[發(fā)明專利]一種鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測裝置

在審

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• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN107655513A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖衛(wèi)民;任伶;馮志民;李鵬飛;張金紅;彭登全;章一洲;馮岑;韋剛;胡本志;張劍;徐仕會;王帥民;鄧晰文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司西安飛行自動控制研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 王世磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測試技術(shù)領(lǐng)域，一種鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

接觸網(wǎng)是沿高速鐵路線上空架設(shè)的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路，是電氣化牽引供電設(shè)備的一個重要組成部分，主要由接觸線6、承力索4、吊弦5等大尺度柔性索組成，它廣泛分布在平原及高山峻嶺，直接暴露于風(fēng)雪雨露等自然環(huán)境之中，常年遭受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕和高速運行受電弓的沖擊和振動，其機械和電氣性能及狀態(tài)都在動態(tài)變化之中，運行環(huán)境相當惡劣，且無備用。高速鐵路電氣化列車通過受電弓與接觸網(wǎng)的接觸獲取驅(qū)動電能，接觸網(wǎng)運行性能直接影響到牽引供電系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性進而直接影響著高速鐵路運輸?shù)陌踩浴?/p>

根據(jù)鐵路現(xiàn)場統(tǒng)計，接觸網(wǎng)最嚴重的事故可分為以下幾種情況，情況一:機車受電弓和接觸網(wǎng)的相互作用是一個很復(fù)雜的振動系統(tǒng)，當外力(如機車受電弓牽引力、風(fēng)力)作用在接觸網(wǎng)的任意一點時，就會在導(dǎo)線上產(chǎn)生振動波，這種波通過支柱處定位懸掛點或吊弦5點時，又會全部或部分反射出來，反射波又疊加到發(fā)射波上，接觸線6懸掛在吊弦5上，使承力索4也會產(chǎn)生振動，使振動過程變得更加復(fù)雜。大風(fēng)條件或列車運行中接觸線6在受電弓抬升力作用下也會產(chǎn)生上下振動，使拉出值或?qū)Ц叱迣?dǎo)致受電弓受到其他定位裝置的擊打而損壞，損壞的受電弓繼續(xù)運行進而嚴重毀壞接觸網(wǎng)，造成電氣化鐵路長時間癱瘓；

情況二:接觸網(wǎng)為柔性系統(tǒng)，電力機車運行過程中，受電弓與接觸網(wǎng)耦合系統(tǒng)的動態(tài)受流對接觸線6產(chǎn)生較高的循環(huán)應(yīng)力作用，容易發(fā)生疲勞破壞。而疲勞破壞是一種脆性破壞，沒有明顯的宏觀變形，容易造成接觸線6斷線，造成電氣化鐵路癱瘓；

情況三:由于錨段張力調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障或吊弦5斷線等原因使接觸線6或承力索4的張力超出范圍致接觸線6鉆入受電弓弓頭下方，造成“鉆弓”事故，自動降弓裝置將不動作，受電弓將大規(guī)模毀壞接觸網(wǎng)支持裝置，造成電氣化鐵路長時間癱瘓。

為了最大程度保證接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行，需要對接觸網(wǎng)的工作狀態(tài)及參數(shù)進行測量以排除安全隱患，通常的做法之一靠人工沿線路現(xiàn)場測量，該方法精度差、效率低，無法滿足現(xiàn)代電氣化鐵路高速、高密度的運行要求。通常的做法之二利用自動化接觸網(wǎng)檢測設(shè)備，該設(shè)備一般安裝在專用的軌道車輛上，如接觸網(wǎng)檢測車、軌道檢測車、綜合檢測車或接觸網(wǎng)作業(yè)車等，由各鐵路主管部門負責(zé)調(diào)度，定期或不定期地對接觸網(wǎng)進行檢測，每兩次檢測時間間隔短則一天，長則數(shù)個月不等，雖可獲得相對準確的接觸網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)，但該數(shù)據(jù)一般為靜態(tài)參數(shù)檢測數(shù)據(jù)，而線路周邊環(huán)境隨時間會有所變化，如風(fēng)向、風(fēng)力、氣溫、濕度等，所測量得到的線纜張力、動態(tài)抬升量數(shù)據(jù)僅為測量時刻的情況，無法得到其他時刻的測量數(shù)據(jù)，因此無法反映電力機車實際運行時情況，也無法得到電力機車運行時的接觸網(wǎng)動態(tài)參數(shù)檢測數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題：提供一種高精度、實時的鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測裝置，其特征為：所述的裝置包括張力測量系統(tǒng)1、振動測量系統(tǒng)2、信號匯集器3，在鐵路接觸網(wǎng)錨段兩端的接觸線6和承力索4的線索補償繩上及跨區(qū)間的承力索4上分別安裝一套張力測量系統(tǒng)1，跨區(qū)間承力索4上及接觸線6的吊弦5底部分別安裝一套振動測量系統(tǒng)2；

張力測量系統(tǒng)1和振動測量系統(tǒng)2分別采集所在安裝位置的動態(tài)張力信號和三個軸向的動態(tài)加速度信號，并通過無線通信方式發(fā)送至信號匯集器3；

信號匯集器3利用Miner線性損傷累積理論，估計接觸線6和承力索4的實用壽命。

進一步，通過以下公式計算接觸線6和承力索4線索疲勞應(yīng)力δ：

其中：

P-接觸線的動態(tài)抬升力

E-接觸線彈性模量

I-接觸線慣性矩

T-接觸線實測張力

Z-接觸線抗彎模量

V-接觸線取流速度

C-接觸線波動速度

動態(tài)抬升力P＝a_z.m，m為振動測量系統(tǒng)2的質(zhì)量，a_z為振動測量系統(tǒng)2測得的上下方向震動加速度。

進一步，通過振動測量系統(tǒng)測得的三個方向震動加速度，分別計算得出每個方向的動態(tài)位移量，根據(jù)事先設(shè)定的閾值進行告警。

本發(fā)明的有益效果：利用多個分布式在線獨立的張力測量系統(tǒng)、振動測量系統(tǒng)及信號匯集器，解決鐵路接觸網(wǎng)工作狀態(tài)及參數(shù)測量時現(xiàn)有人工巡視檢測效率低、準確率差、反應(yīng)速度慢的問題，也可解決現(xiàn)用專用軌道車無法對電力機車運行時接觸網(wǎng)中接觸線6、承力索4動態(tài)參數(shù)的實時檢測和對接觸線6和承力索4疲勞損傷精確評估的問題。