人员也可以实现同步观察接触网设备状态。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的高速铁路接触网综合巡检装置各部分组合的结构示意图。如图2所示的高速铁路接触网综合巡检装置，图2中示出的测量主机203、计算机202、机架201、推行把手206、滚轮208、电池仓209、连杆207以及把手210都与图1中所示的测量主机103、计算机102、机架101、推行把手106、滚轮108、电池仓109、连杆107和把手110的结构、安装位置、功能相同，在此就不再赘述。

Claims (7)

1.一种高速铁路接触网综合巡检装置，其特征在于：包括巡检装置本体、巡检装置本体上装载的用于测量的仪器组成的测量系统以及控制和处理测量所得到数据的控制系统，其中，

所述巡检装置本体包括用于使巡检装置在轨道上移动的推行装置、测量主机以及用于人机交互和数据分析处理的计算机，所述测量主机和计算机安装在推行装置上；

所述测量系统包括接触线测量装置、轨道参数测量装置和瞄准装置；

所述控制系统包括嵌入式控制单元和人机对话单元；

所述接触线测量装置、轨道参数测量装置和瞄准装置与嵌入式控制单元相连，所述嵌入式控制单元与人机对话单元相连。

2.根据权利要求1所述的高速铁路接触网综合巡检装置，其特征在于：所述的推行装置包括机架、安装计算机的计算机安装板、推行把手和使装置在轨道上移动的滚轮，所述机架上设有安装测量主机的测量主机安装座，所述滚轮安装在机架的两侧，所述计算机安装板安装在推行把手上，所述推行把手通过可升降的连杆安装在机架上。

3.根据权利要求1所述的高速铁路接触网综合巡检装置，其特征在于：所述接触线测量装置包括激光测距传感器和光电编码器，所述轨道参数测量装置包括倾角传感器、位移传感器和里程测量装置，所述瞄准装置包括负责成像的长焦镜头、负责观察的计算机的显示器和负责瞄准被测点的调节机构；所述激光测距传感器、光电编码器、倾角传感器、位移传感器和里程测量装置的测量数据输出端与嵌入式控制单元相连。

4.根据权利要求1所述的高速铁路接触网综合巡检装置，其特征在于：所述计算机为平板电脑，所述嵌入式控制单元的处理核心为32位的ARM处理器。

5.根据权利要求2所述的高速铁路接触网综合巡检装置，其特征在于：所述机架上设有电池仓，所述电池仓中装有使该综合巡检装置工作的电池；所述机架上还设有便于使用者移动、搬运该综合巡检装置的把手。

6.根据权利要求3所述的高速铁路接触网综合巡检装置，其特征在于：所述负责瞄准被测点的调节机构由人机对话单元控制步进电机进行调节。

7.根据权利要求1-6任一所述的高速铁路接触网综合巡检装置，其特征在于：该综合巡检装置上还设有通过无线网络将测量得到的数据实时传送到供电段或工区的计算机终端的无线信号传输模块。

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