RU2720701C1 - Способ акустической регистрации нарушений токосъёма - Google Patents
Способ акустической регистрации нарушений токосъёма Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720701C1 RU2720701C1 RU2019129547A RU2019129547A RU2720701C1 RU 2720701 C1 RU2720701 C1 RU 2720701C1 RU 2019129547 A RU2019129547 A RU 2019129547A RU 2019129547 A RU2019129547 A RU 2019129547A RU 2720701 C1 RU2720701 C1 RU 2720701C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current collection
- current
- violations
- registration
- discharge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
- B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к токоприемникам для транспортных средств, а точнее к контролю качества взаимодействия контактного провода и токоприемников. Способ акустической регистрации нарушений токосъема заключается в том, что регистрируют звуковые волны от дуговых, искровых или иных разрядных или тепловых процессов, в том числе перегрузочных искрений, возникающих при нарушениях токосъема. Прием волн производят в одном или более диапазонах механических колебаний, затем производятся необходимые преобразования и обработка сигналов с последующим их анализом. При этом результатом анализа является выявление типа нарушения токосъема, его длительности, спектральных и энергетических характеристик принятого сигнала, степени воздействия на контактный провод, а также возможной причины нарушения, в том числе регистрации гололедного режима или неисправности токоприемника. Изобретение позволяет осуществлять непрерывный контроль качества взаимодействия контактной подвески и токоприемников и, что особенно важно для эксплуатации контактной сети, выявлять причины нарушения токосъема и степень их опасности. Технический результат изобретения состоит в расширении возможностей диагностирования нарушений токосъема. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту и может быть использовано для непрерывного контроля качества взаимодействия контактной подвески и токоприемников электроподвижного состава путем регистрации и анализа механических колебаний (ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн), возникающих при дугообразовании и перегрузочном искрении, которые сопровождают отрывы токоприемников от контактного провода контактной подвески.
Контактная подвеска во взаимодействии с токоприемниками электроподвижного состава должна обеспечивать бесперебойный токосъем при движении поездов с установленной скоростью и в заданных климатических условиях. При нарушениях токосъема возникают дугообразование или перегрузочное искрение между полозом токоприемника электроподвижного состава и контактным проводом контактной подвески. Нарушение токосъема возникает по следующим причинам: неисправность контактной подвески (нарушение регулировки, жесткие точки, дефекты монтажа и эксплуатации и др.), появление на контактной сети гололеда, неисправности токоприемников электроподвижного состава (нерасчетное нажатие, износ, трещины, сколы токосъемных пластин и др.).
Далее под дуговым нарушением токосъема подразумевается процесс, при котором происходят отрывы токоприемника от контактного провода, как правило, с полной потерей механического контакта, сопровождающиеся возникновением открытой электрической дуги, вызывающей бесконтактную высокотемпературную электродуговую эрозию контактного провода.
Под перегрузочным искрением подразумевается процесс, порождаемый перегрузкой током скользящего контакта, что вызывает электровзрывную эрозию в месте контакта. Резкое увеличение переходного сопротивления контакта сопровождается интенсивным выделением тепла на микровыступах контактирующих элементов, вызывающим плавление и разбрызгивание частиц в окружающее пространство.
Оба эти процесса оказывают разрушающее воздействие на контактный провод, однако степень этого воздействия различна и наибольшую опасность представляют дуговые нарушения токосъема из-за гораздо более высоких температур и энергий воздействия.
С точки зрения технической диагностики контактной сети и реальной ее эксплуатации необходимо регистрировать нарушения токосъема, их вид (дуговое или перегрузочное искрение) и степень воздействия на контактный провод.
Наиболее близким по своей технической сущности является способ регистрации акустических волн от искрений токоприемника, известный из [1] и [2], где описано следующее. Для регистрации нарушений скользящего контакта был применен микрофон, установленный непосредственно на токоприемнике вагона-лаборатории и регистрировавший звуковые колебания от трения поверхностей токосъемных накладок о контактный провод при нормальном контакте. При нарушении токосъема (отрыв токоприемника) шум исчезал, и это фиксировалось устройством. Этот способ выбран в качестве прототипа.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение следующих недостатков прототипа:
- микрофон, установленный в непосредственной близости от скользящего контакта на токоприемнике, требует применения высоковольтного развязывающего оборудования;
- возникающие звуковые помехи в виде треска при искрении или дугообразовании на токоприемнике не позволяют производить достоверную регистрацию;
- неспособность различить вид нарушения токосъема (дугообразование или перегрузочное искрение);
- неспособность определить возможную причину появления тех или иных нарушений контакта, то есть приблизиться к наиболее вероятному непосредственному образу дефекта или состоянию контактного провода;
- невозможность оценить степень опасности того или иного дефекта с точки зрения термического воздействия на контактный провод;
- низкая с точки зрения технического диагностирования достоверность и надежность определения искрений.
Такой метод не мог быть использован для регистрации нарушений на рабочем токоприемнике локомотива, так как практически все отрывы сопровождались электрической дугой. Анализ этой информации показывает, что способ по [1] и [2] основывается на отсутствии шума как признака отсутствия контакта между контактным проводом и токоприемником.
Однако гораздо более информативным диагностическим признаком нарушения контакта является характерное наличие звука электрической дуги или треска искрения при нарушении контакта, что и должно быть положено в создание современной системы бесконтактной регистрации нарушений токосъема, построенной на базе акустического метода регистрации.
Спектральный состав звуковых волн, испускаемых при дуговых нарушениях токосъема и перегрузочных искрениях неодинаков из-за различных физических процессов, сопровождаемых эти нарушения.
Звук, возникающий при горении дуги весьма специфичен, имеет большую амплитуду по сравнению с перегрузочным искрением и в большей степени похож на шум с треском.
Перегрузочные искрения из-за электровзрывной эрозии преимущественно похожи на короткие небольшие взрывы, сопровождаемые характерным для этого процесса звуком.
Это очень важные диагностические признаки, на основании которых можно различать эти виды нарушений токосъема и судить об опасности их влияния на контактный провод.
Решение технической задачи достигается тем, что при осуществлении способа акустической регистрации нарушений токосъема, при котором происходит регистрация звуковых колебаний от дуговых, искровых или иных разрядных или тепловых процессов, в том числе перегрузочных искрений, возникающих при нарушениях токосъема, отличающийся тем, что прием волн происходит в одном или более диапазонах звуковых колебаний, затем производятся необходимые преобразования и обработка сигналов с последующим их анализом. Дополняющие варианты исполнения соответствуют зависимым пунктам формулы изобретения.
Прием механических колебаний при акустической регистрации в одном или более диапазонах звуковых колебаний (ультразвуковом, звуковом или инфразвуковом) в качестве полезных сигналов и анализ полученных данных составляют новизну и существенные отличия заявляемого изобретения, поскольку позволяют определять вид нарушения, его основные характеристики и опасность, а значит, повысить точность и качество диагностирования.
Это очень важные диагностические признаки, на основании которых можно различать эти виды нарушений токосъема и судить об опасности их влияния на контактный провод.
Способ поясняется чертежом, на котором:
фигура 1 изображает временные диаграммы сигналов звуковых волн, принимаемых при осуществлении способа. Уровень сигнала обозначен А, текущее время обозначено t. Вспышки обозначены арабскими цифрами 1, 2, …, 10, а интервалы времени между максимумами вспышек на третьей временной диаграмме обозначены ti, ti+1 ti+n Для более наглядной демонстрации на чертеже изображены три диаграммы, поясняющие реализацию способа при различных нарушениях токосъема.
При нарушении токосъема возникает дугообразование или перегрузочное искрение, эти нарушения сопровождаются испусканием звуковых волн широкого диапазона.
На первой диаграмме фигуры 1 показаны одиночные нарушения токосъема: дуговая вспышка (вспышка 1) и вспышка перегрузочного искрения (вспышка 2). Как видно из диаграммы, уровень сигнала этих нарушений может быть различен, что уже является диагностическим признаком их различения. На вспышке 2 также может быть определен характер электровзрывного процесса - несколько максимумов сигнала.
При реализации способа для эксплуатации и ремонта контактной сети важно знать, как минимум, факт произошедшего нарушения и его место в контактной сети. Это необходимый минимум информации, который необходим для регистрации нарушений токосъема. Однако, помимо вышеуказанного минимума, осуществление заявляемого способа позволяет расширить возможности диагностической системы и давать заключение на основе полученной информации о следующих параметрах:
- длительности разрядного или теплового процесса;
- энергетических и (или) спектральных характеристиках принятого сигнала;
- типе разрядного или теплового процесса, произошедшего при нарушении токосъема;
- степени воздействия или степени опасности воздействия произошедшего разрядного или теплового процесса на контактирующие элементы;
- возможном типе дефекта, из-за которого произошло нарушение токосъема.
На второй диаграмме фигуры 1 показаны дуговые вспышки (вспышка 3 и 4), возникающие в режиме гололедообразования на контактном проводе. При гололеде наблюдаются очень часто идущие друг за другом дуговые вспышки, либо сплошное длительное дугообразование между контактным проводом и полозом токоприемника. При этом гололед возможен только в том случае, если температура окружающего воздуха находится в заданных пределах (как правило, от+1 до -10°С), поэтому необходимо измерять температуру для более результативного и надежного выявления данного режима.
На третьей диаграмме фигуры 1 показаны парные дуговые вспышки (№5 и 6, 7 и 8, 9 и 10), возникающие при неисправности токоприемника, например, при сколе или выщерблине токосъемных пластин. При подобных дефектах из-за зигзага контактного провода будут наблюдаться регулярные одиночные нарушения токосъема в каждом пролете (между смежными опорами) контактной сети с некоторыми интервалами времени ti, ti+1, ti+n. Для выявления данной причины нарушения токосъема измеряют периодичность возникновения нарушений токосъема на участке контактной сети для последующего анализа, например, нахождения отношения промежутков времени t/ti+1 между следующими друг за другом одиночными вспышками. При этом если отношение интервалов находится в заранее определенных пределах и повторяется, то делается вывод о неисправности токоприемника.
Способы по пунктам 6 и 7 формулы изобретения конкретизируют наиболее рациональные и информативные с точки зрения технической диагностики и помехозащищенности технические решения по реализации приема звуковых волн. Так, например, применение узконаправленного микрофона по пункту 6 формулы значительно снижает влияние окружающих шумов на регистрацию полезных звуковых волн от нарушения токосъема. Еще большее снижение шумов может дать применение по отношению к принимаемому сигналу отрицательной обратной связи со стороны дополнительного всенаправленного микрофона, принимающего окружающий шум. В этом случае шум можно будет исключить вычитанием его из общего спектра сигнала.
Применение современных приемников звуковых волн, в том числе узконаправленных микрофонов, дают возможность устанавливать их на достаточном расстоянии от токоведущих частей электроподвижного состава, что позволяет вести дистанционный контроль и не применять высоковольтное развязывающее оборудование.
Предлагаемый способ выполняется с помощью известных технических аппаратных и программных средств, причем как аналоговых, так и цифровых.
Литература
1. Семенов, Ю.Г. Дефектировка контактной сети по искрению при токосъеме: дис… канд. техн. наук / Ю.Г. Семенов. - Ростов-на-Дону, 1986. - С. 30
2. Семенов, Ю.Г. Методы регистрации нарушений токосъема и их концептуальное развитие / Ю.Г. Семенов, И.А. Кондрашов // Сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. «Транспорт: наука, образование, производство (Транспорт-2018)». - Ростов-н/Д.: РГУПС - 2018. - Т. 3. - С. 311-314.
Claims (7)
1. Способ акустической регистрации нарушений токосъема, при котором происходит регистрация звуковых волн от дуговых, искровых или иных разрядных или тепловых процессов, в том числе перегрузочных искрений, возникающих при нарушениях токосъема, отличающийся тем, что прием волн происходит в одном или более диапазонах механических колебаний, затем производятся необходимые преобразования и обработка сигналов с последующим их анализом.
2. Способ по п. 1, при котором регистрация волн осуществляется одним или более приемниками.
3. Способ по любому из пп. 1, 2, при котором дополнительно измеряют температуру окружающего воздуха для последующего анализа и выявления гололедообразования на контактном проводе.
4. Способ по любому из пп. 1-3, при котором измеряют периодичность возникновения нарушений токосъема на участке контактной сети для последующего анализа с целью выявления неисправности токоприемника при закономерной повторяемости нарушений.
5. Способ по любому из пп. 1-4, при котором анализ полученных сигналов происходит по алгоритму, в результате реализации которого дается заключение о факте произошедшего нарушения токосъема без или с регистрацией места происшествия, а также об одном или нескольких следующих параметрах: типе разрядного или теплового процесса, произошедшего при нарушении токосъема; о длительности разрядного или теплового процесса; о возможном типе дефекта, из-за которого произошло нарушение токосъема; об энергетических и/или спектральных характеристиках принятого сигнала; о степени воздействия или степени опасности воздействия произошедшего разрядного или теплового процесса на контактирующие элементы.
6. Способ по любому из пп. 1-5, при котором в качестве приемника звуковых колебаний используется узконаправленный микрофон.
7. Способ по п. 6, при котором дополнительно применяют всенаправленный микрофон для записи окружающих шумов-помех с целью их последующего исключения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019129547A RU2720701C1 (ru) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | Способ акустической регистрации нарушений токосъёма |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019129547A RU2720701C1 (ru) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | Способ акустической регистрации нарушений токосъёма |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2720701C1 true RU2720701C1 (ru) | 2020-05-12 |
Family
ID=70735293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019129547A RU2720701C1 (ru) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | Способ акустической регистрации нарушений токосъёма |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2720701C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023232359A1 (de) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 | Siemens Mobility GmbH | Stromabnehmer für ein strassenfahrzeug und mit einem solchen ausgestattetes strassenfahrzeug |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS507323B1 (ru) * | 1970-07-14 | 1975-03-25 | ||
DE102006019612B3 (de) * | 2006-04-25 | 2007-07-19 | Db Netz Ag | Vorrichtung zur Erfassung von Anschlägen infolge des Auftreffens einer Schleifleiste auf Klemmen in Oberleitungsanlagen elektrischer Eisenbahnen |
RU2444449C1 (ru) * | 2010-09-07 | 2012-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Мостовое бюро" | Способ и система диагностики и удаленного мониторинга контактной сети железной дороги |
RU2697181C1 (ru) * | 2018-04-11 | 2019-08-12 | Юрий Георгиевич Семёнов | Способ оптической регистрации нарушений токосъёма |
-
2019
- 2019-09-18 RU RU2019129547A patent/RU2720701C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS507323B1 (ru) * | 1970-07-14 | 1975-03-25 | ||
DE102006019612B3 (de) * | 2006-04-25 | 2007-07-19 | Db Netz Ag | Vorrichtung zur Erfassung von Anschlägen infolge des Auftreffens einer Schleifleiste auf Klemmen in Oberleitungsanlagen elektrischer Eisenbahnen |
RU2444449C1 (ru) * | 2010-09-07 | 2012-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Мостовое бюро" | Способ и система диагностики и удаленного мониторинга контактной сети железной дороги |
RU2697181C1 (ru) * | 2018-04-11 | 2019-08-12 | Юрий Георгиевич Семёнов | Способ оптической регистрации нарушений токосъёма |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023232359A1 (de) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 | Siemens Mobility GmbH | Stromabnehmer für ein strassenfahrzeug und mit einem solchen ausgestattetes strassenfahrzeug |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6835554B2 (ja) | 電気機械を監視するシステム及び方法 | |
KR101414520B1 (ko) | 비선형 초음파 모듈레이션 기법을 이용한 구조물의 무선 진단장치 및 그를 이용한 안전진단 방법 | |
Bo et al. | Acoustic emission detection of fatigue cracks in wind turbine blades based on blind deconvolution separation | |
CN105021958A (zh) | 基于多传感器检测的开关柜局部放电数据记录分析方法 | |
US7555954B2 (en) | In-track wheel inspection system | |
US8400504B2 (en) | Contamination monitoring of high voltage insulators | |
RU2708571C1 (ru) | Способ определения опасности нарушения токосъёма | |
KR102058841B1 (ko) | 발전기 컬렉터의 섬락을 검출하는 시스템 및 방법 | |
Entezami et al. | Acoustic analysis techniques for condition monitoring of roller bearings | |
JP6633006B2 (ja) | 部分放電監視装置および部分放電監視方法 | |
RU2720701C1 (ru) | Способ акустической регистрации нарушений токосъёма | |
RU2735161C1 (ru) | Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 2) | |
JP2010107362A (ja) | 保温材下腐食検査方法 | |
RU2697181C1 (ru) | Способ оптической регистрации нарушений токосъёма | |
JP2005147890A (ja) | 絶縁異常診断装置 | |
CN112505501A (zh) | 一种基于电声联合的局部放电严重等级判别及预警方法 | |
CN106771902B (zh) | 一种gis电晕放电程度的确定方法 | |
CN112986388B (zh) | 一种基于宽频激励的道岔尖轨缺陷检测方法及系统 | |
JP2008180681A (ja) | 変圧器の内部異常診断方法 | |
JPH01284775A (ja) | 碍子コロナ音検出装置 | |
Ding et al. | Detection and analysis of GIS discharge defects based on deep learninng method | |
Gataullin | Online Monitoring of the Porcelain Insulator Units State | |
RU2735197C1 (ru) | Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 1) | |
Phillips et al. | Ultrasonic emissions from nonceramic insulators with defects | |
RU108840U1 (ru) | Блок датчиков системы технологической защиты трубопроводов |