CN210513402U - 一种铁路接触网振动频率检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铁路接触网振动频率检测装置，包括底板（1）、悬挂驱动装置、第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置、控制系统模块、移动系统模块、无线遥控器、电涡流位移传感器（2）、终端设备（3）和电源（4）；其中，底板（1）通过悬挂驱动装置、第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置悬于铁路接触网接触线的下方，第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置分别与底板（1）相对接位置分布于底板（1）表面的对角线位置，具有结构设计精巧、操作简单、通用性较强的特点，能够高效准确实现接触网的振动检测，极大地方便工作人员有针对性地对接触网振动频率异常部分进行维修或保护。

Description

一种铁路接触网振动频率检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种铁路接触网振动频率检测装置，属于铁路接触网检测技术领域。

背景技术

铁路在我国交通系统中起着举足轻重的作用，担负着客运和货运双重任务，为国家的经济建设和社会发展做出了重要的贡献。随着高速铁路网的不断发展，如何保证高铁安全平稳的运行，成为了人们关注的焦点，所以对高速铁路设备进行安全检测及维护的研究成为急待突破的新任务，而接触网作为铁路设备的重要组成部分，自然也受到了越来越多的关注。但是由于接触网的工作环境特别恶劣，而且接触网沿铁轨线路布置于上空特定位置，不便于监测和维护，从而使得其成为电气化铁路系统中最薄弱的一部分。

现如今以设备状态检测技术为主导的故障诊断技术日趋成熟，而且划分明确，它的内容主要包括振动状态检测技术、红外热成像技术、超声识别技术等。其中振动状态检测技术是一种最常用、最有效的方法，由于接触网质量、列车行驶速度、天气变化等因素都存在着很大的不确定性，并且接触网振动没有固定的振幅、周期和相位，在不同环境测试条件下所测得结果也不一样，这就使得接触网振动成为一个复杂的随机振动。频率是描述系统振动特征的基本要素之一，为了反映接触网在不同状态下的振动特性，这就要求我们需要进行铁路接触网振动频率的检测工作，而目前对于接触网的检测方法结构比较复杂，检测范围也相对较窄。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种铁路接触网振动频率检测装置，能够高效准确实现接触网振动检测，极大地方便工作人员对接触网振动频率异常部分进行维修或保护，为未来提高电气化铁路接触网检测效率、以及铁路接触网检测技术的发展提供重要的参考价值。

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种铁路接触网振动频率检测装置，包括底板、悬挂驱动装置、第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置、控制系统模块、移动系统模块、无线遥控器、电涡流位移传感器、终端设备和电源；

其中，底板通过悬挂驱动装置、第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置悬于铁路接触网接触线的下方，第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置分别与底板相对接位置分布于底板表面的对角线位置；

控制系统模块、移动系统模块、电涡流位移传感器、电源固定设置于底板上，电源分别对接控制系统模块、移动系统模块、电涡流位移传感器进行供电；移动系统模块基于无线通信网络与无线遥控器进行通信，移动系统模块的输出端对接悬挂驱动装置；移动系统模块基于无线遥控器的指令控制悬挂驱动装置工作、带动底板沿接触线方向上的移动；

电涡流位移传感器的输出端对接控制系统模块，电涡流位移传感器用于测量对应接触线的振动信号，并上传至接控制系统模块，控制系统模块基于无线通信网络与终端设备进行通信，实现控制系统模块所接收接触线振动信号向终端设备的发送。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述第一悬挂从动装置的结构与第二悬挂从动装置的结构彼此相同，各悬挂从动装置分别均包括侧支撑架、从动滑轮，各悬挂从动装置中侧支撑架上的其中一端分别固定对接于底板的边缘，且两侧支撑架分别与底板边缘相对接位置、分布于底板表面的对角线位置，以及两侧支撑架位于底板所在面的同一侧；各悬挂从动装置中的从动滑轮分别活动设置于对应侧支撑架上另一端的侧面，且各从动滑轮上滑槽所在面彼此共面，各从动滑轮自由转动；

所述悬挂驱动装置包括主支撑架、主动滑轮和驱动电机，主支撑架上的其中一端固定对接于底板的边缘，且主支撑架与底板边缘相对接位置、位于两侧支撑架分别与底板边缘相对接位置之间的中点位置，以及主支撑架与两侧支撑架位于底板所在面的同一侧；主动滑轮活动设置于主支撑架上另一端的侧面，主动滑轮的滑槽所在面与两从动滑轮的滑槽所在面三者相共面，且主动滑轮的中心轴所在直线与两从动滑轮的中心轴所在直线相共面，以及主动滑轮位于两从动滑轮连线之间的中心位置；驱动电机固定设置于主支撑架上相对主动滑轮所设端部侧面的另一侧，且驱动电机的驱动杆对接主动滑轮、对其进行驱动控制；悬挂驱动装置中主动滑轮的滑槽、以及各悬挂从动装置中从动滑轮的滑槽架设于铁路接触网的同一根接触线上，底板悬于接触线的下方；

所述移动系统模块的输出端对接悬挂驱动装置中的驱动电机，移动系统模块基于无线遥控器的指令控制驱动电机工作，基于驱动电机对主动滑轮的驱动转动、实现底板沿接触线方向上的移动。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述第一悬挂从动装置的结构、第二悬挂从动装置分别还包括侧杆和夹线夹，各悬挂从动装置中，侧杆的其中一端固定对接相应从动滑轮所设侧支撑架端部的侧面，夹线夹设置于相应侧杆上，夹线夹由两个彼此相对、活动开合的弧形件组成；基于悬挂驱动装置中主动滑轮的滑槽、以及各悬挂从动装置中从动滑轮的滑槽均架设于铁路接触网的同一根接触线，各悬挂从动装置中夹线夹上两彼此相对弧形件闭合、活动套设于该接触线上。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述移动系统模块包括无线控制器模块和电机驱动模块，所述电源为移动系统模块中的各模块进行供电；电机驱动模块的输入端对接无线控制器模块的输出端，电机驱动模块的输出端对接悬挂驱动装置中的驱动电机，无线控制器模块基于无线通信网路与无线遥控器之间进行相互通信。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述移动系统模块还包括编码器，所述电机驱动模块的信号反馈端串联编码器、对接无线控制器模块的反馈信号接收端。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述控制系统模块包括数据微处理器模块、检测信号接收模块、无线通信模块，所述电源为控制系统模块中的各模块进行供电；所述电涡流位移传感器的检测信号输出端对接检测信号接收模块的输入端，检测信号接收模块的输出端对接数据微处理器模块，同时数据微处理器模块对接无线通信模块，数据微处理器模块通过无线通信模块、基于无线通信网路与所述终端设备进行相互通信。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述检测信号接收模块由其输入端起，依次串联包括信号放大模块、信号滤波模块、整流电路，整流电路的输出端对接所述数据微处理器模块。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述控制系统模块还包括与所述数据微处理器模块相连接的报警模块。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述控制系统模块还包括与所述数据微处理器模块相连接的显示模块。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述移动系统模块中无线控制器模块、与所述控制系统模块中数据微处理器模块彼此相通信。

本实用新型所述一种铁路接触网振动频率检测装置，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本实用新型所设计铁路接触网振动频率检测装置，具有结构设计精巧、操作简单、通用性较强的特点，能够高效准确实现接触网的振动检测，极大地方便工作人员有针对性地、对接触网振动频率异常部分进行维修或保护，以此来改变现有铁路接触网振动检测技术的不足之处，为未来提高电气化铁路接触网检测效率、以及铁路接触网检测技术的发展提供重要的参考价值。

附图说明

图1是本实用新型设计铁路接触网振动频率检测装置的应用结构示意图；

图2是本实用新型设计铁路接触网振动频率检测装置中底板与悬挂装置结构示意图；

图3是本实用新型设计铁路接触网振动频率检测装置的模块示意图；

图4是本实用新型设计铁路接触网振动频率检测装置中电涡流位移传感器的模块示意图；

图5是本实用新型设计铁路接触网振动频率检测装置中检测信号接收模块的具体示意图。其中，1.底板，2.电涡流位移传感器，3.终端设备，4.电源，5.侧支撑架，6.从动滑轮，7.主支撑架，8.主动滑轮，9.驱动电机，10.侧杆，11.夹线夹。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

本实用新型设计了一种铁路接触网振动频率检测装置，实际应用当中，如图1所示，包括底板1、悬挂驱动装置、第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置、控制系统模块、移动系统模块、无线遥控器、电涡流位移传感器2、终端设备3和电源4。

其中，底板1通过悬挂驱动装置、第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置悬于铁路接触网接触线的下方，第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置分别与底板1相对接位置分布于底板1表面的对角线位置。

实际应用当中，如图2所示，第一悬挂从动装置的结构与第二悬挂从动装置的结构彼此相同，各悬挂从动装置分别均包括侧支撑架5、从动滑轮6，各悬挂从动装置中侧支撑架5上的其中一端分别通过铆接方式固定对接于底板1的边缘，且两侧支撑架5分别与底板1边缘相对接位置、分布于底板1表面的对角线位置，以及两侧支撑架5位于底板1所在面的同一侧；各悬挂从动装置中的从动滑轮6分别活动设置于对应侧支撑架5上另一端的侧面，且各从动滑轮6上滑槽所在面彼此共面，各从动滑轮6自由转动。

如图2所示，所述悬挂驱动装置包括主支撑架7、主动滑轮8和驱动电机9，主支撑架7上的其中一端通过铆接方式固定对接于底板1的边缘，且主支撑架7与底板1边缘相对接位置、位于两侧支撑架5分别与底板1边缘相对接位置之间的中点位置，以及主支撑架7与两侧支撑架5位于底板1所在面的同一侧；主动滑轮8活动设置于主支撑架7上另一端的侧面，主动滑轮8的滑槽所在面与两从动滑轮6的滑槽所在面三者相共面，且主动滑轮8的中心轴所在直线与两从动滑轮6的中心轴所在直线相共面，以及主动滑轮8位于两从动滑轮6连线之间的中心位置；驱动电机9固定设置于主支撑架7上相对主动滑轮8所设端部侧面的另一侧，且驱动电机9的驱动杆对接主动滑轮8、对其进行驱动控制；悬挂驱动装置中主动滑轮8的滑槽、以及各悬挂从动装置中从动滑轮6的滑槽架设于铁路接触网的同一根接触线上，底板1悬于接触线的下方。

第一悬挂从动装置的结构、第二悬挂从动装置分别还包括侧杆10和夹线夹11，各悬挂从动装置中，侧杆10的其中一端固定对接相应从动滑轮6所设侧支撑架5端部的侧面，夹线夹11设置于相应侧杆10上，夹线夹11由两个彼此相对、活动开合的弧形件组成；如图1所示，基于悬挂驱动装置中主动滑轮8的滑槽、以及各悬挂从动装置中从动滑轮6的滑槽均架设于铁路接触网的同一根接触线，各悬挂从动装置中夹线夹11上两彼此相对弧形件闭合、活动套设于该接触线上，如此所设计检测装置在沿接触线移动时，能够防止检测装置移动时出现意外掉落。

上述结构即采用缆车式结构和复合式滑轮结构组合的形式，这种结构具有所受阻力较小，减少对摩擦阻力的克服，从而使的检测装置在接触线上运动更平稳。

所述移动系统模块的输出端对接悬挂驱动装置中的驱动电机9，移动系统模块基于无线遥控器的指令控制驱动电机9工作，基于驱动电机9对主动滑轮8的驱动转动、实现底板1沿接触线方向上的移动。

实际应用当中，如图3所示，移动系统模块包括无线控制器模块、电机驱动模块和编码器，所述电源4为移动系统模块中的各模块进行供电；电机驱动模块的输入端对接无线控制器模块的输出端，电机驱动模块的输出端对接悬挂驱动装置中的驱动电机9，电机驱动模块的信号反馈端串联编码器、对接无线控制器模块的反馈信号接收端，无线控制器模块基于无线通信网路与无线遥控器之间进行相互通信。

控制系统模块、移动系统模块、电涡流位移传感器2、电源4固定设置于底板1上，电源4分别对接控制系统模块、移动系统模块、电涡流位移传感器2进行供电；移动系统模块基于无线通信网络与无线遥控器进行通信，移动系统模块的输出端对接悬挂驱动装置；移动系统模块基于无线遥控器的指令控制悬挂驱动装置工作、带动底板1沿接触线方向上的移动。

电涡流位移传感器2的输出端对接控制系统模块，电涡流位移传感器2用于测量对应接触线的振动信号，并上传至接控制系统模块，控制系统模块基于无线通信网络与终端设备3进行通信，实现控制系统模块所接收接触线振动信号向终端设备3的发送。

实际应用当中，如图3所示，所述控制系统模块包括数据微处理器模块、检测信号接收模块、无线通信模块、报警模块、显示模块，所述电源4为控制系统模块中的各模块进行供电；所述电涡流位移传感器2的检测信号输出端对接检测信号接收模块的输入端，检测信号接收模块的输出端对接数据微处理器模块，同时数据微处理器模块分别对接报警模块、无线通信模块、显示模块，数据微处理器模块通过无线通信模块、基于无线通信网路与所述终端设备3进行相互通信。

设计应用中，移动系统模块中无线控制器模块、与所述控制系统模块中数据微处理器模块彼此相通信，实现控制系统模块中数据微处理器模块对移动系统模块控制信息的获取与侦测。

电涡流位移传感器2的内部结构如图4所示，当接触网线发生振动，产生振动信号由电涡流检测探头线圈检测到，因前置器中的振荡器产生一个交变磁场，随着被测对象达到感应距离时，由于存在电磁效应，产生对应的电磁力，进行推动检测磁体发生位移。因为检测磁体与参考磁体之间的距离发生改变，从而参考磁体产生的作用力会作用到弹性元件上，当弹性元件受到电磁力作用并将其变形传递到压电陶瓷片上，弹性元件将带动压电陶瓷片振动，此时片内的电偶极矩会因其正压电效应产生压缩而变短，由此将会在材料相对的表面上产生等量正负电荷，并且压电陶瓷片由于正压电效应将产生持续的交流电信号，波形趋近正弦波，最后有产生的电信号输入到检测信号接收模块进行数据处理。

针对检测信号接收模块设计由其输入端起，如图5所示，依次串联包括信号放大模块、信号滤波模块、整流电路，整流电路的输出端对接所述数据微处理器模块。实际应用中，来自电涡流位移传感器2的检测信号，依次经过信号放大处理、信号滤波处理，然后具体通过桥式整流电路进行全波整流后形成单向脉动电流，同时将该单向脉冲电流输入到NPN三极管的基极上，另外将NPN三极管的集电极接到数据微处理器模块的外部中断接口，发射极进行接地。由于单向脉动电流随着电压升高而升高，当其电压超过NPN三极管的导通电压时，则开启NPN三极管，否则NPN三极管关闭，从而形成开关电路。最后利用数据微处理器模块的外部中断功能，测量1s内NPN三极管开关的次数，测量值即为所测的振动频率值。

具体应用中，数据微处理器模块负责整个检测系统的数据处理和各个模块的控制；显示模块，即显示器，是完成对所测振动频率的数值显示；报警模块，诸如选择蜂鸣器，是检测装置在接触网上遇到故障致使电机异常时，蜂鸣器发出警报，报警信号会传至工作人员的终端设备3上，即智能手机上、由工作人员及时前去处理。对于与移动系统模块相无线通信的无线遥控器来说，彼此之间可以设计应用红外无线信号，无线遥控器采用红外无线遥控器，红外无线遥控器的按钮分别配置了前进、后退、启动和暂停等功能，检测人员可以通过红外无线遥控器对移动系统模块的前进、后退和检测设备的启动、停止进行控制，即针对检测装置在接触线上的移动实现控制，红外信号控制的有效操作距离为20m。对于控制系统模块中的无线通信模块，设计应用蓝牙无线通信模块，用于控制系统模块中的数据微处理器模块实现与终端设备3之间的蓝牙无线通信，实际应用中，蓝牙无线通信模块包含蓝牙主模块和蓝牙从模块，主要是使用串行通信的方式将需要传输的数据一位一位地依次向外进行传输，对每一位数据设定一个固定的时间长度，这样只需要少数几条线就可以实现在系统间交换信息，进而完成本系统数据的无线传输。

上述技术方案所设计铁路接触网振动频率检测装置，具有结构设计精巧、操作简单、通用性较强的特点，能够高效准确实现接触网的振动检测，极大地方便工作人员有针对性地、对接触网振动频率异常部分进行维修或保护，以此来改变现有铁路接触网振动检测技术的不足之处，为未来提高电气化铁路接触网检测效率、以及铁路接触网检测技术的发展提供重要的参考价值。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：包括底板（1）、悬挂驱动装置、第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置、控制系统模块、移动系统模块、无线遥控器、电涡流位移传感器（2）、终端设备（3）和电源（4）；

其中，底板（1）通过悬挂驱动装置、第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置悬于铁路接触网接触线的下方，第一悬挂从动装置、第二悬挂从动装置分别与底板（1）相对接位置分布于底板（1）表面的对角线位置；

控制系统模块、移动系统模块、电涡流位移传感器（2）、电源（4）固定设置于底板（1）上，电源（4）分别对接控制系统模块、移动系统模块、电涡流位移传感器（2）进行供电；移动系统模块基于无线通信网络与无线遥控器进行通信，移动系统模块的输出端对接悬挂驱动装置；移动系统模块基于无线遥控器的指令控制悬挂驱动装置工作、带动底板（1）沿接触线方向上的移动；

电涡流位移传感器（2）的输出端对接控制系统模块，电涡流位移传感器（2）用于测量对应接触线的振动信号，并上传至接控制系统模块，控制系统模块基于无线通信网络与终端设备（3）进行通信，实现控制系统模块所接收接触线振动信号向终端设备（3）的发送。

2.根据权利要求1所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述第一悬挂从动装置的结构与第二悬挂从动装置的结构彼此相同，各悬挂从动装置分别均包括侧支撑架（5）、从动滑轮（6），各悬挂从动装置中侧支撑架（5）上的其中一端分别固定对接于底板（1）的边缘，且两侧支撑架（5）分别与底板（1）边缘相对接位置、分布于底板（1）表面的对角线位置，以及两侧支撑架（5）位于底板（1）所在面的同一侧；各悬挂从动装置中的从动滑轮（6）分别活动设置于对应侧支撑架（5）上另一端的侧面，且各从动滑轮（6）上滑槽所在面彼此共面，各从动滑轮（6）自由转动；

所述悬挂驱动装置包括主支撑架（7）、主动滑轮（8）和驱动电机（9），主支撑架（7）上的其中一端固定对接于底板（1）的边缘，且主支撑架（7）与底板（1）边缘相对接位置、位于两侧支撑架（5）分别与底板（1）边缘相对接位置之间的中点位置，以及主支撑架（7）与两侧支撑架（5）位于底板（1）所在面的同一侧；主动滑轮（8）活动设置于主支撑架（7）上另一端的侧面，主动滑轮（8）的滑槽所在面与两从动滑轮（6）的滑槽所在面三者相共面，且主动滑轮（8）的中心轴所在直线与两从动滑轮（6）的中心轴所在直线相共面，以及主动滑轮（8）位于两从动滑轮（6）连线之间的中心位置；驱动电机（9）固定设置于主支撑架（7）上相对主动滑轮（8）所设端部侧面的另一侧，且驱动电机（9）的驱动杆对接主动滑轮（8）、对其进行驱动控制；悬挂驱动装置中主动滑轮（8）的滑槽、以及各悬挂从动装置中从动滑轮（6）的滑槽架设于铁路接触网的同一根接触线上，底板（1）悬于接触线的下方；

所述移动系统模块的输出端对接悬挂驱动装置中的驱动电机（9），移动系统模块基于无线遥控器的指令控制驱动电机（9）工作，基于驱动电机（9）对主动滑轮（8）的驱动转动、实现底板（1）沿接触线方向上的移动。

3.根据权利要求2所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述第一悬挂从动装置的结构、第二悬挂从动装置分别还包括侧杆（10）和夹线夹（11），各悬挂从动装置中，侧杆（10）的其中一端固定对接相应从动滑轮（6）所设侧支撑架（5）端部的侧面，夹线夹（11）设置于相应侧杆（10）上，夹线夹（11）由两个彼此相对、活动开合的弧形件组成；基于悬挂驱动装置中主动滑轮（8）的滑槽、以及各悬挂从动装置中从动滑轮（6）的滑槽均架设于铁路接触网的同一根接触线，各悬挂从动装置中夹线夹（11）上两彼此相对弧形件闭合、活动套设于该接触线上。

4.根据权利要求3所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述移动系统模块包括无线控制器模块和电机驱动模块，所述电源（4）为移动系统模块中的各模块进行供电；电机驱动模块的输入端对接无线控制器模块的输出端，电机驱动模块的输出端对接悬挂驱动装置中的驱动电机（9），无线控制器模块基于无线通信网路与无线遥控器之间进行相互通信。

5.根据权利要求4所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述移动系统模块还包括编码器，所述电机驱动模块的信号反馈端串联编码器、对接无线控制器模块的反馈信号接收端。

6.根据权利要求5所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述控制系统模块包括数据微处理器模块、检测信号接收模块、无线通信模块，所述电源（4）为控制系统模块中的各模块进行供电；所述电涡流位移传感器（2）的检测信号输出端对接检测信号接收模块的输入端，检测信号接收模块的输出端对接数据微处理器模块，同时数据微处理器模块对接无线通信模块，数据微处理器模块通过无线通信模块、基于无线通信网路与所述终端设备（3）进行相互通信。

7.根据权利要求6所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述检测信号接收模块由其输入端起，依次串联包括信号放大模块、信号滤波模块、整流电路，整流电路的输出端对接所述数据微处理器模块。

8.根据权利要求6所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述控制系统模块还包括与所述数据微处理器模块相连接的报警模块。

9.根据权利要求6所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述控制系统模块还包括与所述数据微处理器模块相连接的显示模块。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述一种铁路接触网振动频率检测装置，其特征在于：所述移动系统模块中无线控制器模块、与所述控制系统模块中数据微处理器模块彼此相通信。

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