本发明专利技术涉及一种借助于光纤的力传感器测量电动车辆尤其铁路电动车辆的滑接线与受电器之间压紧力的经改进的装置。为此在接触滑板（６）的基体（７）与滑板弓架框（７）之间或在接触滑板（６）的触履（８）与基体（７）之间节省空间地设两个力传感器，它们各包括一个轴向弹簧弹性但横向高刚性的并带有与之组合在一起的光纤反射传感器（１９）的变形体（１１）。变形体（１１）与压紧力等效的轴向变形借助于具有高分辨率、高精度和无干扰性的反射传感器（１９）检测，通过光纤并因而无电位地将信号发送给装置（２７），并在那里转换成与压紧力等效的信号（２８）或指令（２９）。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种如权利要求1和2前序部分详细定义的测量电动车辆尤其铁路电动车辆滑接线(Fahrdraht)与受电器之间压紧力的装置。当代高速铁路机车车辆的受电器在其受电器的接触滑板与滑接线之间的接触力应设计为主动调整的受电器，以便能与铁路车辆与滑接线之间的相对运动无关地为作用在受电器构件上取决于风和车辆速度的气动力和受电器、滑接线及固定滑接线的链形悬挂的振动特性找到并保持一种对于供电的品质和在滑接线与接触滑板之间的接触部位处的磨损而言的最佳状态。实际存在的接触力中由取决于车辆速度的作用在受电器构件上的气流引起的那部分力借助于测量可以确定并可为了一种规则的算法表示为参数函数，而确定由受电器和架空接触网设备的机械作用引起的压紧力F则需要一种装置，它尽可能邻近上述接触部位地确定此压紧力的大小及其作用点，并从处于高压(例如3kv直流电压；15kv或25kv交流电压)的测量地点将取决于压紧力的信号进一步传输给处于反电位的在车辆内部的计算设备。下面的说明中术语压紧力F应理解为在滑接线与接触滑板之间实际存在的接触力中由受电器及架空接触网设备(Oberleitungsanlage)的机械作用引起的那一部分。专利文件US 5115405 A介绍了一种此类用于确定滑接线与受电器之间实际接触力的装置。在那里，在接触滑板上装一光纤力传感器，它通过光导体(并因而电位隔离(Potentialgetrennt)并基本上与电与磁的干扰场无关地)与在车辆内部的装置连接，该装置向它发光并获得其取决于压紧力的信号。力传感器由光纤组成，它压紧在与滑接线接触的触履下面并弹簧弹性地固定在触履及其支架之间。作用在触履上的接触力导致此被固定的光纤变形和微弯，由此改变了它的光的传输特性。借助于此装置应识别在接触滑板与滑接线之间实际存在的接触力例如由于阵风引起的对上和/或下阈值的超越，以及借助于电-气动指令装置和气动式衰减均衡-调整机构修正压紧力。看来这种装置似乎适用于检测接触力阈值的超越或下降并发出信号。但是这种装置完全不适用于在规定的力范围内有效的接触力测量，这种测量例如是为了压紧力或实际存在的受电器接触力的主动控制所需要的。之所以不适用的原因是这种光纤力传感器只有很低的信号/噪声比以及不可能是一种有足够精度的连续的测量值确定装置。这种传感器不可能确定压紧力在接触滑板上的作用点。由于它沿触履的全长延伸，所以这种装置有大的空间尺寸和质量，这对于受电器的振动和气动特性都会有不利的影响。技术上的设计表现出对于这些在受电器装配、维修和运输时不可避免的负荷过分敏感。因为随着作用在光纤上机械负荷程度的变化改变了光传输特性与温度之间的关系，所以几乎不可能做到有效地补偿这种取决于温度的关系。这种力传感器的光纤受到的不断变换的机械负荷和变形限制了这种光纤传感器的使用寿命并因而不能保证此装置的工作可靠性。专利文件EP 0697304 A2公开了一种用于主动调整受电器压紧力的测量装置，其中在一个支承受电器头并装在一个可垂直移出的结构上的针式绝缘子(Stuetzisolator)下面或配属于触履地设一模拟测量的负荷传感器，它必须与另一些长度测量传感器配合工作，以便通过控制单元影响两个单独工作的垂直位移驱动装置。此负荷传感器应也能设计为使用光波导，有关其结构、布局和作用没有详细说明。至少在将此负荷传感器安置在针式绝缘子下面时在确定压紧力数值方面造成很大的困难，因为在接触部位与测量部位之间作用的风力和惯性力影响测量结果。由所画的图可看到的负荷传感器的尺寸来看似乎不可能将它装在触履附近，因为这样会对受电器的振动和气动特性造成不利的影响。采用这种负荷传感器不可能确定压紧力在接触滑板上的作用位置。在专利文件DE 195 18 123 C2中公开了对一种具有特殊光波导传感器的装置的详细说明，借助于此传感器在铁路技术的专业领域测量例如装配在轨道上的计轴器内的机械压力。这种传感器有一内管和与之同轴的外管，外管沿管长度方向分成两个互相不接触的半壳。一根光波导的玻璃纤维螺旋线状地在内管与外管/壳之间埋入一种弹性物质内，并当传感器受一侧机械压力负荷和两个外管-半壳彼此运动时产生一个在规定的弯曲半径范围内可逆的弯曲，由此可测量地衰减通过玻璃纤维的光信号。这种传感器结构复杂。它只适用于一种负荷方向，不能作为结构上自支承式的构件组合在受电器内，以及当机械过载时会损坏。传感器光纤交替的机械负荷和变形，降低了温度补偿措施的有效性，并同样导致限制使用寿命和工作可靠性。因此这种传感器看来不能用于其目的是为了受电器主动调整而测量在受电器上的压紧力。在专利文件DE 19540913 C1中建议了另一种用于可主动调整受电器的压紧力测量装置。在那里，一个力传感器应装在一个支承着接触滑板的减震支柱上，以及一个加速度传感器应装在一支承着两块平行接触滑板的单臂受电弓滑板弓架上。两个传感器的信号输入调节器进口，调节器操纵一些特殊的扭转致动器，后者围绕着单臂受电(器)(Halbscheren stromabnehmer)弓下臂杆与上臂杆之间的轴线布置，以及除了一般的受电器举升机构外还调整接触滑板在滑接线上的压紧力。根据附图可以认为，接触滑板在滑接线上的压紧力通过行程测量由减震支柱的弹性确定，或力传感器测量通过此减震支柱传递的力。存在的缺点是在传感器离滑接线与接触滑板之间真正的接触部位之间的距离比较远，因为作用在接触部位与该传感器之间的惯性力和风力都会影响测量结果以及可能造成失真的调整结果。在此文件中没有提供传感器的设计和工作原理。在法国杂志出版物“Delfosse，P；Sauvestre，BMeasurement ofcontact pressue between pantograph and catenary”(Revue Généraledes Chemins de Fer，Vol.1，NO.6，1983，Seiten 497-506)中介绍了一种测量压紧力的装置，它用于评定由滑接线与链形悬挂组成的架空接触网设备的状态并采用了一种特别设计的测量受电器，其中，两个彼此平行布置的接触滑板的每一个用一特殊的接触滑板代替，它们分别由两根弯梁支承，弯梁可借助于应变仪和电位测量确定由于施加在一端固定的弯梁上的扭矩引起的在每块接触滑板上作用的压紧力的大小及其作用点。这些装在受电器滑板弓架区内并处于高电位的传感器必须投入高额的设备性费用与其组合在车辆控制系统内的供电、信号处理和控制装置电位隔离，并采取特殊措施防电和磁的干扰场。所描述的力传感器的结构没有任何针对机械和大气影响的保护装置。这种装置在结构上进行调整以适合于已在工作中使用的受电器看来既复杂又昂贵，附加的弯梁结构的质量对受电器的振动和气动特性有不利的影响，所以具有此类传感器的这种装置未考虑运用于实际受电器接触品质的主动调整和测量。本专利技术的目的是专利技术一种此类装置的方案，它充分利用在先有技术中针对在高压条件下为了力的测量借助于光纤传输信号的光纤传感器通常可预期的以及针对某些光纤传感器所介绍的优点，与此同时避免它们的缺点。在这里这种装置的光纤传感器应布置为尽可能靠近受电器与滑接线之间实际的接触部位，并能在这些构件之间没有较大的相对位移的情况下直接测量它们之间的作用力。此方本文档来自技高网...
【技术保护点】
测量电动车辆尤其铁路电动车辆的滑接线与受电器之间压紧力的装置，有至少一个适用于确定滑接线与受电器的接触滑板之间压紧力的光纤传感器、有一个用于传感器控制和传感器信号处理的装置以及有一个与此连接用于电位隔离地信号传输的光纤装置，其特征在于：在接触滑板（６）的基体（７）和一个滑板架（滑板弓架框５）之间并且与其固定相连地设置两个弹簧弹性的变形体（１１），它们支承着接触滑板（６），并各在其中组合一个光纤反射传感器（１９），它检测等效于压紧力的变形体（１１）的变形并发信号给用于传感器控制和传感器信号处理的上述装置（２７），在该装置中所测得的变形转换成等效于压紧力的信号（２８）并从中导出或给出所要求的等效于压紧力变化的指令（２９）。
【技术特征摘要】
DE 1997-6-13 19725906.51.测量电动车辆尤其铁路电动车辆的滑接线与受电器之间压紧力的装置，有至少一个适用于确定滑接线与受电器的接触滑板之间压紧力的光纤传感器、有一个用于传感器控制和传感器信号处理的装置以及有一个与此连接用于电位隔离地信号传输的光纤装置，其特征在于在接触滑板(6)的基体(7)和一个滑板架(滑板弓架框5)之间并且与其固定相连地设置两个弹簧弹性的变形体(11)，它们支承着接触滑板(6)，并各在其中组合一个光纤反射传感器(19)，它检测等效于压紧力的变形体(11)的变形并发信号给用于传感器控制和传感器信号处理的上述装置(27)，在该装置中所测得的变形转换成等效于压紧力的信号(28)并从中导出或给出所要求的等效于压紧力变化的指令(29)。2.测量电动车辆尤其铁路电动车辆的滑接线与受电器之间压紧力的装置，有至少一个适用于确定滑接线与受电器的接触滑板之间压紧力的光纤传感器、有一个用于传感器控制和传感器信号处理的装置以及有一个与此连接用于电位隔离地信号传输的光纤装置，其特征为在接触滑板(6)的触履(8)与基体(7)之间设与两者固定连接的两个弹簧弹性的变形体(11)，它们支承着触履(8)，并各在其中组合一个光纤反射传感器(19)，它检测等效于压紧力的变形体(11)的变形并发信号给用于传感器控制和传感器信号处理的上述装置(27)，在该装置中所测得的变形转换成等效于压紧力的信号(28)并从中导出或给出所要求的等效于压紧力变化的指令(29)。3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为弹簧弹性的变形体(11)有和第一构件(滑板弓架框5或基体7)刚性相连的第一分体(12)、和第二构件(接触滑板6或触履8)刚性相连的第二分体(13)和连接这两个分体(12)和(13)的弹性装置(14)，后者允许分体(12)和(13)沿在分体(13)上作用的压紧力(F)的方向彼此相对地作与压紧力等效的运动；以及，光纤反射传感器(19)装在每个弹簧弹性的变形体(11)内并平行于它的运动方向定向。4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征为弹簧弹性的变形体(11)有和第一构件(滑板弓架框5或基体7)刚性相连的第一分体(12)、和第二构件...
【专利技术属性】
技术研发人员：沃纳布兰德，雷内布拉施科，奥拉夫莫伦豪尔，安德列亚斯卡古斯，
申请(专利权)人：戴姆勒克莱斯勒铁路系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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