CN209992162U - 受电弓性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种受电弓性能测试装置，装置包括：测试平台；受电弓，固定在所述测试平台上，用于从接触网取得电能；气路板，与所述受电弓机械连接，用于给所述受电弓提供额定工作气压；测试机箱，固定在所述测试平台上，用于控制所述受电弓的升降；位置传感器，与所述测试机箱连接，用于测量所述受电弓的位置；拉力传感器，与所述测试机箱机械连接，用于根据所述位置测量所述受电弓的静态力；控制器，与所述测试机箱连接，用于通过所述测试机箱控制所述受电弓的升降。本实用新型能够连续测量一个完整升降周期静态力，并且能够利用同一测试装置完成升降弓时间测量和静态力测量。

Description

受电弓性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及电气设备测控技术领域，尤其涉及测试受电弓静态力和升降弓时间的装置，具体涉及一种受电弓性能测试装置。

背景技术

受电弓作为电力牵引机车上的关键部件，其在整个工作高度范围的静态接触力是受电弓的关键特性。静态接触力过大会造成受电弓和接触线过载，增加滑板磨耗；压力过小会导致接触质量下降，增大火花，严重时还会出现拉弧现象，损毁受电弓和接触网；并且受电弓升降压力差过大还会影响受电弓弓网跟随特性，严重影响列车行车安全。此外，受电弓升降时间也是受电弓性能测试中的重要参数，保证受电弓能够在升降范围内快速升起和落下也是行车安全中的重要一环。静态力测量和升降弓时间测量也是GB/T21561.1和GB/T21561.2轨道交通机车车辆受电弓特性和试验中性能试验重要的试验项目点。

现有受电弓性能试验测试装置自动化程度不高，静态力测量过程中无法连续自动地测量一个完整升降周期的静态力，操作复杂，设备集成度不高，故障率较高，维护需要较大工作量，测试效率较低；并且升降弓时间的测量和静态力的测量无法在同一试验台位进行。

因此，受电弓性能试验测试亟需一套自动化和集成化程度较高、操作简易、功能全面的受电弓性能测试装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种受电弓性能测试装置，解决了现有测试装置无法连续测量一个完整升降周期静态力的问题，还解决了无法在同一测试装置完成升降弓时间测量和静态力测量的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的具体实施方式提供一种受电弓性能测试装置，包括：测试平台；受电弓，固定在所述测试平台上，用于从接触网取得电能；气路板，与所述受电弓机械连接，用于给所述受电弓提供额定工作气压；测试机箱，固定在所述测试平台上，用于控制所述受电弓的升降；位置传感器，与所述测试机箱连接，用于测量所述受电弓的位置；拉力传感器，与所述测试机箱机械连接，用于根据所述位置测量所述受电弓的静态力；控制器，与所述测试机箱连接，用于通过所述测试机箱控制所述受电弓的升降。

进一步地，受电弓性能测试装置还包括：触摸屏，与所述控制器连接，用于提供人机交互接口。

进一步地，受电弓性能测试装置还包括：打印机，与所述控制器连接，用于打印静态力曲线。

进一步地，所述位置传感器是红外传感器，该受电弓性能测试装置还包括：反光板，设置在所述受电弓的上表面，用于反射所述红外传感器发射的红外信号。

其中，所述测试机箱包括：钢丝绳绕线盘，与所述拉力传感器机械连接，用于控制所述受电弓的升降；步进电机，与所述钢丝绳绕线盘机械连接，用于收放所述钢丝绳绕线盘上的钢丝绳，从而控制所述受电弓的升降；电机驱动器，与所述步进电机和所述控制器连接，用于在所述控制器的控制下控制所述步进电机的正转或反转。

进一步地，所述测试机箱还包括：电源转换器，与所述控制器连接，用于将市电转换成低压直流电后供给所述控制器。

进一步地，所述拉力传感器包括：弹性件，设置在所述受电弓和所述钢丝绳之间；电阻应变片，设置在所述弹性件上，用于根据所述弹性件的形变量得到所述受电弓的静态力。

进一步地，受电弓性能测试装置还包括：与所述控制器连接的电磁阀，设置在所述气路板上，用于控制所述气路板额定工作气压的通断；计时器，与所述控制器连接，用于记录所述受电弓的升降弓时间。

进一步地，所述电机驱动器通过RS485总线与所述控制器连接。

进一步地，所述控制器采用PLC、DSP或FPGA。

根据本实用新型的上述具体实施方式可知，受电弓性能测试装置至少具有以下有益效果：可以连续测量受电弓的一个完整升降周期的静态力，连续记录该升降周期内升弓力、降弓力以及压力差，自动生成以横坐标为静态力、纵坐标为升降高度的曲线，并显示在触摸屏上，同时在该坐标系中显示静态力允差范围，可以直观判定检测结果的合格与否。此外，利用同一测试装置还可以测量受电弓的升降弓时间，设备集成度高，测试效率高。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1为本实用新型具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置的结构示意图一。

图2为本实用新型具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置的结构示意图二。

图3为本实用新型具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置的结构示意图三。

图4为本实用新型具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置的结构示意图四。

图5为本实用新型另一具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置测试受电弓性能的方法的流程图。

附图标记说明：

1 测试平台 2 受电弓

3 气路板 4 测试机箱

5 位置传感器 6 拉力传感器

7 控制器 8 触摸屏

9 打印机 10 反光板

11 电磁阀 12 计时器

4-1 钢丝绳绕线盘 4-2 步进电机

4-3 电机驱动器 4-4 电源转换器

4-1-1 钢丝绳

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

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。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

图1为本实用新型具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置的结构示意图一，如图1所示，受电弓、气路板、测试机箱和位置传感器等都设置在测试平台上，因为仅仅为了测试受电弓的性能(静态力和升降时间)，受电弓在本申请中可以不与接触网连接；气路板给受电弓提供额定工作气压，测试机箱控制受电弓的升降，位置传感器测量受电弓的位置；拉力传感器测量受电弓在不同位置的静态力；控制器通过测试机箱控制受电弓的升降。

该附图所示的具体实施方式中，受电弓性能测试装置包括：测试平台1、受电弓2、气路板3、测试机箱4、位置传感器5、拉力传感器6和控制器7。其中，受电弓2固定在所述测试平台1上，受电弓2用于从接触网取得电能；气路板3与所述受电弓2机械连接，气路板3用于给所述受电弓2提供额定工作气压；测试机箱4固定在所述测试平台1上，测试机箱4用于控制所述受电弓2的升降；位置传感器5与所述测试机箱4连接，位置传感器5用于测量所述受电弓2的位置；拉力传感器6与所述测试机箱4机械连接，拉力传感器6用于根据所述位置测量所述受电弓2的静态力；控制器7与所述测试机箱4连接，控制器7用于通过所述测试机箱4控制所述受电弓2的升降。本实用新型的具体实施例中，控制器7可以采用PLC(可编辑逻辑控制器)、DSP(数字信息处理器)、FPGA(现场可编辑门陈列)等，例如，PLC可以采用西门子公司生产的型号为S7-300工业级PLC。拉力传感器6具体可以设置在受电弓2弓头与钢丝绳末端之间，拉力传感器6可以由高弹性系数的弹性件及设置在弹性件上电阻应变片组成，拉力传感器6测量精度为0.1N，量程为300N，拉力传感器6可以为内置式，防止拉力传感器6受损导致测量精度下降。控制器7可以通过RS485总线与测试机箱4连接。

参见图1，可以连续测量受电弓2的一个完整升降周期的静态力，连续记录该升降周期内升弓力、降弓力以及压力差，自动生成以横坐标为静态力、纵坐标为升降高度(受电弓2的位置)的曲线(静态力曲线)。另外，可以在测试平台1下安装万向轮，整体方便移动使测试不受场地所约束。

图2为本实用新型具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置的结构示意图二，如图2所示，触摸屏提供人机交互接口，测试人员通过触摸屏可以设置受电弓的落弓位置、最低工作高度、最高工作高度和最大升弓高度等，并可以实时显示静态力曲线，直观明了，打印机能够打印静态力曲线，从而有效记录静态力曲线，便于后期分析，反光板反射红外传感器发射的红外信号，让位置测量更为精准。

该附图所示的具体实施方式中，受电弓性能测试装置还包括：触摸屏8、打印机9和反光板10。其中，触摸屏8与所述控制器7连接，触摸屏8用于提供人机交互接口；打印机9与所述控制器7连接，打印机9用于打印静态力曲线；所述位置传感器5是红外传感器或者接近传感器或者超声仪等，原理简单、操作便捷。反光板10设置在所述受电弓2的上表面，当位置传感器5是红外传感器时，反光板10用于反射所述红外传感器发射的红外信号。

参见图2，触摸屏8能够实时显示静态力曲线，供测试人员观看，可以直观判断测量结果是否符合要求；打印机9打印静态力曲线，方便日后查看；反光板10为不透光板，反光板10用于反射红外传感器发射的红外波或者超声仪发射的超声波，提高受电弓2的高度测量精度。位置传感器5测量精度为1mm，有效感应距离为200mm～4000mm。

图3为本实用新型具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置的结构示意图三，如图3所示，由于气路板给受电弓提供额定工作气压，受电弓具有向上的静态力，钢丝绳绕线盘释放钢丝绳，受电弓从落弓位置均匀上升，钢丝绳绕线盘缠绕钢丝绳，钢丝绳对受电弓的拉力克服气路板给受电弓向上的静态力，受电弓下降，因此，步进电机带动钢丝绳绕线盘缠绕或释放钢丝绳可以控制受电弓的升降，电机驱动器在控制器的控制下控制步进电机正转或反转。

该附图所示的具体实施方式中，所述测试机箱4包括：钢丝绳绕线盘4-1、步进电机4-2、电机驱动器4-3和电源转换器4-4。其中，钢丝绳绕线盘4-1与所述拉力传感器6机械连接，钢丝绳绕线盘4-1用于控制所述受电弓2的升降；步进电机4-2与所述钢丝绳绕线盘4-1机械连接，步进电机4-2用于收放所述钢丝绳绕线盘4-1上的钢丝绳4-1-1，从而控制所述受电弓2的升降；电机驱动器4-3与所述步进电机4-2和所述控制器7连接，电机驱动器4-3用于在所述控制器7的控制下控制所述步进电机4-2的正转或反转，其中，步进电机4-2可以采用东方电气集团东方电机有限公司生产的AZM98MC型步进电机，电机驱动器4-3可以采用东方电气集团东方电机有限公司生产的AZD-C型驱动器；电源转换器4-4与所述控制器7连接，电源转换器4-4用于将市电转换成低压直流电后供给所述控制器7。本实用新型的具体实施例中，市电直接给电机驱动器4-3供电，电机驱动器4-3输出三相交流110V电压给步进电机4-2，电源转换器4-4将220V的交流电源转换为24V直流电压供给控制器7，控制器7给位置传感器5、拉力传感器6等提供24V直接电源。步进电机4-2具有刹车器，当电机供电突然中断时会自动锁定步进电机的转轴，此时受电弓2向上的张力不会拉动钢丝绳4-1-1使步进电机4-2转动，一方面可保护受电弓2受到有害冲击，另一方面也避免步进电机4-2和其它测试设备的损坏。

参见图3，测试机箱4控制受电弓2的升降，具体由电机驱动器4-3控制步进电机4-2的转速和转向来实现，测试过程中，气路板3给受电弓2通以工作气压后，受电弓2会处于张开状态，弓头处有竖直向上的张力，此时钢丝绳4-1-1另一端固定在弓头处，步进电机4-2带动钢丝绳绕线盘4-1正转或反转会使钢丝绳4-1-1产生拉紧或松开的状态，从而实现受电弓2的升降动作，步进电机4-2，使得受电弓2，可对受电弓2的一个完整升降周期的静态力进行测量，连续记录该升降周期内升弓力、降弓力以及压力差，生成以横坐标为静态力、纵坐标为升降高度(受电弓2位置)的曲线，同时在该坐标系中显示静态力允差范围，从而直观判定检测结果的合格与否。

图4为本实用新型具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置的结构示意图四，如图4所示，将钢丝绳绕线盘上缠绕的钢丝绳与受电弓的弓头分离，电磁阀打开，受电弓会处于张开状态，弓头处有竖直向上的张力，电磁阀关闭，受电弓会处于张开状态，弓头处有竖直向上的张力，受电弓从落弓位开始自由上升，控制器控制计时器开始计时，位置传感器监测受电弓的位置，当受电弓升至最高工作高度高度，位置传感器给控制器反馈一个信号，控制器控制计时器记录升弓时间；电磁阀关断，受电弓在自身重力的作用下从最大升弓高度开始下降，位置传感器监测受电弓的位置，当受电弓到达最高工作高度时，位置传感器给控制器反馈一个信号，控制器控制计时器开始计时，当受电弓降至落弓位置，位置传感器再给控制器反馈一个信号，控制器控制计时器记录降弓时间。

该附图所示的具体实施方式中，受电弓性能测试装置还包括：电磁阀11和计时器12。其中，电磁阀11与所述控制器7连接，电磁阀11设置在所述气路板3上，电磁阀11用于控制所述气路板3额定工作气压的通断；计时器12与所述控制器7连接，计时器12用于记录所述受电弓2的升降弓时间。本实用新型的实施例中，控制器7给电磁阀11提供24V直流电压。

参见图4，同一套性能测试装置可以完成静态力和升降弓时间测量，设备集成度高，测试效率高。

图5为本实用新型另一具体实施方式提供的一种受电弓性能测试装置测试受电弓性能的方法的流程图，如图5所示方法可以应用到图1～图4所示的受电弓性能测试装置中，利用电机驱动器控制步进电机正转或反转，实现受电弓的升降，位置传感器测量受电弓的位置，拉力传感器记录受电弓在不同位置的静态力，最终根据静态力和位置绘制静态力曲线。

该附图所示的具体实施方式中，受电弓性能测试装置测试受电弓性能的方法包括：

步骤101：利用电机驱动器控制步进电机正转，钢丝绳绕线盘释放钢丝绳，受电弓从落弓位置匀速上升。本实用新型的实施例中，在气路板气压的作用下，受电弓会处于张开状态，弓头处有竖直向上的张力，钢丝绳绕线盘释放钢丝绳，受电弓从落弓位置匀速上升。

步骤102：利用拉力传感器记录受电弓上升过程中向上的静态力，并利用位置传感器测量受电弓的位置，其中，受电弓上升至最大升弓高度时，静态力为0。本实用新型的实施例中，受电弓上升至最大升弓高度时，弓头处的竖直向上的张力与受电弓自身的重力相等，静态力为0。

步骤103：受电弓上升到最大升弓高度后，利用电机驱动器控制步进电机反转，钢丝绳绕线盘缠绕钢丝绳，受电弓从最大升弓高度匀速下降。本实用新型的实施例中，步进电机克服弓头处竖直向上的张力，受电弓从最大升弓高度匀速下降。

步骤104：利用拉力传感器记录受电弓下降过程中向上的静态力，并利用位置传感器测量受电弓的位置。

步骤105：根据静态力和位置绘制静态力曲线。本实用新型的实施例中，静态力曲线中，静态力为横轴，受电弓的位置为纵轴。

参见图5，可以连续测量受电弓的一个完整升降周期的静态力，连续记录该升降周期内升弓力、降弓力以及压力差，自动生成以横坐标为静态力、纵坐标为升降高度(受电弓的位置)的曲线(静态力曲线)。

本实用新型的其它具体实施方式中，利用受电弓性能测试装置测试受电弓性能的方法还可以包括：将钢丝绳绕线盘上缠绕的钢丝绳与受电弓分离；气路板上的电磁阀打开，受电弓从落弓位置开始自由上升，计时器开始计时；利用位置传感器监测受电弓的位置；受电弓到达最大升弓高度后，计时器记录受电弓的升弓时间，同时气路板上的电磁阀关闭，受电弓从最大升弓高度开始自由下降，计时器开始计时；利用位置传感器监测受电弓的位置；受电弓到达落弓位置后，计时器记录受电弓的降弓时间。

可以连续测量受电弓的一个完整升降周期的静态力，连续记录该升降周期内升弓力、降弓力以及压力差，自动生成以横坐标为静态力、纵坐标为升降高度的曲线，同时在该坐标系中显示静态力允差范围，可以直观判定检测结果的合格与否。此外，利用同一测试装置还可以测量受电弓的升降弓时间，设备集成度高，测试效率高。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种受电弓性能测试装置，其特征在于，该装置包括：

测试平台(1)；

受电弓(2)，固定在所述测试平台(1)上，用于从接触网取得电能；

气路板(3)，与所述受电弓(2)机械连接，用于给所述受电弓(2)提供额定工作气压；

测试机箱(4)，固定在所述测试平台(1)上，用于控制所述受电弓(2)的升降；

位置传感器(5)，与所述测试机箱(4)连接，用于测量所述受电弓(2)的位置；

拉力传感器(6)，与所述测试机箱(4)机械连接，用于根据所述位置测量所述受电弓(2)的静态力；以及

控制器(7)，与所述测试机箱(4)连接，用于通过所述测试机箱(4)控制所述受电弓(2)的升降。

2.根据权利要求1所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，该装置还包括：

触摸屏(8)，与所述控制器(7)连接，用于提供人机交互接口。

3.根据权利要求1所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，该装置还包括：

打印机(9)，与所述控制器(7)连接，用于打印静态力曲线。

4.根据权利要求1所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，所述位置传感器(5)是红外传感器，该装置还包括：

反光板(10)，设置在所述受电弓(2)的上表面，用于反射所述红外传感器发射的红外信号。

5.根据权利要求1所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，所述测试机箱(4)包括：

钢丝绳绕线盘(4-1)，与所述拉力传感器(6)机械连接，用于控制所述受电弓(2)的升降；

步进电机(4-2)，与所述钢丝绳绕线盘(4-1)机械连接，用于收放所述钢丝绳绕线盘(4-1)上的钢丝绳(4-1-1)，从而控制所述受电弓(2)的升降；

电机驱动器(4-3)，与所述步进电机(4-2)和所述控制器(7)连接，用于在所述控制器(7)的控制下控制所述步进电机(4-2)的正转或反转。

6.根据权利要求5所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，所述测试机箱(4)还包括：

电源转换器(4-4)，与所述控制器(7)连接，用于将市电转换成低压直流电后供给所述控制器(7)。

7.根据权利要求5所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，所述拉力传感器(6)包括：

弹性件，设置在所述受电弓(2)和所述钢丝绳(4-1-1)之间；以及

电阻应变片，设置在所述弹性件上，用于根据所述弹性件的形变量得到所述受电弓(2)的静态力。

8.根据权利要求1所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，该装置还包括：

与所述控制器(7)连接的电磁阀(11)，设置在所述气路板(3)上，用于控制所述气路板(3)额定工作气压的通断；以及

计时器(12)，与所述控制器(7)连接，用于记录所述受电弓(2)的升降弓时间。

9.根据权利要求5所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，所述电机驱动器(4-3)通过RS485总线与所述控制器(7)连接。

10.根据权利要求1所述的受电弓性能测试装置，其特征在于，所述控制器(7)采用PLC、DSP或FPGA。

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