RU2735161C1 - Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 2) - Google Patents
Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 2) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735161C1 RU2735161C1 RU2020120730A RU2020120730A RU2735161C1 RU 2735161 C1 RU2735161 C1 RU 2735161C1 RU 2020120730 A RU2020120730 A RU 2020120730A RU 2020120730 A RU2020120730 A RU 2020120730A RU 2735161 C1 RU2735161 C1 RU 2735161C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- danger
- current collection
- wire
- violation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 abstract 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
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
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
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)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контролю качества взаимодействия контактного провода и токоприемников электроподвижного состава. Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъема заключается в том, что производят прием оптического излучения от дуговых, искровых или иных разрядных или тепловых процессов, в том числе перегрузочных искрений, возникающих при нарушениях токосъема. Затем вычисляют либо температуру отдельных точек контактного провода, либо усредненную температуру провода, либо максимальную температуру провода, после чего значение вычисленной температуры Т* сравнивают с несколькими определенными заранее порогами Tj, где j - уровень опасности нарушения, принимающий значения 0, 1, …, n. Причем если Tj≤Т*<Tj+1, то принимается решение об уровне опасности j. Технический результат изобретения заключается в расширении возможностей диагностирования нарушений токосъема. 5 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту и может быть использовано для определения опасности процессов, происходящих при нарушениях взаимодействия контактной подвески и токоприемников электроподвижного состава, путем регистрации оптического излучения (ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных электромагнитных волн), возникающего при дугообразовании и перегрузочном искрении, которые сопровождают отрывы токоприемников от контактного провода контактной подвески, а также измерении температуры контактного провода.
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.). Эти нарушения токосъема, сопровождающиеся искрением или дугообразованием, вызывают разрушение контактирующих элементов, что приводит, в конечном счете, к аварийному режиму на электрифицированном транспорте, связанному с пережогом и обрывом контактного провода.
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 и степень воздействия на контактный провод.
Известен способ, в котором в качестве критерия качества токосъема используются так называемые коэффициент искрения и удельное число искрений [1]. Для реализации способа используется видеокамера, записывающая на протяжении всего обследуемого участка контактной подвески процесс токосъема и, соответственно, его нарушения с последующим покадровым анализом полученных данных. При дальнейшем анализе рассчитывается длительность отдельного искрения tискр q, с:
где nки - число кадров, подряд расположенных с наличием искрения;
ƒк - частота кадров, Гц;
q - порядковый номер зарегистрированного искрения.
Затем проводят вычисление коэффициента искрения по всему обследуемому участку Kискр:
где tобщ - длительность периода движения, принятого для расчета, с;
р - число искрений.
После проводят вычисление удельного числа искрений 
км-1:
где Nискр - число искрений на длине пройденного пути, принятого для расчета удельного числа искрений;
Lобщ - длина пройденного пути, принятого для расчета удельного числа искрений, км.
Этот способ выбран в качестве прототипа.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение следующих недостатков прототипа:
- коэффициент искрения и удельное число искрений по всему диагностируемому участку представляются интегральными параметрами и являются характеристиками всего участка целиком, то есть не дают никакой информации о конкретных дефектах, местах их расположения и соответственно о степени опасности воздействия конкретного нарушения токосъема на контактный провод;
- регистрация только длительности отдельно взятого нарушения в общем случае не свидетельствует о степени влияния на контактирующие элементы;
- неспособность учитывать вид нарушения токосъема (дугообразование или перегрузочное искрение);
- 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, связанная с возможным пропуском цифровой камерой кратковременных нарушений токосъема.
Световой поток, выделяемый при дуговых нарушениях токосъема и перегрузочных искрениях, неодинаков из-за различных температур, сопровождающих эти процессы, что показано в исследовании, проведенном авторами заявляемого изобретения [2].
Опасность влияния на контактный провод зависит от температуры воздействия, причем, чем выше температура, тем опаснее произошедшее нарушение токосъема.
Решение технической задачи достигается тем, что при осуществлении способа происходит регистрация оптического излучения от дуговых, искровых или иных разрядных или тепловых процессов, в том числе перегрузочных искрений, возникающих при нарушениях токосъема, с измерением либо температуры отдельных точек контактного провода, либо усредненной температуры провода, либо максимальной температуры провода. После чего значение измеренной температуры Т* сравнивают с несколькими определенными заранее порогами Tj, где j - уровень опасности нарушения, принимающий значения 0, 1, …, n, причем если Tj≤T*<Tj+1, то принимается решение об уровне опасности j.
Таким образом, при диагностировании учитывается каждое отдельное произошедшее нарушение токосъема, местоположение которого также фиксируется с присвоением конкретному нарушению определенного уровня опасности j.
Прием оптического излучения от дуги необходим для непосредственной регистрации факта нарушения токосъема, а также для измерения его длительности. Измеряемая температура является параметром определяющим степень разрушающего воздействия на контактный провод, то есть степень опасности, поскольку, чем выше температура, до которой нагревается провод, и тем, соответственно, опаснее произошедшее нарушение токосъема.
Применение температуры в качестве показателя степени опасности представляется простым по смыслу, наглядным и наиболее приближенным к реальной эксплуатации подходом. Количество уровней опасности j может быть в общем случае любым необходимым. Использование температурного показателя степени опасности позволяет применить в качестве порогов те значения температуры, при которых происходит, например, изменение свойств контактного провода.
Контактный провод изготавливается из твердотянутой меди, для которой можно выделить несколько значимых порогов температур, при которых происходят существенные изменения свойств материала, важных для технического диагностирования. Эти температурные уровни зависят от химического состава провода, поэтому для различных типов проводов не являются четко фиксированными значениями. Далее для примера указаны ориентировочные пороги температур для медного контактного провода.
В качестве первого порога может быть принята температура начальной стадии разупрочнения твердотянутой меди, равная приблизительно 180°С. Следующим порогом может быть принята, например, температура рекристаллизации меди, равная приблизительно 210°С (начальная температура рекристаллизации). Далее могут быть приняты пороги, соответствующие температурам превышающим порог рекристаллизации, но не превосходящие температуру плавления меди. Следующим порогом может быть принята температура плавления меди. При необходимости также могут быть приняты пороги температуры, значения которой превосходят температуру плавления меди.
Таким образом могут быть получены значения порогов Tj, сравнивая с которыми измеряемую при каждом нарушении токосъема температуру Т*, можно судить о степени опасности того или иного нарушения и принимать решение о необходимости принять определенные меры.
Измеряемая температура Т* может быть определена различными известными приборами и средствами измерения. Так, например, могут быть применены любые приемники инфракрасного излучения: пирометры, болометры и др. Применение этого общего класса устройств и средств учтено в пункте 2 формулы изобретения.
Также для измерения температуры могут быть применены визуализирующие приборы, такие как тепловизор, позволяющий получать и анализировать распределение температур по контактному проводу. Применение этого типа прибора учтено в пункте 3 формулы изобретения.
Измерение времени длительности нарушения необходимо для учета непосредственно времени нагрева провода до некоторой температуры, то есть времени разрушающего воздействия на контактный провод, а измерение дополнительно скорости движения транспортного средства необходимо для вычисления длины отрезка контактного провода, подвергшемуся разрушающему воздействию. Регистрация параметров скорости и времени длительности учтена в пункте 5 формулы изобретения.
Прием энергии светового потока может происходить в любом из диапазонов оптического излучения или сразу в нескольких. Способ по пункту 6 формулы изобретения конкретизирует наиболее рациональные и информативные с точки зрения технической диагностики сочетания диапазонов излучения для повышения результативности и достоверности определения опасности нарушений токосъема. Информативным можно считать сочетание ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов излучения, а наиболее информативным сочетание УФ, ИК и видимого диапазонов. Прием оптического излучения в нескольких диапазонах длин волн позволяет различить нарушение токосъема, сопровождаемое дугообразованием и сопровождаемое перегрузочным искрением [2]. Таким образом, различенный характер процесса может быть учтен при дальнейшем сравнении температур и формировании порогов.
Регистрация оптического излучения от нарушений токосъема с одновременным измерением температуры контактного провода для температурного показателя опасности Т* и уровня опасности j составляют новизну и существенные отличия заявляемого изобретения, поскольку позволяют определять реальную степень опасности влияния конкретного нарушения токосъема на контактный провод, а значит, повысить точность и качество диагностирования.
Предлагаемый способ выполняется с помощью известных технических средств.
Литература
1. ГОСТ 32793-2014. Токосъем токоприемником железнодорожного электроподвижного состава. Номенклатура показателей качества и методы их определения [Текст]. - Введ. 2015-09-01. - М.: Стандартинформ, 2015. - 20 с.
2. Кондратов, И.А. Развитие оптического метода обнаружения сосредоточенных дефектов контактной сети по дуговым и искровым нарушениям токосъема вагоном-лабораторией / И.А. Кондрашов, Ю.Г. Семёнов // Транспорт: наука, образование, производство. Том 2. Технические науки: сб. науч. тр. / Рост. гос. ун-т путей сообщения. - Ростов н/Д, 2016. - С. 277-280.
Claims (6)
1. Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъема, при котором происходит прием оптического излучения от дуговых, искровых или иных разрядных или тепловых процессов, в том числе перегрузочных искрений, возникающих при нарушениях токосъема, отличающийся тем, что при осуществлении способа производят измерение либо температуры отдельных точек контактного провода, либо усредненной температуры провода, либо максимальной температуры провода, после чего значение измеренной температуры Т* сравнивают с несколькими определенными заранее порогами Tj, где j - уровень опасности нарушения, принимающий значения 0, 1, …, n, причем если Tj≤Т*<Tj+1, то принимается решение об уровне опасности j.
2. Способ по п. 1, при котором значение температуры Т* измеряют приемником инфракрасного излучения.
3. Способ по п. 1, при котором значение температуры Т* измеряют тепловизором.
4. Способ по любому из пп. 1-3, при котором фиксируется местоположение произошедшего нарушения токосъема.
5. Способ по любому из пп. 1-4, при котором производят измерение длительности произошедшего нарушения и скорости движения транспортного средства для определения длины области нагрева.
6. Способ по любому из пп. 1-5, при котором световой поток принимается в двух диапазонах оптического излучения, а именно: в ультрафиолетовом и инфракрасном, либо в трех диапазонах оптического излучения, а именно: в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120730A RU2735161C1 (ru) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 2) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120730A RU2735161C1 (ru) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 2) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2735161C1 true RU2735161C1 (ru) | 2020-10-28 |
Family
ID=73398147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020120730A RU2735161C1 (ru) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 2) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2735161C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749377C1 (ru) * | 2020-12-03 | 2021-06-09 | Илья Александрович Кондрашов | Способ спектрометрического определения степени опасности нарушения токосъёма |
| RU2760400C1 (ru) * | 2021-07-08 | 2021-11-24 | Илья Александрович Кондрашов | Способ определения степени опасности нарушения токосъёма по массе |
| RU2762807C1 (ru) * | 2021-07-08 | 2021-12-23 | Илья Александрович Кондрашов | Способ определения степени опасности и нарушения токосъёма по объёму |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU83839U1 (ru) * | 2008-12-18 | 2009-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Измерительно-аналитический комплекс "система технического зрения" для контроля процесса токосъема |
| CN206832944U (zh) * | 2017-06-30 | 2018-01-02 | 四川智华电气有限公司 | 一种弓网燃弧检测装置 |
| CN207089320U (zh) * | 2017-08-09 | 2018-03-13 | 深圳新誉德泰技术有限公司 | 一种弓网离线状态非接触式检测装置 |
| RU2708571C1 (ru) * | 2019-03-25 | 2019-12-10 | Юрий Георгиевич Семёнов | Способ определения опасности нарушения токосъёма |
-
2020
- 2020-06-16 RU RU2020120730A patent/RU2735161C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU83839U1 (ru) * | 2008-12-18 | 2009-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Измерительно-аналитический комплекс "система технического зрения" для контроля процесса токосъема |
| CN206832944U (zh) * | 2017-06-30 | 2018-01-02 | 四川智华电气有限公司 | 一种弓网燃弧检测装置 |
| CN207089320U (zh) * | 2017-08-09 | 2018-03-13 | 深圳新誉德泰技术有限公司 | 一种弓网离线状态非接触式检测装置 |
| RU2708571C1 (ru) * | 2019-03-25 | 2019-12-10 | Юрий Георгиевич Семёнов | Способ определения опасности нарушения токосъёма |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749377C1 (ru) * | 2020-12-03 | 2021-06-09 | Илья Александрович Кондрашов | Способ спектрометрического определения степени опасности нарушения токосъёма |
| RU2760400C1 (ru) * | 2021-07-08 | 2021-11-24 | Илья Александрович Кондрашов | Способ определения степени опасности нарушения токосъёма по массе |
| RU2762807C1 (ru) * | 2021-07-08 | 2021-12-23 | Илья Александрович Кондрашов | Способ определения степени опасности и нарушения токосъёма по объёму |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2735161C1 (ru) | Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 2) | |
| RU2708571C1 (ru) | Способ определения опасности нарушения токосъёма | |
| RU2743390C2 (ru) | Система наблюдения за состоянием железнодорожного пути для обнаружения частичного или полного разрушения рельса железнодорожного пути | |
| CN103792238B (zh) | 一种瓷质悬式绝缘子缺陷诊断方法 | |
| US8400504B2 (en) | Contamination monitoring of high voltage insulators | |
| CN103854446A (zh) | 一种高压开关柜动态温升诊断报警方法和装置 | |
| EP3653465B1 (en) | Method and system for health assessment of a track circuit and/or of a track section | |
| RU2749377C1 (ru) | Способ спектрометрического определения степени опасности нарушения токосъёма | |
| RU2620021C1 (ru) | Устройство (варианты) и способ определения состояния изолирующих подвесок | |
| CN105699866B (zh) | 利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法 | |
| Tan et al. | A real-time impact detection and diagnosis system of catenary using measured strains by fibre Bragg grating sensors | |
| RU2735197C1 (ru) | Способ температурного определения степени опасности нарушения токосъёма (вариант 1) | |
| CN102736650A (zh) | 高压电力设备温度在线监测预警系统 | |
| RU2697181C1 (ru) | Способ оптической регистрации нарушений токосъёма | |
| CN104749520A (zh) | 一种断路器固有分闸时间的测量方法与装置 | |
| RU2762807C1 (ru) | Способ определения степени опасности и нарушения токосъёма по объёму | |
| RU2760400C1 (ru) | Способ определения степени опасности нарушения токосъёма по массе | |
| RU2720701C1 (ru) | Способ акустической регистрации нарушений токосъёма | |
| CN110133408A (zh) | 一种高压断路器触头寿命评估装置及方法 | |
| Judek et al. | Visual method for detecting critical damage in railway contact strips | |
| KR101392157B1 (ko) | 전차선로 접촉률 측정장치 | |
| CN106771902B (zh) | 一种gis电晕放电程度的确定方法 | |
| JP2004322745A (ja) | トロリ線摩耗検出方法 | |
| Klimenko et al. | Possibilities of diagnosing the condition of contact wire in terms of thermal wear | |
| CN111076750B (zh) | 一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置及方法 |