CN212645635U - 高速铁路接触导线不平顺检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高速铁路接触导线不平顺检测装置，包括：加速度传感器、高电压侧信号调理单元、低电压侧信号调理单元以及控制器；所述加速度传感器以及所述高电压侧信号调理单元均安装在受电弓上，二者通过导线电连接；所述低电压侧信号调理单元以及所述控制器均安装在列车上；所述低电压侧信号调理单元通过光纤或无线方式与所述高电压侧信号调理单元通信连接，并且，所述低电压侧信号调理单元通过导线与所述控制器电连接。其中，所述加速度传感器用于采集加速度信号，比如振动加速度以及冲击加速度，有效检测接触导线的短波不平顺以及长波不平顺，高效安全地实现了接触导线平顺性检测，检测速度快且精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种高速铁路接触导线不平顺检测装置。
背景技术
现有机车车辆(动车组)通过受电弓高速滑动的接触形式从接触导线获得电能。为了使列车连续不断地获取电能，就要求接触导线与受电弓在运行中良好接触，当接触导线弹性不均匀、坡度变化率过大、存在质量集中点、摩擦面的平直度匹配不佳、施工误差等非自然因素及煤烟、冰雪等自然因素时会产生接触导线不平顺点，造成受电弓与接触导线产生间断性接触，严重时会导致机车取流发生变化甚至在撞击过程中还会伤损接触导线和受电弓，影响高速铁路的正常运输秩序。
目前，接触导线平顺性检测以人工手持式为主，检测速度慢且精度不高，线路巡检效率低、后期分析需要大量人工辅助。
实用新型内容
为了至少部分解决现有技术中的上述技术问题，本实用新型提供一种高速铁路接触导线不平顺检测装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种高速铁路接触导线不平顺检测装置，包括：加速度传感器、高电压侧信号调理单元、低电压侧信号调理单元以及控制器；
所述加速度传感器以及所述高电压侧信号调理单元均安装在受电弓上，二者通过导线电连接；
所述低电压侧信号调理单元以及所述控制器均安装在列车上；
所述低电压侧信号调理单元通过光纤或无线方式与所述高电压侧信号调理单元通信连接，并且，所述低电压侧信号调理单元通过导线与所述控制器电连接；
其中，所述加速度传感器感应受电弓的加速度信号，所述高电压侧信号调理单元对所述加速度信号进行采集、模数转换以及发送，所述低电压侧信号调理单元接收所述高电压侧信号调理单元发送的信号，并进行数模转换后，传输至所述控制器。
进一步地，所述加速度传感器为振动加速度传感器和/或冲击加速地传感器。
进一步地，高速铁路接触导线不平顺检测装置还包括：加速度传感器安装工装件，与所述受电弓滑板连接；
所述加速度传感器安装工装件安装在所述受电弓滑板与加速度传感器之间。
进一步地，高速铁路接触导线不平顺检测装置还包括：速度传感器，与所述控制器连接；
所述速度传感器安装在所述列车上。
进一步地，高速铁路接触导线不平顺检测装置还包括：光源以及图像采集单元，均与所述控制器连接；
所述光源以及所述图像采集单元均安装在所述列车车顶上靠近受电弓位置；
所述光源发出的光线照射到接触导线上，所述图像采集单元用于采集所述接触导线的图像。
进一步地，所述图像采集单元为CCD相机或工业相机。
进一步地，高速铁路接触导线不平顺检测装置还包括：激光发射器以及激光接收器，均与所述控制器连接；
所述激光发射器以及所述激光接收器均安装在所述列车车顶上靠近受电弓位置；
所述激光发射器发射的激光打到所述受电弓的滑板上，所述激光接收器接收所述滑板反射回的激光。
进一步地，高速铁路接触导线不平顺检测装置还包括：供电网络接口，与所述控制器连接。
进一步地，高速铁路接触导线不平顺检测装置还包括：电压表和电流表，所述电压表和所述电流表均安装在所述列车上；
所述电压表与所述电流表均与所述受电弓以及所述控制器电连接。
本实用新型提供的高速铁路接触导线不平顺检测装置，包括：加速度传感器、高电压侧信号调理单元、低电压侧信号调理单元以及控制器；所述加速度传感器以及所述高电压侧信号调理单元均安装在受电弓上，二者通过导线电连接；所述低电压侧信号调理单元以及所述控制器均安装在列车上；所述低电压侧信号调理单元通过光纤或无线方式与所述高电压侧信号调理单元通信连接，并且，所述低电压侧信号调理单元通过导线与所述控制器电连接。其中，所述加速度传感器用于采集加速度信号，比如振动加速度以及冲击加速度，有效检测接触导线的短波不平顺以及长波不平顺，通过高电压侧信号调理单元接收采集所述加速度传感器所采集的信号，通过光纤或无线方式隔离传输给低电压侧信号调理单元，以防止受电弓上的高压击穿低压侧设备，所述控制器接收并存储采集的信号，高效安全地实现了接触导线平顺性检测，检测速度快且精度高，列车在正常运行过程中就能同步实现接触导线平顺性检测，线路巡检效率高。
为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为高速铁路列车受电弓与接触导线接触的示意图；
图2为本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的电路结构框图一；
图3示出了本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的安装结构示意图一；
图4为本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的电路结构框图二；
图5为本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的电路结构框图三；
图6为本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的电路结构框图四；
图7示出了本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的安装结构示意图二；
图8为本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的电路结构框图五；
图9示出了本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的安装结构示意图三；
图10为本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的电路结构框图六。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
以下在实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员，了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本实用新型的观点，但非以任何观点限制本实用新型的范畴。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1为高速铁路列车受电弓与接触导线接触的示意图；如图1所示，机车车辆受电弓2从牵引供电系统接触网接触导线1获得25kV高压电，进而为整个列车3提供电能。
图2为本实用新型实施例中高速铁路接触导线不平顺检测装置的电路结构框图一；如图2所示，该高速铁路接触导线不平顺检测装置包括：加速度传感器4、高电压侧信号调理单元5、低电压侧信号调理单元6以及控制器7；
加速度传感4以及高电压侧信号调理单元5均安装在受电弓上，参见图3，二者通过导线电连接；
低电压侧信号调理单元6以及控制器7均安装在列车上，例如，安装在机车内的电气柜里；低电压侧信号调理单元6通过光纤或无线方式与高电压侧信号调理单元5通信连接，并且，低电压侧信号调理单元6通过导线与所述控制器7电连接。
加速度传感器感应受电弓的加速度信号，高电压侧信号调理单元对加速度信号进行采集、模数转换以及发送，所述低电压侧信号调理单元接收所述高电压侧信号调理单元发送的信号，并进行数模转换后，传输至所述控制器。
其中，光纤可为GYXTY型光缆、GYTS型光缆、GYXA53型光缆或GYTZA型光缆。无线通信可采用蓝牙通信、移动通信网络通信等方式，本实用新型实施例对此不作限制，本领域技术人员可以理解的是，选用了某种无线通信方式后，在高电压侧和低电压侧分别设置相应的通信模块执行选定的无线通信，本实用新型实施例在此不再赘述。
另外，控制器用于协调各元件工作，使各个元件之间能相互识别和通信，控制器可以采取例如微处理器或处理器、ECU，包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、AtmelAT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320。
值得说明的是，在列车行驶过程中，由于接触导线的不平顺，受电弓在行驶过程会对接触导线产生冲击，设置在受电弓上的加速度传感器用于检测能够反映冲击力的在竖直方向上的加速度信号，高电压侧信号调理单元用于采集该加速度传感器检测到的信号，并进行模数转换等处理后，并将该信号通过光通信或无线通信方式发送给低电压侧信号调理单元，本领域技术人员可以理解的是，通过采用光通信或无线通信等方式，能够实现高、低电压之间的绝缘隔离，防止高电压击穿低电压侧的设备或造成人身伤害。
低电压侧信号调理单元接收高电压侧信号调理单元发送的信号，并对该信号进行数模转换等处理后，传输给控制器。控制器可以根据加速度传感器所采集的信号，结合列车的运行速度等，对铁路牵引供电系统中接触网接触导线的不平顺位置进行定位，分析不平顺位置的波形特征，对不平顺性进行类型和波长特性与位置定位信息同步进行综合分析，可给出接触导线的不平顺类型，如电连接、定位器、锚段关节、线岔、电分段等，对电气化高速铁路接触网接触导线平顺度进行精准的测量和管理等，通过对位置定位以及历史数据的采集管理，可进一步记录和统计分析接触导线不平顺的起源、发展及危害，进而给出检修维护建议或预警信息，指导线路巡检运维，当然，控制器执行分析的过程并非本实用新型主要保护对象，对其具体实现过程在此不再赘述，本实用新型实施例主要说明利用加速度传感器采集受电弓滑板与接触导线连接位置的加速度信号，根据加速度信号实现不平顺检测的系统结构、原理以及连接关系。
本实用新型提供的上述电气化高速铁路接触导线不平顺检测装置，可安装于运营动车组或专用的高速综合检测动车组，适用于铁路牵引供电系统中接触网接触导线的不平顺检测与管理。可以对铁路牵引供电系统中接触网接触导线的平顺度进行检测，有效指导新建、改建客运专线接触网系统动态验收、安全评估以及运营线路巡检运维。
在一个可选的实施例中，该高电压侧信号调理单元可以包括顺序连接的采集电路、模数转换器以及发送器；该低电压侧信号调理单元可以包括顺序连接的接收器、数模转换器。
在一个可选的实施例中，参见图4，该加速度传感器4可为振动加速度传感器4a，如3255通用型和/或冲击加速地传感器4b，如44A13型。
其中，振动加速度传感器4a用于检测接触导线的振动或受电弓的加速度，实现长波不平顺检测，冲击加速地传感器4b用于检测受电弓对接触导线产生的冲击，实现短波不平顺检测。
通过采用上述技术方案，列车高速运行时，高速铁路接触导线不平顺检测装置迅速有效地检测接触导线的短波不平顺和长波不平顺。
在一个可选的实施例中，该不平顺检测装置还可以包括存储器，所述存储器连接该控制器，用于存储采集的信号以及控制流程等，实现录波和时间记录功能。
在一个可选的实施例中，该高速铁路接触导线不平顺检测装置还可以包括：加速度传感器安装工装件，与所述加速度传感器4连接；其中，所述加速度传感器安装工装件安装在所述受电弓滑板与加速度传感器之间。
其中，加速度传感器安装工装件可保证加速度传感器4有合理的安装空间从而避免对受电弓本身工作产生安全影响，同时加速度传感器安装工装件还可有效的传递受电弓的振动状态到加速度传感器4，整体上安全便捷实现了测量的可行性和测试信号的可靠传递。
在一个可选的实施例中，参见图5，该高速铁路接触导线不平顺检测装置还可以包括：速度传感器9，与所述控制器连接；
所述速度传感器9安装在所述列车的任意位置上，用于检测列车的速度信号，并将速度信号发送至控制器。
通过采用上述技术方案，能够丰富本实用新型实施例提供的高速铁路接触导线不平顺检测装置的功能。
在一个可选的实施例中，参见图6，该高速铁路接触导线不平顺检测装置还可以包括：光源11以及图像采集单元10，均与所述控制器7连接；
光源11以及图像采集单元10均安装在列车车顶上靠近受电弓位置，参见图7；光源11发出的光线照射到接触导线上，图像采集单元10用于采集所述接触导线的图像。
具体地，光源可为激光光源或高强度面光源或LED光源等，用于发出照射受电弓滑板以及滑板前后预设距离内的接触导线，图像采集单元10采集受电弓滑板以及滑板前后预设距离内的接触导线的图像信号。
通过采用上述技术方案，能够与各种传感器同步，实时记录接触导线以及受电弓的图像信号，用于在发现问题时通过记录的图像溯源，不需要维护人员赶往问题位置再进行问题定位等，利于接触导线维护，减少维护成本。
在一个可选的实施例中，该图像采集单元为CCD相机或工业相机。
在一个可选的实施例中，参见图8，该高速铁路接触导线不平顺检测装置还可以包括：激光发射器12以及激光接收器13，均与所述控制器7连接；
激光发射器12以及激光接收器13均安装在列车车顶上靠近受电弓位置，参见图9；激光发射器发射的激光打到所述受电弓的滑板上，激光接收器接收所述滑板反射回的激光。通过激光发射情况以及激光接收情况，能够得到滑板相对于车顶或激光发射器和激光接收器固定安装位置之间的动态高度，根据动态高度可以得到接触导线的不平顺或磨耗情况等。
在一个可选的实施例中，参见图10，该高速铁路接触导线不平顺检测装置还可以包括：供电网络接口14，与所述控制器7连接。
通过该供电网络接口(也可称为输出网络接口)14，控制器可与外部设备进行通信交互，将采集的信号以及分析情况等发送至外部设备或者接收外部设备反馈的信号指令等。
在一个可选的实施例中，参见图10，该高速铁路接触导线不平顺检测装置还可以包括：电压表15和电流表16，所述电压表和所述电流表均安装在所述列车上；所述电压表与所述电流表均与所述受电弓以及所述控制器电连接。
电压表和电流表用于检测受电弓随线路运行时的电压和电流信号，检测的信号发送给控制器，丰富了检测功能，实现了综合检测分析。
在一个可选的实施例中，该高速铁路接触导线不平顺检测装置还可以包括供电单元，该供电单元可为电池供电单元或者用于将受电弓接收的电力转换为供电电力的供电转换电路或者用于接收电气柜提供的供电接口，该供电单元连接该不平顺检测装置上的各电器元件，用于为各电器元件供电。
本实用新型适用于铁路牵引供电系统中接触网接触导线的不平顺检测与管理，创建了高速铁路接触导线不平顺检测的原理、功能及装置，完善了高速铁路接触网监测的内容，有效指导新建、改建客运专线接触网系统动态验收、安全评估以及运营线路巡检运维管理，可组成一个独立完整的高速铁路接触导线不平顺检测装置，符合标准GB-T25119-2010《轨道交通机车车辆电子装置》规定的技术要求，给铁路牵引供电接触网试验检验、施工验收、运营管理、养护维修提供了明确的检测手段和技术标准支撑，有助于指导相关方做出精准性、预见性处理方案及应对措施。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，包括：加速度传感器、高电压侧信号调理单元、低电压侧信号调理单元以及控制器；
所述加速度传感器以及所述高电压侧信号调理单元均安装在受电弓上，二者通过导线电连接；
所述低电压侧信号调理单元以及所述控制器均安装在列车上；
所述低电压侧信号调理单元通过光纤或无线方式与所述高电压侧信号调理单元通信连接，并且，所述低电压侧信号调理单元通过导线与所述控制器电连接；
其中，所述加速度传感器感应受电弓的加速度信号，所述高电压侧信号调理单元对所述加速度信号进行采集、模数转换以及发送，所述低电压侧信号调理单元接收所述高电压侧信号调理单元发送的信号，并进行数模转换后，传输至所述控制器。
2.根据权利要求1所述的高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，所述加速度传感器为振动加速度传感器和/或冲击加速地传感器。
3.根据权利要求1所述的高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，还包括：加速度传感器安装工装件，与所述受电弓滑板连接；
所述加速度传感器安装工装件安装于所述加速度传感器和所述受电弓滑板之间。
4.根据权利要求1所述的高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，还包括：速度传感器，与所述控制器连接；
所述速度传感器安装在所述列车上。
5.根据权利要求1所述的高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，还包括：光源以及图像采集单元，均与所述控制器连接；
所述光源以及所述图像采集单元均安装在所述列车车顶上靠近受电弓位置；
所述光源发出的光线照射到接触导线上，所述图像采集单元用于采集所述接触导线的图像。
6.根据权利要求5所述的高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，所述图像采集单元为CCD相机或工业相机。
7.根据权利要求1所述的高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，还包括：激光发射器以及激光接收器，均与所述控制器连接；
所述激光发射器以及所述激光接收器均安装在所述列车车顶上靠近受电弓位置；
所述激光发射器发射的激光打到所述受电弓的滑板上，所述激光接收器接收所述滑板反射回的激光。
8.根据权利要求1所述的高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，还包括：供电网络接口，与所述控制器连接。
9.根据权利要求1所述的高速铁路接触导线不平顺检测装置，其特征在于，还包括：电压表和电流表，所述电压表和所述电流表均安装在所述列车上；
所述电压表与所述电流表均与所述受电弓以及所述控制器电连接。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |