CN105873789B - 用于对触线进行磨损监视的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于力测量的并且用于借助于力测量***对触线（3）进行磨损监视的装置，所述装置具有以下特征：两个接触条（1a、1b），所述接触条在运行状态中相对于待监视的触线（3）直角地定向；以及两个连接横梁（2a、2b），所述连接横梁在运行状态中平行于所述待监视的触线（3）定向，其中，在所述两个连接横梁（2a、2b）的每个端部区段处各固定有棒形的力传感器（4a‑4d）并且所述棒形的力传感器（4a‑4d）中的每个沿着相应的连接横梁（2a、2b）的轴向方向延伸。
Description
技术领域
本发明涉及用于对触线（Fahrleitungen，有时称为滑接线）进行磨损监视的装置，所述触线用于电地运行的轨道车辆，所述轨道车辆具有带有接触条对的集电器。
背景技术
力（利用所述力使得集电器的接触条对对着触线被挤压）不仅影响所述触线的磨损而且影响所述接触条的磨损。通过测量压靠力并且专门地通过测量所述压靠力的短时间的改变能够推断出在所述触线处的或者在所述接触条处的损伤。
由现有技术已知用于测量所述压靠力的和用于监视所述磨损的不同的装置。在文件DE 102 49 896 B4中对该内容进行了解释。由此表明的是，使用具有电的应变测量片（DMS）的力传感器（Kraftsensor）能够导致问题，因为传感装置遭受在1.5kV和25kV之间的高压电势并且例如借助于电池来供给。在使用两个摩托车电池时应该能够达到大约24小时的运行持续时间。源自触线的能量获得对于该电的力测量技术而言是非常消耗的并且容易受干扰。因此，在文件DE 102 49 896 B4中提出，使用光纤布拉格光栅类型的传感器、接下来称作为FBG传感器，因为所述FBG传感器不被电的高压场所影响。然而，具有较高的准确性的FBG传感器的结构是困难的。一方面，薄的光学的光纤连同所述FBG传感器能够容易地在至少部分地被加载有待测量的力的构件处使用。然而，该方法方式导致低的测量准确性。专门地用于由金属箔制成的传统的DMS的变形体仅仅能够有条件地装备有FBG传感器，因为由于光学的光纤的在使用时要遵守的大的弯曲半径和高的弹性，使得FBG传感器的使用要求明显更多的空间。换句话说，在所述变形体处的用于FBG传感器的使用部位相比于针对电的、也就是金属的DMS的变形体必须明显更大面积地来构造，这总体上增大了所述变形体的体积。
在规定的使用领域中存在如下的要求，即由于使用的传感装置，使得在集电器处的空气阻力不允许升高多于5%。由现有技术变得已知的测量***或者是相对不准确的或者是过于体积庞大的、也就是说所述测量***沿着行驶方向具有过高的空气阻力。对沿着行驶方向的尽可能低的空气阻力的要求没有升格（erhoben）成能量节省。所述集电器如下地设计结构和校准，即使得其即使在高的行驶速度的情况下也不倾向于发生振动。机械的振动能够导致不能够控制的、增大的（aufschaukelnden）共振效果，所述共振效果损伤集电器或者甚至损伤触线。因为加装传感装置还引起关于集电器的流动特性的、也就是说空气阻力的改变，故规定了这种最大5%的极限值。
对于所述力测量***的另外的、原则上的要求是尽可能低的制造成本以及高的机械的牢固性。当例如所述触线结冰（vereist）时，所述变形体或者在其处使用的传感器不允许被损伤。为了满足该要求，由现有力测量和称量技术（Wägetechnik）已知，设置以机械的止挡的形式的过载保险。然而当所述过载保险没有气体动力学地集成到所述集电器的现存的结构元件中时，这种过载保险是体积庞大的并且由此附加地增大了所述空气阻力。然而，这种气体动力学的集成始终要求特殊结构并且因此是昂贵的。
由此，对高的测量准确性的、小的制造成本的和同时高的机械的牢固性的和小的气体动力学的阻力的要求难以能够实现。
发明内容
就此而言，本发明的任务在于，提供用于在行驶期间确定在集电器和触线之间的压靠力的力测量***，用以由此能够测定触线的磨损或者损伤。所述力测量***必须具有相对于过载（如所述过载在触线结冰时出现）的高的机械的牢固性。结构尺寸以及特别是沿着行驶方向的气体动力学的阻力应当是小的。
该任务利用下述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置来解决：用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置，其具有如下特征：
- 两个接触条，所述接触条在运行状态中相对于待监视的触线成直角地定向，
- 两个连接横梁，所述连接横梁具有第一端部区段和第二端部区段，所述连接横梁在运行状态中平行于所述触线定向并且向上被挤压，从而使得所述两个接触条以预确定的力对着所述触线被挤压，其中，
- 在所述两个连接横梁的每个端部区段处各布置有具有第一端部区段和第二端部区段的棒形的力传感器，在所述力传感器处布置有应变传感器，其中，棒形的力传感器包括第一力传感器、第二力传感器、第三力传感器以及第四力传感器，且所述连接横梁包括第一连接横梁和第二连接横梁，并且
- 所述第一和第二力传感器的第一端部区段与所述接触条连接，
- 所述第三和第四力传感器的第一端部区段与所述接触条连接，并且
- 所述第一力传感器的第二端部区段与所述第一连接横梁的第一端部区段连接，
- 所述第二力传感器的第二端部区段与所述第二连接横梁的第一端部区段连接，
- 所述第三力传感器的第二端部区段与所述第二连接横梁的第二端部区段连接，并且，
- 所述第四力传感器的第二端部区段与所述第一连接横梁的第二端部区段连接，其中，
- 所述第一和第四力传感器的纵向轴线沿着所述第一连接横梁的纵向轴线的方向延伸并且所述第二和第三力传感器的纵向轴线沿着所述第二连接横梁的纵向轴线的方向延伸。
所述装置具有如下的优点，即所述装置沿着轨道车辆的行驶方向具有特别小的空气阻力并且相对于冲击形（Stoßförmige）的过载是相对不敏感的。特别在触线结冰的情况下，所应用的变形体证实是非常牢固的。所达到的测量准确性比在如下结构中（在其中仅仅将应变传感器应用于已经存在的构件，由此仅仅能够相对不准确地检测实际上作用的力）明显更高。
在上述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置中，在所述接触条和所述棒形的力传感器（Kraftaufnehmern）之间各布置有板形的弹性元件。所述装置的该改进方案具有如下优点，即所述装置能够承受相对大的冲击形的负荷，而所述力传感器不会由于过载而被损伤。
在上述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置中，在所述连接横梁和所述棒形的力传感器之间各布置有板形的弹性元件。在此，这涉及相对于上述的装置的备选方案。
在上述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置中，不仅在所述接触条和所述棒形的力传感器之间而且在所述连接横梁和所述棒形的力传感器之间各布置有板形的弹性元件。所述装置的该改进方案具有如下优点，即所述装置还对于相对大的冲击形的负荷更加不敏感。
上述的实施方式能够被称作为最好的实施方式。
在上述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置中，所述力传感器具有光纤布拉格光栅传感器（FBG传感器），所述光纤布拉格光栅传感器对电磁的场不敏感。因为运动的电磁的场能够在测量电子装置中感应出电压，故这会影响测量准确性。这通过使用FBG传感器来防止，因为光学的信号不由于电磁的场所影响。尽管所述变形体由于上面描述的内容比具有金属箔DMS的变形体略微体积更大，然而所述变形体的棒形状结合沿着行驶方向的安装还是产生了理想的测量***。
在上述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置中，围绕在相应的棒形的力传感器和相应的连接横梁之间的连接的区域布置有由钢或者铝制成的、在一侧固定在所述连接横梁处的刚性的保护套。所述保护套的没有固定的一侧为了避免污染能够包含由塑料制成的密封件。所述保护套除了机械的保护之外还提供了相对于电磁的场的部分保护。
在上述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置中，所述刚性的保护套的直径如下地选择，即使得所述刚性的保护套的内部面作为过载止挡来作用。由此，更进一步改善了所述变形体相对于过载的机械的保护。
在上述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置中，围绕在相应的棒形的力传感器和相应的连接横梁之间的连接的区域布置有由不锈钢制成的波纹管，所述波纹管在两个端部处具有用于气密地（hermetischen）密封的区段。当力争良好的保护以防腐蚀和污染时，那么就能够偏好所述装置的这种改进方案。
附图说明
用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置的结构、功能和另外的优点接下来根据实施例结合示意性的附图来进一步解释：
图1示出了用于对触线进行磨损监视的装置的第一实施方式的透视的示意性的图示，
图2示出了用于对触线进行磨损监视的装置的第二实施方式的透视的示意性的图示，
图3a放大地示出了根据图2的实施方式的设有保护套的区段，
图3b放大地示出了根据图2的实施方式的设有波纹管的区段，
图4示出了源自现有技术的双集电器。
具体实施方式
如在图4中示出的那样，根据现有技术的双集电器具有两个接触条1a、1b和两个与所述接触条连接的连接横梁2a、2b，其中，在运行状态中，所述接触条1a、1b相对于触线3直角地定向并且所述连接横梁2a、2b平行于所述触线定向。借助于与所述连接横梁2a、2b联结的然而没有示出的按压杆，使得所述接触条1a、1b被压到所述触线3处。
4个向上指向的力箭头的箭头尖端朝没有示出的按压杆的联结点指向。
如图1示出的那样，在用于对触线进行磨损监视的装置的第一实施方式中，在两个连接横梁2a、2b的每个端部区段处各布置有平行于所述触线3、也就是沿着行驶方向延伸的棒形的力传感器4a-4d。由此，在行驶期间基本上仅仅所述棒形的力传感器4a-4d的相对小的端面，然而不是其明显更大的侧面引起气体动力学的行驶阻力。所述棒形的力传感器4a-4d通过板形的弹性元件5a1-5d1与两个接触条1a、1b连接并且通过板形的弹性元件5a2-5d2与两个连接横梁2a、2b连接。同样，所述板形的弹性元件5a2-5d2如下地定向，即使得仅仅其相对小的端面沿着行驶方向指向并且由此仅仅产生小的流动阻力。
板形的弹性元件5a1-5d1和5a2-5d2专门吸收侧向的冲击负荷并且由此防止，所述侧向的冲击负荷直接地传递到所述棒形的力传感器4a-4d上。这样的例如由于触线结冰或者更大的触线损伤而出现的冲击负荷能够在没有所述弹性元件存在的情况下使所述棒形的力传感器4a-4d过载并且由此使所述棒形的力传感器4a-4d损伤。
利用所述力测量***，在与配合的评估电子装置（Auswerteelektronik）进行信号技术地连接之后能够处理电的或者光学的测量信号，能够测量从所述接触条1a、1b施加到所述触线3上的力，其中，所述测量不仅在车辆的停止状态中而且在行驶期间来实现。
如图2和图3a示出的那样，围绕在相应的棒形的力传感器4a-4d、相应的板形的弹性元件5a1-5d1、5a2-5d2和相应的连接横梁2a、2b之间的连接的区域布置有由钢或者铝制成的、在一侧固定在所述连接横梁2a、2b处的刚性的保护套6a-6d。有利地，所述刚性的保护套6a-6d的直径如下地选择，即使得如果出现负荷（所述负荷会引起所述力传感器4a-4d的不允许地大的偏移以及由此所述力传感器4a-4d的损伤），那么所述刚性的保护套的内部面作为过载止挡来作用。为了确保所述刚性的保护套6a-6d的内部空间不受污染，使得保护套的没有固定的一侧设有没有示出的柔软弹性的（weichelastischen）密封件。所述柔软弹性的密封件例如能够是硅橡胶。
如图3b示出的那样，围绕在相应的棒形的力传感器4a-4d、相应的板形的弹性元件5a1-5d1、5a2-5d2和相应的连接横梁2a、2b之间的连接的区域布置有由不锈钢制成的波纹管7a-7d，所述波纹管在两个端部处具有用于气密地密封的区段。当需要所述力传感器的特别好的包装（Kapslung）时，这种实施方式优选地能够使用。
附图仅仅示出若干优选的实施方式。相应于附上的权利要求来实行的所有的同等价值的变型方案和改型方案由这些权利要求所覆盖。
Claims (8)
1.用于借助于力测量***对触线（3）进行磨损监视的装置，其具有如下特征：
- 第一接触条（1a）和第二接触条（1b），所述第一接触条和第二接触条在运行状态中相对于待监视的触线（3）成直角地定向，
- 两个连接横梁（2a、2b），所述连接横梁具有第一端部区段和第二端部区段，所述连接横梁在运行状态中平行于所述触线（3）定向并且向上被挤压，从而使得所述第一接触条（1a）和第二接触条（1b）以预确定的力对着所述触线（3）被挤压，其中，
- 在所述两个连接横梁（2a、2b）的每个端部区段处各布置有具有第一端部区段和第二端部区段的棒形的力传感器（4a-4d），在所述力传感器处布置有应变传感器，其中，棒形的力传感器（4a-4d）包括第一力传感器（4a）、第二力传感器（4b）、第三力传感器（4c）以及第四力传感器（4d），且所述连接横梁（2a、2b）包括第一连接横梁（2a）和第二连接横梁（2b），并且
- 所述第一和第二力传感器（4a、4b）的第一端部区段与所述第二接触条（1b）连接，
- 所述第三和第四力传感器（4c、4d）的第一端部区段与所述第一接触条（1a）连接，并且
- 所述第一力传感器（4a）的第二端部区段与所述第一连接横梁（2a）的第一端部区段连接，
- 所述第二力传感器（4b）的第二端部区段与所述第二连接横梁（2b）的第一端部区段连接，
- 所述第三力传感器（4c）的第二端部区段与所述第二连接横梁（2b）的第二端部区段连接，并且，
- 所述第四力传感器（4d）的第二端部区段与所述第一连接横梁（2a）的第二端部区段连接，其中，
- 所述第一和第四力传感器（4a、4d）的纵向轴线沿着所述第一连接横梁（2a）的纵向轴线的方向延伸并且所述第二和第三力传感器（4b、4c）的纵向轴线沿着所述第二连接横梁（2b）的纵向轴线的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置，其中，在所述第一接触条（1a）和第二接触条（1b）和所述棒形的力传感器（4a-4d）之间各布置有板形的弹性元件（5a1-5d1）。
3.根据权利要求1所述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置，其中，在所述连接横梁（2a、2b）的端部区段和所述棒形的力传感器（4a-4d）的端部区段之间各布置有板形的弹性元件（5a2-5d2）。
4.根据权利要求1所述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置，其中，在所述第一接触条（1a）和第二接触条（1b）和所述棒形的力传感器（4a-4d）的端部区段之间各布置有板形的弹性元件（5a1-5d1）并且在所述连接横梁（2a、2b）和所述棒形的力传感器（4a-4d）的端部区段之间各布置有板形的弹性元件（5a2-5d2）。
5.根据权利要求1所述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置，其中，所述棒形的力传感器（4a-4d）具有FBG传感器。
6.根据权利要求1所述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置，其中，围绕在相应的棒形的力传感器（4a-4d）和相应的连接横梁（2a、2b）之间的连接的区域布置有由钢或者铝制成的、在一侧固定在所述连接横梁（2a、2b）处的刚性的保护套（6a-6d）。
7.根据权利要求6所述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置，其中，所述刚性的保护套（6a-6d）的直径如下地选择，即使得所述刚性的保护套的内部面作为过载止挡来作用。
8.根据权利要求1所述的用于借助于力测量***对触线进行磨损监视的装置，其中，围绕在相应的棒形的力传感器（4a-4d）和相应的连接横梁（2a、2b）之间的连接的区域布置有由不锈钢制成的波纹管（7a-7d），所述波纹管在两个端部处具有用于气密地密封的区段。
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