RU216800U1 - Mobile automation device for monitoring the contact network of electrified railways - Google Patents
Mobile automation device for monitoring the contact network of electrified railways Download PDFInfo
- Publication number
- RU216800U1 RU216800U1 RU2022118577U RU2022118577U RU216800U1 RU 216800 U1 RU216800 U1 RU 216800U1 RU 2022118577 U RU2022118577 U RU 2022118577U RU 2022118577 U RU2022118577 U RU 2022118577U RU 216800 U1 RU216800 U1 RU 216800U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- information
- spectrum
- contact network
- electric
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к области электромашиностроения и может быть использована при создании высококачественных систем автоматизации контроля при эксплуатации электрического подвижного состава и контактных сетей электрифицированных железных дорог. Мобильное устройство автоматизации контроля контактной сети электрифицированных железных дорог, установленное на электровозе, заключающее в использовании информации о исправности и неисправности контактной сети, получаемой от спектрального разложения тягового электрического тока, текущего через скользящий контакт между пантографом электровоза и контактным проводом контактной сети, с датчика тягового электрического тока, проходящего через скользящий контакт, снимается информация и поступает на аналого-цифровой преобразователь вычислительного устройства, которое с помощью быстрого преобразования Фурье получает спектр тока, далее сигнал, несущий в себе информацию о спектре тока, передается на блок шифрования, который, после кодирование сигнала, передает его на возимую поездную радиостанцию, передающую сигнал на электронно-вычислительную машину (ЭВМ) энергодиспетчера. ЭВМ энергодиспетчера по специальной программе проводит обработку полученной информации: синхронизирует полученный спектр с местоположением электровоза; выполняет операции сравнения посредством вычитания полученного спектра гармоник из нормального спектра гармонических колебаний, предварительно занесенных в программу; все результаты вычисления спектров отклонений больше заданных предельных значений, вместе с информацией о координате электровоза, величинах отклонений заносится в реестр отклонений с последующей их визуализацией. По всем отклонениям ведется база данных на контролируемом участке, по информации анализируется динамика развития негативных процессов, ведущих к отказам в контактной сети. The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used to create high-quality control automation systems for the operation of electric rolling stock and contact networks of electrified railways. A mobile automation device for monitoring the contact network of electrified railways installed on an electric locomotive, which consists in using information about the health and failure of the contact network obtained from the spectral decomposition of the traction electric current flowing through the sliding contact between the pantograph of the electric locomotive and the contact wire of the contact network, from the traction electric sensor current passing through the sliding contact, information is taken and fed to the analog-to-digital converter of the computing device, which, using the fast Fourier transform, receives the current spectrum, then the signal carrying information about the current spectrum is transmitted to the encryption unit, which, after encoding the signal , transmits it to a portable train radio station, which transmits a signal to an electronic computer (computer) of the energy dispatcher. The computer of the energy dispatcher, according to a special program, processes the received information: synchronizes the received spectrum with the location of the electric locomotive; performs comparison operations by subtracting the resulting spectrum of harmonics from the normal spectrum of harmonic oscillations previously entered into the program; all the results of calculating the deviation spectra are greater than the specified limit values, together with information about the coordinate of the electric locomotive, the magnitude of the deviations, is entered in the register of deviations with their subsequent visualization. A database is maintained for all deviations in the controlled area, according to the information, the dynamics of the development of negative processes leading to failures in the contact network is analyzed.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области электромашиностроения и может быть использовано при создании высококачественных систем автоматизации контроля при эксплуатации электрического подвижного состава и контактных сетей электрифицированных железных дорог.The proposed technical solution relates to the field of electrical engineering and can be used to create high-quality control automation systems for the operation of electric rolling stock and contact networks of electrified railways.
В транспортной системе РФ ведущим видом является железнодорожный транспорт. Контактная сеть - это сложное техническое сооружение электрифицированных железных дорог, контактная сеть практически не имеет резерва, поэтому стремятся к ее более высокой надежности в условиях эксплуатации. Контактная сеть должна обеспечивать бесперебойный токосъем при высоких скоростях движения электропоездов, при любых атмосферных условиях. Является наиболее уязвимым объектом в системе тягового электроснабжения, именно ее ненадежная работа в большинстве случаев является причиной браков (задержек поездов по времени более установленного) [1].In the transport system of the Russian Federation, the leading type is railway transport. The contact network is a complex technical structure of electrified railways, the contact network has practically no reserve, therefore, they strive for its higher reliability under operating conditions. The contact network must ensure uninterrupted current collection at high speeds of electric trains, under any atmospheric conditions. It is the most vulnerable object in the traction power supply system, it is its unreliable operation that in most cases is the cause of marriages (train delays over the time specified) [1].
На данный момент в мире не существует единой системы, способной осуществлять автоматический контроль состояния контактной сети. Создание автоматической системы контроля позволит выявлять отклонения от нормального рабочего состояния контактной сети в реальном времени, прогнозировать возможные отказы, тем самым избежать огромных затрат, связанных с простоем на ремонт, увеличит безопасность железнодорожных перевозок [2,3].At the moment, there is no single system in the world capable of automatically monitoring the state of the contact network. The creation of an automatic control system will make it possible to detect deviations from the normal operating state of the contact network in real time, predict possible failures, thereby avoiding the huge costs associated with downtime for repairs, and increase the safety of railway transportation [2,3].
Предлагаемое мобильное устройство автоматизации контроля контактной сети электрифицированных железных дорог основано на реализации способа непрерывного контроля скользящего контактного соединения между пантографом и контактным проводом, подверженного воздействию электрического тягового тока, внешних природных факторов, технических неисправностей, вызывающих искрение, образования электрической дуги, значительных изменений сопротивления контакта, возникающих в процессе движения электрического подвижного состава, дающего оценку скользящего контакта, а, следовательно, интегральную оценку функционирования пантографа и контактной сети [4].The proposed mobile automation device for monitoring the contact network of electrified railways is based on the implementation of a method for continuous monitoring of a sliding contact connection between a pantograph and a contact wire, subject to electric traction current, external natural factors, technical malfunctions that cause sparking, the formation of an electric arc, significant changes in contact resistance, arising during the movement of electric rolling stock, giving an assessment of the sliding contact, and, consequently, an integral assessment of the functioning of the pantograph and the contact network [4].
В предлагаемом устройстве задача контроля контактной сети решается с помощью реализации алгоритма контроля скользящего контакта, представленного в патенте [4]. Тяговый электрический ток, проходящий через скользящий контакт между пантографом и контактным проводом, раскладывается в ряд Фурье в реальном масштабе времени. Полученный спектр тягового тока характеризует работу скользящего контакта и силового электрооборудования подвижного состава. Из полученного спектра тягового электрического тока вычитаются гармоники, связанные с нормальной работой силового электро-оборудования электровоза. При нормальной работе скользящего контакта полученный в результате вычитания спектр практически будет нулевым. В противном случае, не нулевые гармоники спектра будут характеризовать отклонения от нормальной работы скользящего контакта. Сравнение полученного спектра с эталонным спектром тягового электрического тока, характеризующего нормальную работу скользящего контакта, позволяет дать оценку характерным неисправностям пантографа и контактного провода.In the proposed device, the task of controlling the contact network is solved by implementing the sliding contact control algorithm presented in the patent [4]. The traction electric current passing through the sliding contact between the pantograph and the contact wire is expanded into a Fourier series in real time. The resulting spectrum of traction current characterizes the operation of the sliding contact and power electrical equipment of the rolling stock. Harmonics associated with the normal operation of the power electrical equipment of the electric locomotive are subtracted from the obtained spectrum of the traction electric current. During normal operation of the sliding contact, the spectrum obtained as a result of subtraction will be practically zero. Otherwise, non-zero harmonics of the spectrum will characterize deviations from the normal operation of the sliding contact. Comparison of the obtained spectrum with the reference spectrum of the traction electric current, which characterizes the normal operation of the sliding contact, makes it possible to assess the characteristic malfunctions of the pantograph and contact wire.
Для реализации алгоритма способа [4] на практике требуемое цифровое оборудование устанавливается на электровозе. Расчеты по приведенному алгоритму на установленном цифровом оборудовании проводятся в реальном масштабе времени, затем передаются по поездной радиосвязи энергодиспетчеру. На оборудовании предусмотрено согласование с местом положения электровоза относительно железнодорожного пути и, следовательно, относительно контактного провода.To implement the algorithm of the method [4] in practice, the required digital equipment is installed on an electric locomotive. Calculations according to the above algorithm on the installed digital equipment are carried out in real time, then they are transmitted via train radio communication to the energy dispatcher. The equipment provides for coordination with the position of the electric locomotive relative to the railway track and, therefore, relative to the contact wire.
При реализации алгоритма способа на многих единицах электроподвижного состава появляется возможность автоматизировать процесс контроля контактного провода при нормальной работе пантографа, а также обнаруживать отклонения от нормальной работы пантографа при хорошем состоянии контактного провода, что делает контроль по конечному результату работы оборудования оперативным, достоверным, повышает надежность и безопасность движения поездов [4].When implementing the method algorithm on many units of electric rolling stock, it becomes possible to automate the process of monitoring the contact wire during normal operation of the pantograph, as well as to detect deviations from the normal operation of the pantograph when the contact wire is in good condition, which makes the control based on the final result of the equipment operational, reliable, increases reliability and train traffic safety [4].
Предлагаемое мобильное устройство автоматизации контроля контактной сети электрифицированных железных дорог устанавливается на электровозе. Блок-схема мобильного устройства автоматизации контроля контактной сети электрифицированных железных дорог показаны на рис. 1.The proposed mobile automation device for monitoring the contact network of electrified railways is installed on an electric locomotive. A block diagram of a mobile device for automating the control of the contact network of electrified railways is shown in fig. 1.
На блок-схеме рис. 1 аналоговый датчик тока (ДТ) производит измерение тягового тока, поступающего с контактной сети через скользящий контакт в электровоз. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит преобразование сигнала в цифровой вид и передает его на вычислительный блок. Вычислительный блок (ВЧБ) обрабатывает полученный сигнал и производит его разложение в спектр, используя метод преобразования Фурье. После преобразования сигнал, несущий в себе информацию о спектре тока, передается на блок шифрования. Блок шифрования (кодер) производит кодирование сигнала и передает его на возимую поездную радиостанцию (ПРС). Блок бесперебойного питания (ББП) обеспечивает устройство контроля состояния контактной сети бесперебойным питанием необходимым для работы остальных блоков. Алгоритм работы программы контроля состояния контактной сети состоит из реализации следующих процедур. Информация, попадающая в сеть связи энергодиспетчера, подается на электронно-вычислительную машину (ЭВМ), обладающую устройствами ввода-вывода. Специальное программное обеспечение, установленное на ЭВМ, проводит обработку полученной информации: синхронизирует полученный спектр с местоположением электровоза передавшего информацию; информация о местонахождение электровоза может передаваться двумя путями, спутником через систему ГЛОНАС, установленную в поездной радиостанции, или с меньшей точностью от поездного диспетчера по средствам определения блок-участка, на котором находится электровоз; выполняет операции сравнения посредством вычитания полученного спектра гармоник из нормального спектра гармонических колебаний, предварительно занесенных в программу; все результаты вычисления спектров отклонений больше заданных предельных значений, вместе с информацией о координате электровоза, величинах отклонений заносится в реестр отклонений с последующей их визуализацией. По всем отклонениям ведется база данных на контролируемом участке, по информации анализируется динамика развития негативных процессов, ведущих к отказам в контактной сети.On the block diagram of Fig. 1 analog current sensor (DT) measures the traction current coming from the contact network through a sliding contact to the electric locomotive. An analog-to-digital converter (ADC) converts the signal into digital form and transmits it to the computing unit. The computing unit (VCHB) processes the received signal and decomposes it into a spectrum using the Fourier transform method. After conversion, the signal carrying information about the current spectrum is transmitted to the encryption unit. Encryption unit (encoder) encodes the signal and transmits it to a portable train radio station (PRS). The uninterruptible power supply unit (UPS) provides the device for monitoring the state of the contact network with uninterrupted power supply necessary for the operation of the remaining units. The algorithm of the program for monitoring the state of the contact network consists of the implementation of the following procedures. The information that enters the communication network of the energy dispatcher is fed to an electronic computer (computer) with input-output devices. Special software installed on a computer processes the received information: synchronizes the received spectrum with the location of the electric locomotive that transmitted the information; information about the location of the electric locomotive can be transmitted in two ways, by satellite through the GLONAS system installed in the train radio station, or with less accuracy from the train dispatcher by means of determining the block section on which the electric locomotive is located; performs comparison operations by subtracting the resulting spectrum of harmonics from the normal spectrum of harmonic oscillations previously entered into the program; all the results of calculation of the deviation spectra are greater than the specified limit values, together with information about the coordinate of the electric locomotive, the magnitude of the deviations is entered in the register of deviations with their subsequent visualization. A database is maintained for all deviations in the controlled area, according to the information, the dynamics of the development of negative processes leading to failures in the contact network is analyzed.
Информационные источникиInformation sources
1. Горошков, Ю.И. Контактная сеть. / Ю.И. Горошков, Н.А. Бондрев - М.: Транспорт, 2011 - 400 с.1. Goroshkov, Yu.I. contact network. / Yu.I. Goroshkov, N.A. Bondrev - M.: Transport, 2011 - 400 p.
2. Магидин, Ф.А. Устройство и эксплуатация контактной сети / Ф. А. Магидин - М.: Маршрут, 2006. -62 с. 2. Magidin, F.A. Device and operation of the contact network / F. A. Magidin - M .: Route, 2006. -62 p.
3. Беляев, И.А. Устройство и обслуживание контактной сети при высокоскоростном движении / И.А. Беляев. -М.: Транспорт, 1989.3. Belyaev, I.A. The device and maintenance of the contact network for high-speed traffic / I.A. Belyaev. -M.: Transport, 1989.
4. Пат. №2713575 Российская Федерация, RU2713575 С1, МПК G01R 31/01 (2006.01), B60L 5/4 (2006.01), В60М (2006.01). Способ контроля состояния скользящего контактного соединения пантографа с контактным проводом в процессе движения электрического подвижного состава железных дорог / А.П. Степанов, М.А. Степанов, Е.М. Степанов; заявитель и патентообладатель Иркут. гос. ун-т путей сообщен. -№20191214372, заяв. 07.05.2019 опубл. 05.02.2020, Бюл. №4.4. Pat. No. 2713575 Russian Federation, RU2713575 C1, IPC G01R 31/01 (2006.01), B60L 5/4 (2006.01), V60M (2006.01). A method for monitoring the state of the sliding contact connection of a pantograph with a contact wire during the movement of an electric rolling stock of railways / A.P. Stepanov, M.A. Stepanov, E.M. Stepanov; applicant and patent holder Irkut. state un-t ways reported. -No. 20191214372, application. 05/07/2019 publ. 05.02.2020, Bull. No. 4.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU216800U1 true RU216800U1 (en) | 2023-03-01 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515360C2 (en) * | 2012-05-25 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Method for testing of contact joint state in electric circuits |
KR101457367B1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-11-03 | 한국철도기술연구원 | System for calculating ratio of contact loss using current wave form analysis of pantograph |
RU2713575C1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Method of monitoring condition of sliding contact connection of pantograph with contact wire during movement of electric rolling stock of railways |
RU2749377C1 (en) * | 2020-12-03 | 2021-06-09 | Илья Александрович Кондрашов | Method for spectrometric determination of degree of danger of current collection failure |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515360C2 (en) * | 2012-05-25 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Method for testing of contact joint state in electric circuits |
KR101457367B1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-11-03 | 한국철도기술연구원 | System for calculating ratio of contact loss using current wave form analysis of pantograph |
RU2713575C1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Method of monitoring condition of sliding contact connection of pantograph with contact wire during movement of electric rolling stock of railways |
RU2749377C1 (en) * | 2020-12-03 | 2021-06-09 | Илья Александрович Кондрашов | Method for spectrometric determination of degree of danger of current collection failure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104079069B (en) | Bank electric data collecting and monitoring management system | |
CN112529755A (en) | Intelligent operation and maintenance management system for high-speed rail and motor train | |
AU2021100998A4 (en) | Wireless sensor network–based intelligent safety monitoring system for underground non-coal mine | |
RU216800U1 (en) | Mobile automation device for monitoring the contact network of electrified railways | |
CN106532955A (en) | Implementation method for remote measurement identification function of centralized monitoring transformer station | |
CN114261431B (en) | Single track crane turnout control safety management system for underground coal mine transportation | |
CN112924816A (en) | Direct current power flow on-line monitoring station measuring scheme of power supply network | |
RU2653334C1 (en) | System for adaptive control of uptown railway direction | |
CN105093036A (en) | Multi-data transformer station on-line monitoring system and on-line monitoring method thereof | |
US20190311078A1 (en) | Method and device for monitoring a power supply device of a traffic system | |
KR101090957B1 (en) | The return current ratio measurement system for real time leakage current monitoring on the dc railway system | |
AU2018305713B2 (en) | Method and device for locating faults along an energy supply chain for DC current systems | |
CN105091947A (en) | On-line monitoring method of multi-data transformer station on-line monitoring system | |
RU135994U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING SIGNAL AND INTERFERENCE PARAMETERS IN RAIL CHAINS | |
CN110127484B (en) | Elevator bridge box operation position monitoring and early warning system and method | |
CN110687401A (en) | Fault detection system and method for overhead contact system on railway | |
Aliev | Analysis of controling the state of track sections on lines with speed and high-speed train traffic | |
CN205498962U (en) | Switch breach intelligent monitoring system | |
JPH01164673A (en) | Train position display device | |
CN108124248B (en) | Wireless intelligent monitoring system for tramcar | |
CN210347096U (en) | Online monitoring device for anchor section of contact net | |
CN112614038A (en) | Intelligent operation and maintenance management system for passenger train | |
CN105425102A (en) | High speed railway fault distance measuring system based on power supply arms | |
CN113093053A (en) | Rail potential and stray current real-time monitoring system | |
RU73745U1 (en) | AUTOMATED SYSTEM OF COMMERCIAL AND TECHNICAL METERING OF ELECTRIC POWER |