CN207472467U - 一种刚性接触网弓网接触压力检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，所述刚性接触网中的导线（10）由汇流排（20）夹持，汇流排（20）由若干固定支架（30）悬挂支撑；所述弓网接触压力检测装置包括数据采集控制台（40）和设置在汇流排上方非固定支架处的激光位移传感器（50）；激光位移传感器（50）发射的激光与汇流排上表面（21）的交汇点为监测点，数据采集控制台（40）与激光位移传感器（50）的数据输出端电性连接，实时接收测量数据。由于采用定点测距，数据处理量小，通过数据采集控制台可及时处理数据，监控弓网接触状态，同时由于采用激光位移传感器测量位移，检测精度、检测频响较高，可以完整反映弓网高速运动状态下的振动状态；具有较精准的测量数据。

Description

一种刚性接触网弓网接触压力检测装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通接触网检测领域，特别涉及一种刚性接触网弓网接触压力检测装置。

背景技术

受电弓是轨道交通车辆的重要部件，电客车的所有动力电源都来自于接触网通过受电弓的电力传输，良好的弓网性能是快速、安全、高效实现铁路运营的重要保证之一；而接触网和受电弓之间的接触压力是其重要的技术参数，直接反映两者之间的工作状态；是影响接触电阻的关键因素，合理的弓网接触压力可以在保证正常取流前提下节约碳滑板磨好，实现好的经济效益；所以通过相关的传感器准确检测弓网接触动静态压力，对评价弓网相互作用非常有意义。

轨道交通接触网主要分柔性接触网和刚性接触网，接触网导线一般为直径16mm的铜导线，为保证正线高速运行条件下弓网关系的稳定性，大都采用刚性接触网结构，接触网导线被汇流排夹持，间隔一定距离（一般为8~10米）的固定支架，一头抱夹汇流排，一头固定于隧道顶部，从而保证了刚性接触网结构的平整性和稳定性；由于其刚性强变形小，弓网作用空间夹角低，以及存在高压条件的限制，给正线运行条件下弓网接触压力的检测带来很大困难和不确定；使得采用压力传感器采集压力数据不稳定，且带来一定的安全隐患。

为避免采用压力传感器这种直接接触式的测量方法，最新的技术是在接触网上设定一定位标志，利用并使用相机采集基准照片和比对照片，基准照片示出了定位标志在受监测接触网未与列车的受电弓接触时的状态，比对照片示出了定位标志在列车运行至其受电弓与所述定位标志的中心点在水平方向上的距离在1m以内时的状态，利用比对中心像素点相对所述基准中心像素点的竖向位移量△H必然与接触网所受到的压力F存在一一对应的关系，计算出列车的受电弓在比对照片的拍摄时刻作用于受监测接触网上压力F；然而，由于采用图像对比，其数据处理量相当大，耗时耗力；由于列车运行过程中引起弓网高速震动，普通摄像机采集数据频率较低，无法实时反应弓网接触压力状态，而高速摄像机存在像素不高，且较为昂贵的缺点；因此，采用摄像机采集接触网向上位移量来计算弓网接触压力误差较大且成本较高。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的至少一种不足，提供一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，通过激光位移传感器实现高精度检测汇流排抬升位移量，实现弓网接触压力的高精度实时监测。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，所述刚性接触网中的导线由汇流排夹持，汇流排由若干固定支架悬挂支撑；所述弓网接触压力检测装置包括数据采集控制台和设置在汇流排上方非固定支架处的激光位移传感器；激光位移传感器发射的激光与汇流排上表面的交汇点为监测点，数据采集控制台与激光位移传感器的数据输出端电性连接，实时接收测量数据。

上述方案中，当列车经过监测点时，受电弓与接触网的接触压力会导致汇流排局部向上形成位移，位移量和弓网接触压力呈单调、一一对应的关系；使用前，首先根据实际情况可针对受电弓工作位接触压力监测精度：±5N，和接触压力监测范围：0～200N，依次标定得到不同弓网接触压力与通过激光位移传感器测得汇流排向上位移量的对应关系数据库；当列车经过监测点时，通过激光位移传感器采集列车经过监测点前后激光位移传感器到监测点之间的距离，换算成汇流排向上位移量波形，采集的数据峰值稳定可靠，清晰地反映了列车经过时监测点时汇流排的向上位移量，通过比对数据库，即可得到弓网接触压力；由于采用定点测距，数据处理量小，通过数据采集控制台可及时处理数据，监控弓网接触状态，同时由于采用激光位移传感器测量位移，检测精度小于0.1mm，检测频响大于1000Hz，可以高精度、完整地反映弓网高速运动状态下的振动状态；比之采用摄像机测量接触网向上位移量的方式，本方案具有较精准的测量数据。

进一步地，所述激光位移传感器发射的激光与汇流排延伸方向垂直。列车受电弓经过监测点处时，汇流排在监测点处的向上位移量最大，前后侧则略小，当激光位移传感器发射的激光与汇流排延伸方向不垂直时，测得峰值的位置偏移监测点，测量结果不能很好地体现接触压力与汇流排向上位移量的实际对应关系，不利于后续数据建模与计算，产生较大的测量误差。

进一步地，所述激光位移传感器设置在汇流排侧上方，其所发射的激光与水平面呈30~60度角。考虑现场的安装位置和由于接触网高压的限界要求，呈45度左右的角度便于激光位移传感器的安装。

进一步地，所述汇流排上表面为水平面。当汇流排上表面为水平面时，汇流排在水平方向的位移不会影响测量的结果，测得的数据较为准确。

进一步地，所述监测点位于任意两个固定支架正中间。同样的压力下，在支架正中间处的汇流排由于受支架的影响最小，测得的弓网接触压力更符合实际值。

进一步地，所述激光位移传感器与汇流排距离为300mm~3000mm。根据接触网限界要求，接触网带电部分至固定接地物的距离不少于300mm，而过远的距离会对测量的精度造成不利影响，干扰因素更多，因此，本方案中激光位移传感器的安装位置既能满足精确测量的要求，又符合相关规定。

进一步地，所述刚性接触网弓网接触压力检测装置还包括车轮传感器，数据采集控制台通过车轮传感器获取列车抵达监测点的信号。由于列车通过监测点的频率较低，如果激光位移传感器一直工作，则会造成大量的资源浪费；设置车轮传感器后，可以在列车的受电弓即将抵达监测点时再启动激光位移传感器进行数据采集，既减少了数据处理量，又延长了激光位移传感器的使用寿命。

进一步地，车轮传感器安装在其感应到列车车轮时，列车受电弓与监测点距离为5~8m的位置处。由于汇流排的固定支架之间的间距约为6~10m，本方案能满足测量需要的同时减少数据采集处理量。

进一步地，所述激光位移传感器设置有角度调节装置，用于调节激光位移传感器出射光线相对于铅垂线的角度并锁定。由于不同的环境下汇流排与传感器相对的安装位置不同，设置角度调节装置，方便安装调试。

进一步地，所述激光位移传感器是采用激光三角测量法的传感器。本方案采用的激光位移传感器测量精度较高，能满足实际应用的需求。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本使用新型一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，激光位移传感器发射的激光与汇流排上表面的交汇点为监测点，数据采集控制台与激光位移传感器的数据输出端电性连接，实时接收测量数据；由于采用定点测距，数据处理量小，通过数据采集控制台可及时处理数据，监控弓网接触状态，同时由于采用激光位移传感器测量位移，检测精度小于0.1mm，检测频响大于1000Hz，可以完整反映弓网高速运动状态下的振动状态；比之采用摄像机测量接触网向上位移量的方式，本方案具有较精准的测量数据。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为汇流排安装结构示意图；

图中：10导线、20汇流排、21汇流排上表面、30固定支架、40数据采集控制台、50激光位移传感器、60车轮传感器、70受电弓、80角度调节装置。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

本实施例一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，整体结构如图1所示，所述刚性接触网中的导线10由汇流排20夹持，汇流排20由若干固定支架30悬挂支撑，见图2；所述弓网接触压力检测装置包括数据采集控制台40、车轮传感器60、设置在汇流排20上方非固定支架处的激光位移传感器50；车轮传感器60安装在其感应到列车车轮时，列车受电弓70与监测点距离为5~8m的位置处；数据采集控制台40通过车轮传感器60获取列车抵达监测点的信号，激光位移传感器发射的激光与汇流排上表面的交汇点为监测点，数据采集控制台40与激光位移传感器50的数据输出端电性连接，实时接收测量数据；激光位移传感器50是采用激光三角测量法的传感器，且设置有角度调节装置80，用于调节激光位移传感器出射光线相对于铅垂线的角度并锁定；

所述汇流排上表面21为水平面，监测点位于任意两个固定支架正中间；激光位移传感器50发射的激光与汇流排延伸方向垂直；其设置在监测点侧上方，所发射的激光与水平面呈45度角，与汇流排距离为300mm~3000mm。

当列车从轨道90上经过监测点时，受电弓70与接触网的接触压力会导致汇流排21局部向上形成位移，位移量和弓网接触压力呈单调、一一对应的关系；使用前，首先根据实际情况可针对受电弓工作位接触压力监测精度：±5N，和接触压力监测范围：0～200N，依次标定得到不同弓网接触压力与通过激光位移传感器测得汇流排向上位移量的对应关系数据库；当列车经过监测点时，通过激光位移传感器采集列车经过监测点前后激光位移传感器到监测点之间的距离，换算成汇流排向上位移量波形，采集的数据峰值稳定可靠，清晰地反映了列车经过时监测点时汇流排的向上位移量，通过比对数据库，即可得到弓网接触压力；通过将监测点设置在汇流排相邻两支架30中间、激光位移传感器出射光线与汇流排延伸方向垂直可减少测量误差，同时通过车轮传感器监测列车抵达监测点时间与位置，减少测量数据，提高激光位移传感器的使用寿命；本方案由于采用定点测距，数据处理量小，通过数据采集控制台可及时处理数据，监控弓网接触状态，同时由于采用激光位移传感器测量位移，检测精度小于0.1mm，检测频响大于1000Hz，可以完整反映弓网高速运动状态下的振动状态；比之采用摄像机测量接触网向上位移量的方式，本方案具有较精准的测量数据。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，所述刚性接触网中的导线（10）由汇流排（20）夹持，汇流排（20）由若干固定支架（30）悬挂支撑；其特征在于，所述弓网接触压力检测装置包括数据采集控制台（40）和设置在汇流排上方非固定支架处的激光位移传感器（50）；激光位移传感器（50）发射的激光与汇流排上表面（21）的交汇点为监测点，数据采集控制台（40）与激光位移传感器（50）的数据输出端电性连接，实时接收测量数据。

2.根据权利要求1所述一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，所述激光位移传感器发射的激光与汇流排延伸方向垂直。

3.根据权利要求2所述一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，所述激光位移传感器设置在汇流排侧上方，其所发射的激光与水平面呈30~60度角。

4.根据权利要求1所述一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，所述汇流排上表面（21）为水平面。

5.根据权利要求1所述一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，所述监测点位于任意两个固定支架（30）正中间。

6.根据权利要求1所述一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，所述激光位移传感器与汇流排距离为300mm~3000mm。

7.根据权利要求1所述一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，还包括车轮传感器（60），数据采集控制台通过车轮传感器获取列车抵达监测点的信号。

8.根据权利要求7所述一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，车轮传感器安装在其感应到列车车轮时，列车受电弓（70）与监测点距离为5~8m的位置处。

9.根据权利要求1所述一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，所述激光位移传感器设置有角度调节装置（80），用于调节激光位移传感器出射光线相对于铅垂线的角度并锁定。

10.根据权利要求1~9任一项所述的一种刚性接触网弓网接触压力检测装置，其特征在于，所述激光位移传感器（50）是采用激光三角测量法的传感器。