SU1070038A1

SU1070038A1 - Apparatus for measuring and registering the wearout of contact wire

Info

Publication number: SU1070038A1
Application number: SU823399090A
Authority: SU
Inventors: Игорь Александрович Беляев; Сергей Игоревич Беляев; Владимир Игоревич Беляев
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1984-01-30

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА И РЕГИСТРАЦИИ ИЗНОСА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА, содержащее установленные на токоприемнике подвижного средства измерительный полоз и кронштейн, на котором расположены источники и приемники светового излучени с экранами,и блок W 8 5 6 Ч oftpaS fHuf dSuiffeHu/tл fтокоприемник регистрации, соединенный через оптоэлектронный преобразователь с каждым из приемников светового излучени , отлич ающе е с тем, что, с целью повышени точности, оно снабжено дополнительными источниками и приемниками светового излучени , расположенными по длине полоза р дами , и дополнительными экранами, раздел ющими приемники излучени на отдельные секции, причем соответствующие приемники излучени разных секций одного р да соединены параллельно друг другу, а дополнительные экраны в каждом р ду приемников излучени установлены друг от друга i на рассто нии, равном ширине отраженного от поверхности контактного провода луча на уровне установки приемников, при этом излучатели расположены между собой на рассто нии, большем максимального рассто ни между двум контактными проводами. дэ«г. fA DEVICE FOR THE MEASUREMENT AND REGISTRATION OF WEAR OF A CONTACT WIRE, containing a measuring runner mounted on a mobile current collector and a bracket on which light sources and receivers are located on the screens, and a block W 8 5 6 H oftpaS fHuf dSuiffeHu / tl registration receiver, connected to the optoelectric module, connected to the optoelectric circuit board, which is connected to the optoelectric circuit board. with each of the receivers of light radiation, different from the fact that, in order to increase the accuracy, it is equipped with additional sources and receivers of light radiation located along the length of the skid by rows, and additional screens dividing the radiation receivers into separate sections, the corresponding radiation receivers of different sections of one row being connected in parallel, and the additional screens in each row of radiation receivers are set apart from each other i, equal to the width of the reflected from the surface of the contact wire beam at the level of installation of the receivers, while the emitters are located among themselves at a distance greater than the maximum distance between the two contact wires Dami de "g. f

Description

Изобретен,ие относитс к электрическому транспорту и может быть использовано в устройствах диагностик контактных проводов. Известны устройства дл замера и регистрации износа контактного провода , содержащее установленные на транспортном средстве световод, источнмки излучени и измерительную головку, перемещаемую вдоль специального полоза и соединенную с сер водвигателем 11 . Однако указанное устройство из-з сложности конструкции измерительной .головки обладает недостаточной надежностью и точностью измерени . Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл замера и регистрации износа контактного провода , содержащее установленные на токоприемнике подвижного средства измерительный полоз и кронштейн, на котором расположены источники и при емники светового излучени с экрана ми, и блок регистрации, соединенный через оптоэлектронный преобразователь с каждым из приемников светово излучени . Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности И скорости измерени , особенно при из мерении нескольких проводов одной подвески. Цель изобретени - повышение точ ности измерени известных устройств Поставленна цель достигаетс те что устройство дл замера и регистрации износа контактного провода, содержащее установленные на токопри . емнике подвижного средства измерительный полоз и кронштейн, на котором расположены источники и приемники светового излучени с экранами , и блок регистрации, соединенный через оптоэлектронный преобразо ватель с каиодым из приемников све .тового излучени , снабжено дополнительными источниками и приемниками светового излучени , расположенными по длине полоза р дами, и дополнительными экранами, раздел к1щими приемники излучени на отдельные секции, причем соответствующие приемники излучени разных секций одного р да соединены параллельно дру другу, а дополнительные экраны в. каждом р ду приемников излучени установлены друг от друга на рассто нии , равном ширине отраженного от Поверхности контактного провода луча на уровне установки приемников при этом излучатели расположены меж ду собой на рассто- нии, большем мак симального рассто ни между двум контактными проводами. На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий вИд на фиг. 2 схема размещени осио.вных элементов устройства одного р да измерительно го полоза; на фиг, 3 - электрическа схема устройства (дл одного р да ) ; иа фиг,. 4 - пример записи измерений износа, Рассмотрим устройство на одном из возможных примеров конкретного выполнени . На подвижных рамах 1 (фиг. 1) токоприемника установлен измерительный полоз, состо щий.из токосъемного (типового) полоза 2 и нескольких р дов кронштейнов 3, соединенных между собой коромыслами 4. На каждом из кронштейнов 3 в верхней части установлены источники излучени (светодиоды) 5, закрытые кожухами и оборудовайные линзами б с малыми фокусными рассто ни ми, обеспечивающими излучение из одной точки и направл ющими инфракрасные лучи в сторону контактного провода 7, Внизу каждого кронштейна закреплены приемники излучени (фотодиоды) 8, защищенные от попадани пр мых, солнечных лучей экранами 9. Измерительный полоз в процессе измерени , износа контактного провода соприкасаетс ,с последним износостойкими контактными элементами 10, между линзами 6 и контактньл проводом 7 посто нно сохран етс определенный воздушный зазор. Токосъемный полоз 2 установлен на подвижньгх рамах 1 асимметрично дл выравнивани весовых моментов от масс, расположенных по разным сторонам от места закреплени измерительного полоза на верхнем шарнире И подвижных рам. Верхний шарнир 11 выполнен таким образом, что позвол ет производить поворот измерительного полоза вокруг него на 180 в плане.. Линзы 6 расположены на бо.льшем рассто нии от светодиодов-, чем от контактного провода, при малом фокусгном рассто нии линз этим обеспечи- ваетс малое рассто ние между фокусами линз и поверхностью 12 трени провода (фиг. 2). По сравнению с последним рассто нием рассто ние между фотодиодами и поверхностью трени провода в несколько раз больше, чем обеспечиваетс высока точность измерений износа. Фотодиоды каждого р да сгруппированы в секции, между которыми установлены дополнительные экраны 13, не пропускающие инфракрасные лучи. Длина каждой секции равна ширине отраженного луча на уровне приемников излучени при максимальном износе контактного провода. Рассто ние между соседними свётодиодами 5 одного р да (фиг, 2) прин то- таким, что рассто ние между соседними положени ми провода, попадающего в зону обнаружени , больше максимально возможного рассто ни между контактными проводами одной контактной подвески. Линзы 6 над светодиодами 5 установлены таким образом, что лучи от светодиодов, расположенных над той или иной секцией фотодиодов, отражаютс от поверхностей трени контактных проводов только на фотодиод дайной секции. Светодиоды 5 получают питание от импульсного генератора 14 (фиг. 3). Сигнал от каждого фотодиода 8 посту пает на усилители 15, фильтр-пробку 16 и оптоэлектронный преобразователь 17, например оптрон, состо щий из светодиода и фотодиода. Фотодиод оптрона в открытом состо нии шунхир ет резистор 18. Резисторы 18 каждого р да (количество этих резисторов равно количе ву фотодиодов в одной секции) соеди нены последовательно между собой и с резистором 19, параллельно которо му подключен вход измерительного ка нала быстродействующего самопишущего прибора (самописца), и подсоедине ы к мосту 20, создающему пульсирующее напр жение. Пульсирующее напр жение необходимо дл того, чтобы через каждую половину периода происходило закры тие фотодиодов тех .оптоэдектронных преобразователей 17, через светодиоды которых в данный момент ток не протекает. Количество измерительных каналов самописца, а следовательно, и цепей резисторов, равно числу р дов фотодиодов на измерительном полозе. Расположение светодиодов и фотодиодов несколькими р дами (на нескольких кронштейнах 3) вызвано необходимостью иметь меньший шаг- замеров износа провода, чем тот, который может обеспечить расположение их в один р д.. Дл уменьшени количества усилителей , фильтров-пробок, оптронов и резисторов, что обеспечивает повыше ние надежности, соответствующие фотодиоды разных секций одного р да запдраллелены между собой. Иными словами,например,в р ду А запаралле лены между собой фотодиоды 1 сек-г цйй 1,11,Ш и т.д. (ПАХ ,Пдл ,П,„ и т.д. сигналы от которых поступают на пер вый общий усилитель J далее запараллелены между собой фотодиоды W 2 этих секций ( т.д.) , сигналы от которых поступают на второй общий усилитель и т.д. . В эксплуатайионной практике обыч но нет необходимости в измерении из носа малоизношенного контактного про вода, т.е. измерение начинают при определенной наименьшей ширине по ,,верхности трени . В св зи с этим с целью уменьшени количества элементов измерительной схемы в сред- . них част х всех секций на длине, соответствукмдей ширине отраженного луча при наименьшей измер емой ширине поверхности трени , фотодиоды 8 не установлены (фиг. 2). Дл удобства расшифровки лент самописца , т.е. дл определени , к какому контактному проводу (правому или левому по ходу движени ) относитс тот или иной замер износа, устройство снабжено двум отметчиками , каждый из которых состоит из излучател 21, установленной над ним линзы 22, ось которой ориентирована вертикально, и расположенного под ними приемника 23 излучени . Эти отметчики размещены на разных сторонах измерительного полоза на рассто нии от его середины несколько меньше минимального, зигзага контактного провода , наиболее удаленного от оси пути . Каждый из двух приемников 23 излучени подает сигнал при проходе контактного провода нгщ излучателем 21 через свои усилители на отдельный канал самописца. Устройство работает следующим образом . При попадании поверхности 12 трени контактного провода 7 в зону проход щего через линзу 6 излучени одного из светодиодов 5, инфракрасные лучи отражаютс от этой поверхности и попадают на несколько фотодиодов 8. Чем шире поверхность 12 трени (завис ща от износа -контактного провода ) , тем больше количество фотодиодов 8, на которые одновременно падают отраженные инфракрасные лучи. Сигнал от каждого возбужденного фотодиода 8, усиленный усилител ми 15, через фильтр-пробку 16 попадает на блок 17. В результате этого соответствующий резистор 18 оказываетс зашунтированным и ток в цепи всех резисторов 18 данного р да и резистора 19, а следовательно, и напр жение на входе измерительного канала са.мописца возрастут на определенную величину. Таким образом, положением конца пишущего устройства (пера) канала самописца, принадлежащего данному р ду, определ етс количество заииунтированных резисторов 18, т.е. количеством фотодиодов 8, на которые в этот момент падают инфоракрасные лучи, отраженные от поверхности 12 трени или, в конечном счете, шириной поверхности трени контактного ровода. Внешний фокус линзы О расположен лизко к поверхности 12 трени , а отодиоды - на значительно большем ассто нии. Поэтому малые изменени Invented, not related to electric transport and can be used in devices for diagnostics of contact wires. Devices are known for measuring and recording wear of a contact wire, comprising a light guide installed on a vehicle, radiation sources and a measuring head moving along a special skid and connected to a servo motor 11. However, this device due to the complexity of the design of the measuring head has insufficient reliability and accuracy of measurement. Closest to the present invention is a device for measuring and recording wear of a contact wire, containing a measuring runner mounted on the moving current collector and a bracket on which sources and receivers of light radiation from the screens are located, and a recording unit connected through an optoelectronic converter to each of light emission receivers. However, the known device does not provide the required accuracy and measurement speed, especially when measuring several wires of one suspension. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of known devices. The aim is to achieve that a device for measuring and recording wear of a contact wire containing mounted on a current. The measuring device and the bracket, on which the light sources and receivers with screens are located, and the recording unit, connected through an optoelectronic converter with optical radiation receivers, are equipped with additional light sources and receivers located along the length of the slider. dami, and additional screens, section k1mi radiation receivers into separate sections, and the corresponding radiation receivers of different sections of the same series are connected pairs Drew llelno other and additional screens. Each row of radiation receivers is set apart from each other at a distance equal to the width of the beam reflected from the surface of the contact wire at the level of installation of the receivers, while the emitters are located at a distance greater than the maximum distance between the two contact wires. FIG. 1 shows the proposed device, a general view of FIG. 2 shows the arrangement of the axial elements of the device of one row and measuring runner; Fig. 3 is an electrical circuit diagram of the device (for one row); Ia FIG. 4 shows an example of a recording of wear measurements. Consider a device in one of the possible examples of a specific embodiment. On the movable frames 1 (Fig. 1) of the current collector, a measuring runner is installed, consisting of a current-collecting (typical) runner 2 and several rows of brackets 3 connected by rocker arms 4. Radiation sources are installed in each of the brackets 3 (LEDs ) 5, enclosed covers and equipped lenses with small focal distances, providing radiation from one point and directing infrared rays towards the contact wire 7. Radiation receivers (photodiodes) 8 are fixed at the bottom of each bracket, protect ennye from falling straight, sunlight screens 9. Measuring runner during the measurement, the wear of the trolley wire is in contact with the last wear-resistant contact elements 10, between the lenses 6 and 7 kontaktnl wire permanently stored certain air gap. The current collection skid 2 is mounted on the movable frames 1 asymmetrically to align the weight moments from the masses located on opposite sides of the fixing point of the measuring rod on the upper hinge AND the moving frames. The upper hinge 11 is designed in such a way that it allows the measuring rod to rotate around it 180 degrees in plan. The lenses 6 are located at a greater distance from the LEDs than from the contact wire, with a small focus distance of the lenses this provides a small distance between the foci of the lenses and the surface 12 of the friction of the wire (Fig. 2). Compared to the last distance, the distance between the photodiodes and the friction surface of the wire is several times larger than the high accuracy of the wear measurements. The photodiodes of each row are grouped into sections, between which additional screens 13 are installed that do not transmit infrared rays. The length of each section is equal to the width of the reflected beam at the level of radiation detectors with maximum wear of the contact wire. The distance between adjacent lightning diodes 5 of the same row (FIG. 2) is assumed such that the distance between adjacent positions of the wire entering the detection zone is greater than the maximum possible distance between the contact wires of one contact suspension. The lenses 6 above the LEDs 5 are mounted in such a way that the rays from the LEDs located above one or another section of the photodiodes are reflected from the friction surfaces of the contact wires only on the photodiode of this section. LEDs 5 are powered by a pulse generator 14 (Fig. 3). The signal from each photodiode 8 is supplied to amplifiers 15, filter plug 16 and optoelectronic converter 17, for example, an optocoupler consisting of an LED and a photodiode. The photodiode of the optocoupler in the open state carries a shunt resistor 18. Resistors 18 of each row (the number of these resistors is equal to the number of photodiodes in one section) are connected in series with each other and with resistor 19, in parallel with which is connected the input of the measuring instrument of the high-speed recording device ( recorder), and are connected to bridge 20, which creates a pulsating voltage. The pulsating voltage is necessary so that the photodiodes of those optoelectron transducers 17, through which LEDs do not flow at the given moment, do not flow through every half period. The number of measuring channels of the recorder, and consequently, the resistor circuits, is equal to the number of rows of photodiodes on the measuring runner. The arrangement of the LEDs and photodiodes in several rows (on several brackets 3) is caused by the need to have a smaller step of measuring the wear of the wire than one that can arrange them in one row. To reduce the number of amplifiers, filter plugs, optocouplers and resistors which provides increased reliability, the corresponding photodiodes of different sections of the same row are locked together. In other words, for example, photodiodes 1 sec-gyy 1.11, W, etc. are paired with each other in row A. (PAH, Pdl, P, „, etc. the signals from which are fed to the first common amplifier J are then paralleled between each other the photodiodes W 2 of these sections (etc.), the signals from which are fed to the second common amplifier, etc. In operational practice, it is usually not necessary to measure from the nose a slightly worn contact water, i.e., the measurement starts at a certain minimum width of the friction surface. Therefore, in order to reduce the number of elements of the measuring circuit in the middle These are the parts of all sections in length, corresponding to the widths from The photodiodes 8 are not installed (Fig. 2) for convenience of deciphering the recorder ribbons, i.e., to determine which contact wire (right or left while moving) relates to one or another measurement. wear, the device is equipped with two markers, each of which consists of a radiator 21, a lens 22 installed above it, the axis of which is oriented vertically, and a radiation receiver 23 located under them. These markers are located on different sides of the measuring runner at a distance from its middle, which is somewhat less than the minimum, zigzag of the contact wire most distant from the axis of the path. Each of the two radiation receivers 23 sends a signal when the contact wire passes through the emitter 21 through its amplifiers to a separate channel of the recorder. The device works as follows. When the friction surface 12 of the contact wire 7 enters the zone of the radiation of one of the LEDs passing through the lens 6, infrared rays are reflected from this surface and fall on several photodiodes 8. The wider the surface 12 of the friction (depending on the wear of the contact wire), more number of photodiodes 8, which are simultaneously reflected infrared rays. The signal from each excited photodiode 8, amplified by amplifiers 15, passes through filter plug 16 to block 17. As a result, the corresponding resistor 18 becomes bridged and the current in the circuit of all resistors 18 of this row and resistor 19, and hence the voltage at the input of the measuring channel of the auto registrar will increase by a certain amount. Thus, the position of the end of the writing device (pen) of the recorder channel belonging to this series determines the number of terminated resistors 18, i.e. the number of photodiodes 8, on which infrared rays are reflected at this moment, reflected from the surface 12 of the friction or, eventually, the width of the surface of the friction of the contact rovod. The external focus of the lens O is located close to the surface of the 12th friction, and the diodes are located at a much greater distance. Therefore, small changes

ширины поверхнбсти трени привод т к эиачительным изменени м количества облучаемых фотодиодов; это значит , что предлагаемое устройство обеспечивает высокую, точность измерений .the width of the friction surface leads to abnormal changes in the number of irradiated photodiodes; This means that the proposed device provides high, accurate measurements.

В процессе поперечного {относительно измерительного полоза) смещени контактного провода в пролете контактной сети данный провод в определенный момент перестает находитьс в зоне излучени указанного светодиода и его сигнал пропадает. В дальнейшем в зону излучени этого светодиода попадает контактный провод (если он имеетс в контакт-i ной подвеске) и производитс измерение ширины его поверхности трени .In the process of transverse (relative to the measuring rod) displacement of the contact wire in the span of the contact network, this wire at a certain moment ceases to be in the emission zone of the specified LED and its signal disappears. Subsequently, the contact wire (if it is in contact-i suspension) gets into the radiation zone of this LED and measures the width of its friction surface.

Первый контактный провод в это врем еще не доходит до зоны потока инфракрасных лучей от следующего светодиод. Этот провод попадает в. зону излучени от второго светодиода лишь после того, как второй контактный провод уйдет из зоны излучени первого светодиода. Таким же образе происходит облучение провода и от .следующих светодиодов.The first contact wire at this time still does not reach the flow zone of infrared rays from the next LED. This wire falls into. the radiation zone from the second LED only after the second contact wire leaves the radiation zone of the first LED. In the same way, the irradiation of the wire from the next LEDs takes place.

Наличие отметчиков позвол ет при анализе ленты самописца с записью износа двух контактных пройодов легко определ ть/ к какому из проводов относитс каждый замер. В каждом про лете контактной сети, которому соответствует отрезок ленты между ос ми OiOi и ОгОг (проведенными по середине между соответствующими четырьм отметками левого и правого отметчиков (фиг. 4) последовательность замеров правого (П) по ходу движени вагона-лаборатории и левого (Л) контактного проводов соответствует последовательности срабатывани отмет чиков.The presence of markers allows for analyzing the recorder tape with recording the wear of the two contact passages, it is easy to determine which of the wires each measurement relates to. In each passage of the contact network, to which there corresponds a strip of tape between the axes OiOi and OOg (conducted in the middle between the respective four marks of the left and right markers (Fig. 4), the sequence of measurements of the right (P) along the movement of the laboratory car and the left (L ) The contact wires correspond to the sequence of operation of the taps.

Если, например, отметчики в данном пролете А сработали сначала от правого провода (П), а затем от левого (л), то и замеры износа относ тс сначала к правому проводу (П), затем - к левому (Л), затем - снова к правому и т.д.; в следующем пролете - наоборот (здесь следует иметь 5 в ВИДУ, что в зоне зигзагов контактного провода отметк.и левого отметчика расположены в последовательности Л-П-П-л, а правого отметчика - в последовательности П-Л-Л-П). 10 Измерение износа контактного провода производ т при движении токоприемника кронштейнами 3 .вперед, это исключает запыление светодиодов и фотодиодов продуктами износа, кото5 Рые вынос тс встречным .потоком воздуха из скольз щего контакта. Дл этого на вагоне-лаборатории став т два токоприемника, измерительные полозы которых сориентированы в разные стороны. .If, for example, the markers in this span A worked first from the right wire (P), and then from the left (L), then wear measurements are applied first to the right wire (P), then to the left (L), then again to the right, etc .; in the next span - vice versa (here you should have 5 in the VIEW, that in the zigzag zone of the contact wire of the marker and the left marker are located in the sequence L-P-L, and the right marker - in the sequence PL-L-L) 10 The wear measurement of the contact wire is made when the current collector moves with the arms 3. Forward, this eliminates the dusting of the LEDs and photodiodes by wear products that are removed by the opposite airflow from the sliding contact. For this purpose, two current collectors are installed in the laboratory car, the measuring runners of which are oriented in different directions. .

При наличии экранов 9 и расположении светодиодов 5 на высоких стойках из листового металла попадание пр мых солнечных лучей на фотодиодыWith screens 9 and LEDs 5 on high racks of sheet metal, direct sunlight hits photodiodes

5 8 практически исключено (поскольку на средних широтах солнце в зените не располагаетс ) при любом направлении движени вагона.5 8 is practically excluded (since at mid-latitudes the sun is not located at the zenith) in any direction of movement of the car.

Устройство обеспечивает возможность измерени износа как одинарного , так и двойного контактного провода с высокой точностью (не более 0,2 мм по ширине поверхности трени ), в любое врем суток (включа солнечную погоду) и при любойThe device makes it possible to measure the wear of both single and double contact wires with high accuracy (no more than 0.2 mm across the width of the friction surface), at any time of the day (including sunny weather) and during any

5 скорости движени . Если учесть, что прототип позвол ет производить измерени износа при скорости движени не свыше 50 км/ч, и прин ть, что по услови м движени оборудованного5 speeds of movement. If we consider that the prototype allows you to measure wear at a speed of not more than 50 km / h, and accept that, according to the conditions of movement,

0 предлагаемым устройством вагона-лаборатории в парном .графике его скорость составл ет 100-125 км/ч, то можно заключить, что по сравнению с прототипом предлагаемое устройствоIf the proposed device of the laboratory car in a pairing chart is 100-125 km / h, then it can be concluded that the proposed device is compared with the prototype

5 обеспечивает повшоение производительности в 2-2,5 раза.5 provides an increase in productivity by 2-2.5 times.

Claims

DEVICE FOR MEASURING AND REGISTRATION OF WEAR OF A CONTACT WIRE, containing a measuring runner and a bracket mounted on the current collector of a mobile device, on which light sources and receivers with screens are located, and a recording unit connected to each of the light radiation receivers via an optoelectronic converter with the fact that, in order to increase accuracy, it is equipped with additional sources and receivers of light radiation located in rows along the length of the runner, and additional screens separating the radiation detectors into separate sections, the respective radiation detectors of different sections of the same row are connected parallel to each other, and additional screens in each row of radiation receivers are installed from each other at a distance equal to the width of the beam reflected from the surface of the contact wire of the beam at a level installation of receivers, while the emitters are located at a distance greater than the maximum distance between the two contact wires.

1070038 A