CN218316344U - 一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，属于光纤监测技术领域。包括智能绞线单元，所述智能绞线单元下方设有接触线，两者通过吊弦线连接；所述智能绞线单元包括多段智能绞线，任一所述智能绞线端部具有引出光纤束，所述引出光纤束分别穿设引下保护套，并通过引入接头盒与引入光缆连接，所述引入光缆与对应的DAS解调设备连接，所述DAS解调设备通过通信光缆与中央处理主机线连接，所述中央处理主机对多段智能绞线采集的振动数据进行计算分析。本申请采用通信光缆在铁路沿线各个无人站之间进行信号汇总传输，以保证监测数据质量和信号传输畅通；适用于电气化铁路接触网的高电场环境。

Description

一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，属于光纤监测技术领域。

背景技术

国内电气化铁路接触网均采用架空方式架设，绞线通过吊弦线与下方的接触线连接，起着悬挂接触线和对电力机车输电补偿的双重作用，是接触网中不可缺少的部分，绞线和吊弦线结构均为采用直径相同的铜合金线通过绞制而成。因其服役环境的多样性、空间结构的交叉性等因素，吊弦线极易在机械及电气作用下发生断股等损伤，若不及时采取相应措施，会给机车运行埋下安全隐患。如若发生断线事故，将对正常的铁路运输秩序造成严重影响。

我国高速电气化铁路接触网多在郊区荒野地带采用架空方式架设，人工巡线工作环境恶劣，虽有动检车巡检，但也无法实现对接触网系统运行状态做到实时监控，出现异常情况无法及时报警，而且也不利于提高运行可靠性和维护效率，发现故障难以精确定位，故障分析水平也需要进一步提高。

由于光纤传感技术具有抗电磁干扰、耐恶劣环境、便于安装和集成、以及大长度连续分布式测量的能力，目前已广泛应用于油气开采、周界安防、管道、隧道、高速公路、铁路、桥梁、矿山等许多领域，其中分布式光纤声波传感技术(DAS)利用激光在光纤传输中的后向瑞利散射光进行振动信号解调，从而感知沿线结构的异常振动。可将用于分布式监测的光纤光缆作为一个单元器件，与电气化铁路绞线相结合，集成为智能绞线进行在线监测。如：中国专利CN 112874388 A公开了一种电气化铁路接触网智能绞线的在线智能监测应用方案：将监测光纤与绞线集成为智能绞线，智能绞线本体安装在接触网系统上端，通过中间的吊弦线悬挂并固定下端的接触线，在接触网一跨的两端立柱上装有信号发射装置，在工作室设置有信号接收装置；信号以无线电波的形式传递，信号处理装置接收光纤传递的信号并处理、分析信号，实时对接触网各项参数进行智能监测。但在上述电气化铁路接触网的强电场监测应用场景中，无线电信号的传输极易被干扰和污染，造成数据传输故障和数据失真，其实用性值得商榷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，能够对接触网各项参数进行智能监测，避免数据传输被干扰和污染，适用于电气化铁路接触网强电网环境。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，包括智能绞线单元，所述智能绞线单元下方设有接触线，两者通过吊弦线连接；所述智能绞线单元包括多段智能绞线，任一所述智能绞线端部具有引出光纤束，所述引出光纤束分别穿设引下保护套，并通过引入接头盒与引入光缆连接，所述引入光缆与对应的DAS解调设备连接，所述DAS解调设备对智能绞线采集的振动数据进行解调处理，所述DAS解调设备通过通信光缆与中央处理主机线连接，解调处理后的数据经所述通信光缆汇总至中央处理主机，所述中央处理主机对多段智能绞线采集的振动数据进行计算分析。

所述智能绞线包括光单元，所述光单元外周缠设铜单丝层；所述光单元包括监测光纤，所述监测光纤外周设有芳纶纱层，所述芳纶纱层上由内向外依次设有螺旋铠管和不锈钢管。

所述智能绞线端部从外向内依次剥除铜单丝层、不锈钢管和螺旋铠管，进而露出芳纶纱层和监测光纤，形成引出光纤束。

所述引下保护套包括刚玉陶瓷管和海萃保护管，所述引出光纤束依次穿设刚玉陶瓷管和海萃保护管，且所述刚玉陶瓷管上设有防爬电隔片。

所述引入光缆为蝶形引入光缆。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，

1、铜单丝层和带有不锈钢管的光单元均为可导电的金属结构，为了能够适用于电气化铁路接触网的高电场环境，防止漏电，对引出段光纤束采用引下保护套，绝缘耐高温的刚玉陶瓷管对引出段光纤束端头进行隔离保护，采用“刚玉陶瓷管+防爬电隔片+海萃保护管”进行引下设计，防止了高压电流引起的爬电漏电隐患，同时也防止了特殊情况下线路端头位置异常温升造成的火灾隐患。

2、为了解决高压电场环境对信号的干扰问题，本申请采用通信光缆在铁路沿线各个无人站之间进行信号汇总传输，以保证监测数据质量和信号传输畅通。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置的示意图；

图2为相距200km两站点间的监测线路示意图；

图3为图1中智能绞线的示意图；

图4为图3的截面图；

图5-图9为五种典型智能绞线的截面示意图；

图中1智能绞线、111监测光纤、112芳纶纱层、113螺旋铠管、114不锈钢管、2吊弦线、3接触线、4防爬电隔片、5刚玉陶瓷管、6海萃保护管、7接头盒、8蝶形引入光缆、9DAS解调设备、10无人站、11通信光缆、12主机房、13中央处理主机。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1、3、4所示，本实施例中的一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，包括智能绞线单元，智能绞线单元下方设有接触线3，两者通过吊弦线2连接。智能绞线单元包括多段智能绞线1，任一智能绞线1包括光单元，光单元外周绞合铜单丝层，铜单丝层可为单层或多层。光单元包括监测光纤111，监测光纤111外周设有芳纶纱层112，芳纶纱层112上套设螺旋铠管113，螺旋铠管113上套设不锈钢管114，铜单丝层设于不锈钢管114外周。任一智能绞线端部剥除外部铜单丝层，并剥除中心位置的不锈钢管和螺旋铠管，露出的芳纶纱层112和监测光纤111形成引出光纤束。引出光纤束分别穿设引下保护套，并通过接头盒7与蝶形引入光缆8连接，蝶形引入光缆8与对应的DAS解调设备9连接，DAS解调设备9对智能绞线1采集的振动数据进行解调处理。DAS解调设备9通过通信光缆与无人站10内的中央处理主机13连接，中央处理主机13对多段智能绞线1采集的振动数据进行计算分析，并结合预先设定的算法模型判断智能绞线具体状况，实时做出相应的反馈和报警响应。

智能绞线的结构形式多样，如图5-9。

引下保护套包括刚玉陶瓷管5和一段0.9mm的海萃保护管6，引出光纤束依次穿设刚玉陶瓷管5和海萃保护管6，且刚玉陶瓷管5中间位置设有防爬电隔片4。

如图2所示，以两个相距200km的站点为例，按每一台DAS解调设备监测距离为50km，铁路沿线为双线制，整条线路共配置8台DAS解调设备，将接触线上的振动数据经过多段智能绞线传输至DAS解调设备进行解调处理，各个无人站处理后的数据再通过通信光缆11汇总传输到主机房12的中央处理主机13，中央处理主机13对各段智能绞线采集的数据进行计算分析，并结合预先设定的算法模型判断绞线具体状况，实时作出相应的反馈和报警响应。

原理说明：列车经过时，由于列车受电弓与接触线的接触，会产生一组固定频率的振动信号，通过吊弦线和智能绞线的连接传递到光单元中的监测光纤。经过振动实验的频域分析发现，正常情况与吊弦线断股断线时相比较，产生的振动信号在频率成分上存在较明显的差异，断股断线时的振动幅度更大，余振时间更长，振动信号的频率成分也有所变化。因此，根据前期大量实验数据的分析比对，可以标定出吊弦线断股和断线的振动特征值，并作为后续判定的依据。

本申请铜单丝层和带有不锈钢管的光单元均为可导电的金属结构，为了能够适用于电气化铁路接触网的高电场环境，防止漏电，对引出光纤束采用引下保护套，绝缘耐高温的刚玉陶瓷管对引出光纤束端头进行隔离保护，采用“刚玉陶瓷管+防爬电隔片+海萃保护管”进行引下设计，防止了高压电流引起的爬电漏电隐患，同时也防止了特殊情况下线路端头位置异常温升造成的火灾隐患。

为了解决高压电场环境对信号的干扰问题，本申请采用通信光缆在铁路沿线各个无人站之间进行信号汇总传输，以保证监测数据质量和信号传输畅通。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，其特征在于：包括智能绞线单元，所述智能绞线单元下方设有接触线，两者通过吊弦线连接；所述智能绞线单元包括多段智能绞线，任一所述智能绞线端部具有引出光纤束，所述引出光纤束分别穿设引下保护套，并通过接头盒与引入光缆连接，所述引入光缆与对应的DAS解调设备连接，所述DAS解调设备对智能绞线采集的振动数据进行解调处理，所述DAS解调设备通过通信光缆与中央处理主机线连接，解调处理后的数据经所述通信光缆汇总至中央处理主机，所述中央处理主机对多段智能绞线采集的振动数据进行计算分析。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，其特征在于：所述智能绞线包括光单元，所述光单元外周缠设铜单丝层；所述光单元包括监测光纤，所述监测光纤外周设有芳纶纱层，所述芳纶纱层上由内向外依次设有螺旋铠管和不锈钢管。

3.根据权利要求2所述的一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，其特征在于：所述智能绞线端部从外向内依次剥除铜单丝层、不锈钢管和螺旋铠管，进而露出芳纶纱层和监测光纤，形成引出光纤束。

4.根据权利要求1所述的一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，其特征在于：所述引下保护套包括刚玉陶瓷管和海萃保护管，所述引出光纤束依次穿设刚玉陶瓷管和海萃保护管，且所述刚玉陶瓷管上设有防爬电隔片。

5.根据权利要求1所述的一种电气化铁路接触网的在线智能监测装置，其特征在于：所述引入光缆为蝶形引入光缆。

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