本发明专利技术涉及电气化铁路受电弓和接触网的动态检测问题。在实现对弓网接触压力检测的基础上，利用力传感器检测到的力与弓头弹簧变形大小有关，而加速度传感器检测到的弓头加速度与受电弓弓头位移无关的原理就可以判定接触网的硬点是由于导线硬弯造成的，还是线夹倾斜过大造成的。利用弓网接触压力波形的有规则变化还可以判定受电弓滑板上的沟槽。将机车晃动波形和动态拉出值超限波形对比就可以发现接触网动态拉出值超限是由于机车晃动引起的，还是接触网本身有问题。本发明专利技术还提供了一种利用感应电检测弓网拉弧的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气化铁路受电弓和接触网的动态检测问题。接触网是电气化铁路上的无备用设备。一旦出现故障，则需断电维修。维修时间稍长，就会造成大范围停车。受电弓接触网的动态匹配问题一直是影响电气化铁路安全的重要环节。为了及时发现弓网故障隐患，把故障消灭在萌芽之中，需要不间断地对接触网的状况进行检测。
技术介绍
伴随着电气化铁路的发展，弓网检测技术也在不断地发展。接触网的检测内容很多，但主要有2项1是接触网上的硬点2是动态拉出值超限。传统的接触网硬点检测方法是在受电弓的弓头上(或滑板上)安装加速度传感器，利用弓网撞击时的加速度来判定硬点。西南交大的弓网动态检测系统和目前各供电段普遍采用的接触网检测车，都是采用这种方法。这种方法能够在一定程度上对硬点进行检测。国际上先进的方法是利用接触压力判断硬点。如果接触压力出现明显的峰值，则说明接触网存在硬点。不过，这些检测设备还未能实现通过检测波形判定硬点类型的功能。本专利专利技术人在实现弓网接触压力检测的基础上，通过分析检测波形还发现利用接触压力波形和各传感器的波形进行对比分析，还可以进一步判明产生硬点的原因。这就是网上的硬点是由于接触导线的硬弯造成的，还是线夹倾斜过大与受电弓撞击造成的。我国沈阳铁路局从德国进口的接触网检测车不仅可以实现利用接触压力检测硬点的功能，而且可以实现利用接触压力检测拉出值的功能。该车还在检测车上安装了垂向加速度传感器，用于判明机车振动对弓网硬点和拉出值超限的影响。但是，未见有关机车晃动对接触网动态拉出值影响的报道。本专利专利技术人在实现利用接触压力检测动态拉出值的基础上，在机车上安装了垂向和横向两个传感器。通过分析检测波形发现机车的横向振动远比竖向振动强烈；机车的横向振动可能引起接触网的动态拉出值超限。弓网之间的拉弧检测一直是电气化铁路部门十分关心的课题。郑州铁路局机务处利用摄像的方法实现了拉弧的检测。但摄像的方法结构复杂，容易受到拍摄光线的影响。本专利专利技术人采用高压感应的方法具有方法简单，外界干扰小的特点。受电弓滑板沟槽检测一直是个空白。及时发现受电弓滑板沟槽，对于正确分析弓网故障原因，具有重要意义。本专利技术根据接触压力波形的变化情况能形象直观地判断受电弓滑板沟槽状况。
技术实现思路
本专利技术的任务之一是建立一种判定接触网硬点类型的方法。弓网接触压力的检测，需要利用安装在受电弓弓头下的力传感器和加速度传感器共同工作，并通过一定的算法来实现。当接触网上的硬点与受电弓滑板发生冲击时，弓网接触压力的波形上就会有明显的峰值。相应地，加速度传感器检测到的加速度波形和力传感器检测到的力波形也可能会有峰值。由于力传感器的峰值与弓头弹簧的压缩量相关，因此力的波形有峰值说明受电弓滑板有一个迅速向下压缩弓头弹簧的过程。能够产生这一现象的有两种情况一是接触网上有比较大的硬弯。二是遇到线岔，弓角发生擦线现象。借助于动态拉出值波形就可以将这二者进行区别。如果力传感器的力波形没有峰值，加速度波形有峰值，根据碰撞理论，说明撞击是在极短的时间内完成的，受电弓弓头来不及发生位移撞击即告结束。这种情况只有接触网上的线夹倾斜过大，受电弓滑板与线夹发生冲撞才有可能。本专利技术的任务之二是建立一种判定接触网动态拉出值超限原因的方法。接触网动态拉出值超过一定范围称为超限。如果接触网动态拉出值超限时机车有明显晃动，说明动态拉出值超限是由于机车晃动引起的。机车晃动的检测方法推荐使用陀螺仪，考虑到成本也可以使用加速度传感器。传感器的安装位置最好安装在机车顶部的受电弓底座上。如果机车没有明显的晃动，动态拉出值超限一般是由于接触导线偏离设计规范引起的。弯道上的动态拉出值超限，可能是由于轨道外轨抬高不符合标准引起的。本专利技术的任务之三是检测弓网之间的拉弧。利用弓网之间拉弧时受电弓上的电压剧烈变化的现象，在机车上安装能感应电压变化的传感器，如线圈之类的元器件，就能实现对弓网拉弧的检测。本专利技术的任务之四是检测受电弓滑板的沟槽。当受电弓滑板上有沟槽时，每当接触导线滑过沟槽，都会使受电弓滑板产生有规则的颤动。这种颤动会在接触压力波形上产生有规则的波动。通过观测接触压力波形就可以判断滑板上是否有沟槽。具体实施方式弓网接触压力和动态拉出值的检测需要在受电弓滑板的下方安装力传感器和加速度传感器。机车振动的检测需要在机车上安装能检测垂向和横向运动的传感器，最好使用陀螺仪。由于这种振动的检测目的主要是为了分析接触网的动态拉出值超限的原因。因此传感器的位置最好安装在受电弓底座上。图1至图3给出了典型的测试波形，并注明了分析结果。在这些图表中，1号力、2号力分别标明的是两个力传感器的测试波形。1号加、2号加分别标明的是受电弓弓头上的两个加速度传感器的波形。机车横显示的是机车顶部横向振动的加速度，也就是机车晃动时机车顶部的横向加速度。机车竖显示的是机车竖向振动的加速度。附图说明图1弓网检测典型波形之一黑线标记了该处接触网有硬点。接触压力为232N。同时2号力有峰值。加速度峰值不大，说明该处硬点为硬弯型。红线标记了动态拉出值超限。对应有机车大幅晃动。因此，该处拉出值超限是由于机车晃动造成的。图2弓网检测典型波形之二利用感应电的方法检测到的机车车过分相时弓网之间的拉弧。图3弓网检测典型波形之三2号力频繁出现有规则的震荡现象。说明在靠近2号力传感器的地方，滑板上有沟槽。黑线标记的接触网硬点部位力传感器的信号没有峰值，加速度传感器有峰值说明这些硬点是由于线夹倾角过大所致。权利要求本专利技术提供一种利用弓网接触压力、弓网冲击加速度和机车晃动综合评价弓网故障隐患，并判定弓网故障隐患原因的方法。这些方法包括1.接触网硬点类型判定方法。本方法的特征是利用接触压力峰值判定硬点，并通过安装在受电弓弓头上的力传感器检测到的力信号和加速度传感器检测到的加速度信号判定接触网硬点性质。如果产生硬点时力传感器的信号有峰值，加速度传感器的信号没有峰值，则说明这种硬点是由于接触网的接触导线有硬弯造成的；如果产生硬点时力传感器的信号没有峰值，而加速度传感器的信号有峰值则说明这种硬点是由于接触导线上的线夹倾斜过大，与受电弓滑板发生冲撞引起的；如果产生硬点时加速度传感器和力传感器的信号都有峰值，则说明接触导线上的硬弯是一种急弯。2.接触网动态拉出值超限原因判断方法。本方法的特征是首先在机车上安装可以检测机车横向振动或侧滚运动传感器，随时检测机车的晃动。然后利用接触导线相对于受电弓滑板中心的运动波形判断动态拉出值超限，并通过接触压力波形和机车晃动波形判断动态拉出值超限的原因。如果动态拉出值超限时机车晃动很大则说明接触网良好，路基有问题；如果动态拉出值超限时机车晃动幅不大，则说明接触网有问题。弯道上的动态拉出值超限还可能是外轨抬高不符合标准所至。如果动态拉出值超限时接触压力同时有峰值，则说明可能是线岔偏离标准或定位器线夹倾斜所致。3.弓网拉弧检测方法。弓网之间拉弧时会产生强烈的闪光，并使受电弓上的电压产生大幅波动。本方法的特征是通过检测电压波动的方式检测电弧。4.受电弓滑板沟槽动态检测方法。受电弓滑板上存在沟槽时，会使接触压力波形出现有规律的波动。本方法的特征是利用机车运行时弓网接触压力有规则的颤动判定受电弓滑板上的沟槽。5.权力要求1、2、3、4的共同特征是可以用同一套检本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术提供一种利用弓网接触压力、弓网冲击加速度和机车晃动综合评价弓网故障隐患，并判定弓网故障隐患原因的方法。这些方法包括：接触网硬点类型判定方法。本方法的特征是：利用接触压力峰值判定硬点，并通过安装在受电弓弓头上的力传感器检测到的力 信号和加速度传感器检测到的加速度信号判定接触网硬点性质。如果产生硬点时力传感器的信号有峰值，加速度传感器的信号没有峰值，则说明这种硬点是由于接触网的接触导线有硬弯造成的；如果产生硬点时力传感器的信号没有峰值，而加速度传感器的信号有峰值则说明这种硬点是由于接触导线上的线夹倾斜过大，与受电弓滑板发生冲撞引起的；如果产生硬点时加速度传感器和力传感器的信号都有峰值，则说明接触导线上的硬弯是一种急弯。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李丰良，李敏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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