[發明專利]一種非接觸式弓網接觸力測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202011064048.0
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112213008A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 張金鑫;李想;熊昊睿;敬斌;黃鵬;秦朋
• 申請（專利權）人: 成都唐源電氣股份有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及軌道交通弓網關系檢測領域，特別是一種非接觸式弓網接觸力測量方法及裝置。本發明方法包括：獲取包含設置于碳滑板側面的第一靶標和設置于上框架頂管側面的第二靶標的目標圖像；從目標圖像中提取第一靶標對應的第一光條像素和第二靶標對應的第二光條像素，根據所述第一光條像素與第二光條像素的距離差計算第一位置的第一彈性力；根據杠桿原理由所述第一彈性力計算與第一位置同邊的第二位置的第二彈性力；將第一彈性力和第二彈性力的求和，加上慣性力和空氣動力作為弓網接觸力。本發明相比傳統的接觸式壓力和計算和多套靶標非接觸式壓力和計算顯著降低了設備成本。

技術領域

本發明涉及軌道交通弓網關系檢測領域，特別是一種非接觸式弓網接觸力測量方法及裝置。

背景技術

電力機車是通過受電弓滑板與接觸網導線間的滑動接觸而獲取電能的，當運動的受電弓通過相對靜止的接觸網時，接觸網受到外力干擾，于是在受電弓和接觸網兩個系統間產生動態的相互作用，弓網系統產生特定形態的振動。當振動劇烈時，可以造成受電弓滑板與接觸導線脫離接觸，形成離線，產生電弧和火花，加速電器的絕緣損傷，對通信產生電磁干擾，更嚴重的是直接影響受流，甚至會造成供電瞬時中斷，使列車喪失牽引力和制動力。而弓網之間接觸力過大時，雖可大大降低離線率，但接觸導線與受電弓滑板磨耗增大，使用壽命縮短。因此，良好的弓網關系是確保列車穩定可靠地受流的基本前提。

目前的弓網接觸力檢測多采用安裝接觸式壓力傳感器，接觸式的壓力傳感器會改變受電弓的整體結構，使得受電弓姿態發生變化，帶來較大的安全隱患，且對高壓側隔離帶來極為嚴格的安全保障要求，在運營車上很難滿足此類安裝要求。另外，JP2020034499A號日本專利文獻公開了一種非接觸式接觸力測量裝置，其通過對前后碳滑板兩端的內部彈簧上下分別設置1個條形靶標，共計4對條形靶標，再采用4組線陣拍攝裝置測量4個位置的彈性力，進而得到弓網接觸力。然而，該方式需要4組靶標及測量設備才能完成弓網接觸力測量，不利于節約成本，并且其成對的靶標分別位于弓頭內部彈簧的上下端，所測彈性力未完全反映弓頭縱向彈簧所產生的彈性力。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的問題和不足，本申請旨在于提供一種非接觸式弓網接觸力測量方法及裝置，通過一組靶標和線陣拍攝設備實現弓網接觸力的有效測量。

為實現上述發明目的，本申請的具體技術方案如下：

一種非接觸式弓網接觸力測量方法，包括：

步驟S1，獲取由設置于列車頂棚的豎向線陣相機拍攝的包含設置于碳滑板側面的第一靶標和設置于上框架頂管側面的第二靶標的目標圖像；所述第一靶標和第二靶標均靠近弓頭一側縱向彈簧處所在豎直面設置；

步驟S2，從所述目標圖像中提取所述第一靶標對應的第一光條像素和所述第二靶標對應的第二光條像素，根據所述第一光條像素與第二光條像素的距離差計算第一位置的第一彈性力；

步驟S3，將第一碳滑板等效為以弓網接觸點為支點的杠桿，根據杠桿原理由所述第一彈性力計算與所述第一位置同邊的第二位置的第二彈性力；

步驟S4，將所述第一彈性力和第二彈性力的求和值作為彈性力和；

步驟S5，將所述彈性力和加上垂向慣性力和空氣動力垂向分力作為弓網接觸力結果輸出。

弓網接觸力主要有彈簧力、慣性力和空氣動力組成，本發明采用分設于碳滑板側面和上框架頂管側面的一組靶標實現對單滑板弓頭彈簧力的測量。本領域人員應當理解，可規定弓網接觸力向下的方向為正，則彈簧力、慣性力和空氣動力取向下為正，向上未負，求和值為力向量的求和。