CN115402110B - 智能监测且自适应调整的受电弓 - Google Patents

Abstract

本申请提供了智能监测且自适应调整的受电弓，包括升降机架和接触弓体，接触弓体包括控制座和对称设置于控制座前后两侧的两个安装座；安装座顶部开设有安装槽，安装槽内设置有两个转动辊，两个转动辊上套设有传送带，传送带外周环设有与接触网活动连接的连接环，连接环包括均匀排列的若干接触滑块，安装座底部设有与连接环连接的连接端子；控制座顶部设置有驱动座和从动座，安装座的两个转动辊贯穿安装槽侧壁且分别转动连接于驱动座、从动座靠近相应安装座的一侧，驱动座内设置有输出轴分别连接驱动座两侧转动辊的双轴电机，控制座顶部设有线缆轨迹检测机构。本申请自动检测并调整接触网与接触弓体的摩擦位置，保证连接环各部分与接触网均匀摩擦。

Description

智能监测且自适应调整的受电弓

技术领域

本申请涉及配电网技术领域，特别涉及智能监测且自适应调整的受电弓。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

由于接触网特殊的“Z”型布置方式，其在受电弓弓头上形成一定的横向移动范围，在列车运行过程当中，为保证列车具有稳定的动力来源，接触网需始终保证在该范围内与弓头可靠接触，这就要求弓头上的接触滑条的长度要大于接触网的横移距离，造成两端弓头的浪费。

随着高速动车组运行速度的提升，弓网***面临的工作环境愈加恶劣，尤其在沿海、路桥及风区运行时，强大的侧向风会使受电弓与接触网的横向偏移难以预测和估算。由此，造成接触网与弓头的接触滑条(一般为碳滑条)的摩擦不均匀，接触滑条部分区域摩擦和磨损剧烈，另外的部分(特别是两侧末端)可能较少与接触网接触，摩擦剧烈的区域容易发生疲劳破坏而引发接触滑条断裂等恶劣事故，造成巨大的经济损失及极大的负面影响，更换接触滑条时，只能整体更换又容易造成资源浪费。

发明内容

本申请为了解决上述问题提出了智能监测且自适应调整的受电弓，自动检测接触网与接触弓体的摩擦位置，并通过调整可循环位移的分体式接触滑条即连接环与接触网的接触位置，保证连接环各部分与接触网均匀摩擦，提高了安全系数，提升了接触滑条的利用效率。

本申请提供了智能监测且自适应调整的受电弓，包括升降机架和接触弓体，所述接触弓体包括控制座和对称设置于控制座前后两侧的两个安装座，所述控制座固接于升降机架顶部且通过固定支架连接于于两个安装座之间；所述安装座顶部开设有安装槽，所述安装槽内设置有两个转动辊，两个转动辊上套设有传送带，所述传送带外周环设有与接触网活动连接的连接环，所述连接环包括均匀排列的若干接触滑块，安装座底部设有与连接环连接的连接端子；所述控制座顶部设置有驱动座和从动座，安装座的两个转动辊贯穿安装槽侧壁且分别转动连接于驱动座、从动座靠近相应安装座的一侧，所述驱动座内设置有双轴电机，所述双轴电机的输出轴分别连接驱动座两侧转动辊，控制座顶部还设有线缆轨迹检测机构；控制座内还设有与升降机架、双轴电机、线缆轨迹检测机构电连接的控制器。

优选地，所述控制座、安装座、驱动座、从动座为绝缘壳体，所述转动辊为绝缘材质。

优选地，相邻接触滑块间设置有连接线缆，所述连接线缆嵌设于传动带内且两端分别连接于相邻接触滑块的底部。

优选地，所述连接端子包括设置于安装槽底部的连接碳刷，所述连接碳刷与连接环滑动连接。

优选地，所述安装槽底部开设有伸缩滑槽，所述连接碳刷滑动设置于所述伸缩滑槽，连接碳刷的底部和伸缩滑槽的底部连接有伸缩弹簧，连接碳刷的顶部和连接环滑动连接。

优选地，所述接触滑块的前后两端为一端宽、另一端窄的台阶结构，相邻接触滑块交错设置。

优选地，所述线缆轨迹检测机构包括对称设于控制座顶部的左右两侧的第一超声测距装置，两个第一超声测距装置的检测部设置于其相对端面且所述检测部倾斜朝上设置。

优选地，所述控制座底部开设有检测滑槽，所述线缆轨迹检测机构还包括设置于检测滑槽顶部的位移导轨，所述位移导轨的滑动块底部垂设有升降缸，所述升降缸的末端设置有第二超声测距装置，所述第二超声测距装置的检测部设置于其前部端面且倾斜朝向上方。

优选地，控制器控制线缆轨迹检测机构对接触弓体与接触网的摩擦进行实时监测，并对接触弓体进行调整，具体方法如下：

S101：所述第一超声测距装置对接触网线缆的位置进行检测，根据检测结果实时计算线缆与连接环的接触位置，将连接环均匀分成若干区段，统计线缆与连接环各个区段的接触时间；

S102：控制器基于控制策略控制所述双轴电机转动，带动所述传送带转动，调整传动带上各个接触滑块的位置，进而调整连接环与接触网的接触区段，所述控制策略为：连接环与接触网线缆的接触时间在各个区段平均分配。

优选地，控制器还可控制线缆轨迹检测机构对接触网线缆高度进行检测，具体方法如下：

控制器通过步骤S101实时获取接触网线缆的位置，根据接触网线缆的位置实时调整位移导轨上滑动块的位置，控制第二超声测距装置检测接触网线缆与第二超声测距装置之间的距离，进而计算线缆高度。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

(1)本申请通过将整体的接触滑条分成接触滑块的排列，再通过传送带带动其移动，从而实现了接触滑条即连接环的循环位移，再通过线缆轨迹检测机构自动检测接触网与接触弓体的摩擦位置，通过双轴电机驱动连接带运动进而带动连接环运动，保证连接环各部分与接触网均匀摩擦，提高了本申请使用过程中的安全系数，防止接触滑条断裂，提升了接触滑条的利用效率，节约了资源，同时，也延长了接触滑条的使用时间。

(2)本申请通过对称分布的第一超声测距装置对接触网线缆的位置进行实时检测，第一超声测距装置检测部设置于其相对端面且所述检测部倾斜朝上设置，使监测区域完全覆盖接触网运动轨迹，保证了对接触网线缆的位置检测的冗余和准确，防止漏检，非接触式检测也提高了检测过程中的安全性。

(3)本申请通过连接线缆使各个接触滑块之间电连接，防止各个接触滑块之间存在电位差导致接触滑块之间的微小缝隙释放电弧，同时，也便于通过连接碳刷与各个接触滑块连接取电，避免连接端子单独连接各个接触滑块造成的复杂接线。

(4)本申请通过台阶结构且交错设置的接触滑块，避免接触网线缆被夹持于两个接触滑块之间的缝隙，造成安全事故，提高了本申请使用的安全性。

(5)本申请还通过通过对称分布的第一超声测距装置对接触网线缆的位置进行实时检测，再根据接触网线缆的位置实时调整位移导轨上滑动块的位置，进而通过第二超声测距装置检测线缆高度，便于在线缆高度低于预设值时，及时通知列车控制***，便于及时消除接触网隐患。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本申请一种实施例的整体结构俯视图，

图2是本申请一种实施例的整体结构侧视图，

图3是本申请一种实施例的接触弓体俯视图，

图4是本申请一种实施例的接触弓体仰视图，

图5是本申请一种实施例的安装座剖视图，

图6是本申请一种实施例的安装座局部剖视图，

图7是本申请一种实施例的连接环结构示意图，

图8是本申请一种实施例的实施示意图一，

图9是本申请一种实施例的实施示意图二，

图10是本申请一种实施例的整体结构仰视图，

图11是本申请一种实施例的局部放大图。

图中：

1、基架，2、绝缘座，3、驱动转轴，4、安装横杆，5、下臂杆，6、上壁支架，7、拉杆，8、传动气缸，9、阻尼器，10、接触弓体，31、安装套筒，61、连接架，81、推杆，100、接触网；

101、控制座，102、安装座，103、传送带，104、接触滑块，105、驱动座，106、第一超声测距装置，107、转动辊，108、从动座，109、固定支架，110、连接端子，111、位移导轨，112、滑动块，113、升降缸，114、第二超声测距探头，1041、连接线缆，1101、连接碳刷，1102、伸缩弹簧。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本申请作进一步说明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

如图1至图11所示，本申请提供了智能监测且自适应调整的受电弓，包括升降机架和接触弓体10。

升降机架包括基架1，基架1底部设置有若干绝缘座2，基架1通过绝缘座2设置于车体顶部，基架1顶部左右两侧对称设置有连接凸块，两个连接凸块的相对端面之间转动设置有驱动转轴3，驱动转轴3上套设有安装套筒31，安装套筒31的外周设置有下臂杆5，下臂杆5的顶部末端铰接有上臂支架6，上臂支架6的后部末端铰接有拉杆7，拉杆7的末端铰接于基架1后侧，接触弓体10设置于上臂支架10的前侧末端，安装套筒31底部设置有两个平行的弧板，基架1的前侧内壁设置有驱动气缸8，驱动气缸8的输出轴末端设置有推杆81，推杆81的后侧末端铰接于两个弧板之间，基架1的左右侧壁之间相对于驱动转轴3后侧设置有安装横杆4，安装横杆4上设置有两个阻尼器9，所述阻尼器9的前侧末端连接于安装套筒31外周。

具体地，上臂支架6包括两个前后延伸的上臂杆，两个上臂杆之间由后至前设置有第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆，下臂杆5铰接于第二连接杆，拉杆7铰接于第一连接杆，接触弓体10设置于第三连接杆顶部。

驱动气缸8动作带动推杆81向后移动，进而带动驱动转轴3克服阻尼器9的弹力转动，进而带动由下臂杆5和上臂支架6组成的连杆组张开，进而带动接触弓体10上升，反之，驱动气缸8动作带动推杆81向前移动，进而带动驱动转轴3转动，进而带动由下臂杆5和上臂支架6组成的连杆组闭合，进而带动接触弓体10下降。

所述连接端子110连接于车载电路，控制器与列车控制***连接。

接触弓体10包括控制座101和对称设置于控制座101前后两侧的两个安装座102，控制座101通过连接架61固接于第三连接杆顶部且通过固定支架109连接于于两个安装座102之间，安装座102顶部开设有安装槽，安装槽内设置有两个转动辊107，两个转动辊107上套设有传送带103，传送带103外周环设有与接触网100活动连接的连接环，连接环包括均匀排列的若干接触滑块104，安装座102底部设有与连接环连接的连接端子110，控制座101顶部设置有驱动座105和从动座108，安装座102的两个转动辊107贯穿安装槽侧壁且分别转动连接于驱动座105、从动座108靠近相应安装座102的一侧，驱动座105内设置有双轴电机，双轴电机的输出轴分别连接驱动座105两侧转动辊107，控制座101顶部还设有线缆轨迹检测机构。

控制座101内还设有与双轴电机、线缆轨迹检测机构电连接的控制器，驱动气缸8与通过电磁阀与外部气路***连接，电磁阀与控制器电连接。

具体地，控制座101、安装座102、驱动座105、从动座108为绝缘壳体，转动辊107为绝缘材质,以隔离安装座102与控制座101，防接触网电流与控制座101内控制电路短接造成安全风险。

相邻接触滑块104间设置有连接线缆1041，连接线缆1041嵌设于传送带103内且两端分别连接于相邻接触滑块104的底部，连接端子110包括设置于安装槽底部的连接碳刷1101，连接碳刷1101与连接环滑动连接。

连接线缆1041使各个接触滑块104之间电连接，防止各个接触滑块104之间存在电位差导致接触滑块104之间的微小缝隙释放电弧，同时，也便于通过连接碳刷1101与各个接触滑块104连接取电，避免连接端子110单独连接各个接触滑块104连接造成的复杂接线。

优选地，安装槽底部开设有伸缩滑槽，连接碳刷1101滑动设置于伸缩滑槽，连接碳刷1101的底部和伸缩滑槽的底部连接有伸缩弹簧1102，连接碳刷1101的顶部和连接环滑动连接。

伸缩弹簧1102给予连接碳刷1101向上的推力，使连接碳刷1101与连接环抵触，防止因接触网摩擦导致的接触滑块磨损造成连接碳刷1101与连接环上的接触滑块104脱离。

优选地，如图7所示，接触滑块104的前后两端为一端宽、另一端窄的台阶结构，相邻接触滑块104交错设置，保证接触网100线缆移动至连接环顶部任意位置时，都存在接触滑块104与其接触，避免接触网100线缆掉落或被夹持于两个接触滑块104之间的缝隙，与接触滑块104脱离或者拉拽接触网100等造成安全事故。

具体地，线缆轨迹检测机构包括对称设于控制座101顶部的左右两侧的第一超声测距装置106，两个第一超声测距装置106的检测部设置于其相对端面且检测部倾斜朝上设置。

如图8所示，两个对称分布的第一超声测距装置106对接触网100电缆的位置进行实时检测，通过两个扇形扩散的超声发射区域使监测区域完全覆盖接触网100运动轨迹，保证了对接触网100电缆的位置检测的冗余和准确，防止漏检，非接触式检测也提高了检测过程中的安全性。

优选地，控制座101底部开设有检测滑槽，线缆轨迹检测机构还包括设置于检测滑槽顶部的位移导轨111，位移导轨111的滑动块112底部垂设有升降缸113，升降缸113的末端设置有第二超声测距装置114，第二超声测距装置114的检测部设置于其前部端面且倾斜朝向上方。

控制器通过第一超声测距装置106对接触网100线缆的位置进行检测，根据接触网100线缆的位置实时调整位移导轨111上的滑动块112运动至相应位置，再控制第二超声测距装置114对接触网100线缆与第二超声测距装置114的距离进行检测，根据升降缸113的升降距离确定第二超声测距装置114的位置，再根据第二超声测距装置114的倾斜角度即可计算接触网100线缆和第二超声测距装置114的相对高度，进而计算接触网100线缆实际的高度，当接触网100线缆实际高度低于预设高度范围时，控制器通知列车控制***，便于列车运维人员及时通知检修。

控制器通过电磁阀的通断控制驱动气缸8的充排气，进而控制推杆81前进或后退，进而带动驱动转轴3旋转，实现接触弓体10的升降，当接触弓体10与接触网100接触取电时，控制器通过线缆轨迹检测机构检测接触网100线缆相对于连接环的运动轨迹进行检测，将连接环均匀分成若干区段，统计线缆与连接环各个区段的接触时间，以连接环与接触网100线缆的接触时间在各个区段平均分配为原则调整连接环上各个接触滑块104的位置，调整方法为：控制器控制双轴电机转动，带动传送带103转动，进而调整传动带上各个接触滑块104的位置。

连接环与接触网100线缆的接触时间在各个区段平均分配即为使连接环各区段接触滑块104的磨损保持一致，控制器控制双轴电机转动调整接触滑块104位置的时间可为实时或非实时，实时调整的方法为：

控制器通过线缆轨迹检测机构检测到接触网100线缆在连接环任意一个或几个区段接触摩擦的时间到达预设时间范围T后，控制传送带103转动，使相邻的一个或几个区段的接触滑块104运动至接触网线缆的运动区域，循环更新与接触网100线缆接触的接触滑块，使各个区段的接触滑块104的磨损一致；

非实时调整的方法为：

由于列车基本运行在同一线路，当列车运行至线路的起点和终点时，控制传送带103转动，更换接触网100线缆的运动区域对应的连接环区段的接触滑块104，由于路程一致，所以每次与接触网100线缆接触的连接环区段的接触滑块104的磨损一致。

所述接触滑块104为碳滑块，所述控制器可为单片机，所述升降缸113可为电缸。

本申请还提供一种受电弓自适应监测和调整方法，具体方法如下：

S101：第一超声测距装置106对接触网100电缆的位置进行检测，根据检测结果实时计算线缆与连接环的接触位置，将连接环均匀分成若干区段，统计线缆与连接环各个区段的接触时间；

S102：控制器基于控制策略控制双轴电机转动，带动传送带103转动，调整传动带上各个接触滑块104的位置，进而调整连接环与接触网100的接触区段，控制策略为：连接环与接触网100线缆的接触时间在各个区段平均分配。

所述方法还包括对接触网100线缆高度进行检测，具体方法如下：

控制器通过步骤S101实时获取接触网100电缆的位置，根据接触网100电缆的位置实时调整位移导轨111上滑动块112的位置，控制第二超声测距装置114检测接触网100电缆与第二超声测距装置114之间的距离，进而计算线缆高度。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本申请的具体实施方式进行了描述，但并非对本申请保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本申请的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本申请的保护范围以内。

Claims (10)

1.智能监测且自适应调整的受电弓，包括升降机架和接触弓体(10)，其特征在于：所述接触弓体(10)包括控制座(101)和对称设置于控制座(101)前后两侧的两个安装座(102)，所述控制座(101)固接于升降机架顶部且通过固定支架(109)连接于于两个安装座(102)之间；

所述安装座(102)顶部开设有安装槽，所述安装槽内设置有两个转动辊(107)，两个转动辊(107)上套设有传送带(103)，所述传送带(103)外周环设有与接触网(100)活动连接的连接环，所述连接环包括均匀排列的若干接触滑块(104)，安装座(102)底部设有与连接环连接的连接端子(110)；

所述控制座(101)顶部设置有驱动座(105)和从动座(108)，安装座(102)的两个转动辊(107)贯穿安装槽侧壁且分别转动连接于驱动座(105)、从动座(108)靠近相应安装座(102)的一侧，所述驱动座(105)内设置有双轴电机，所述双轴电机的输出轴分别连接驱动座(105)两侧转动辊(107)，控制座(101)顶部还设有线缆轨迹检测机构；

控制座(101)内还设有与升降机架、双轴电机、线缆轨迹检测机构电连接的控制器。

2.根据权利要求1所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

所述控制座(101)、安装座(102)、驱动座(105)、从动座(108)为绝缘壳体，所述转动辊(107)为绝缘材质。

3.根据权利要求2所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

相邻接触滑块(104)间设置有连接线缆(1041)，所述连接线缆(1041)嵌设于传送带(103)内且两端分别连接于相邻接触滑块(104)的底部。

4.根据权利要求3所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

所述连接端子(110)包括嵌设于安装槽底部的连接碳刷(1101)，所述连接碳刷(1101)与连接环滑动连接。

5.根据权利要求4所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

所述安装槽底部开设有伸缩滑槽，所述连接碳刷(1101)滑动设置于所述伸缩滑槽，连接碳刷(1101)的底部和伸缩滑槽的底部连接有伸缩弹簧(1102)，连接碳刷(1101)的顶部和连接环滑动连接。

6.根据权利要求4所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

所述接触滑块(104)的前后两端为一端宽、另一端窄的台阶结构，相邻接触滑块(104)交错设置。

7.根据权利要求6所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

所述线缆轨迹检测机构包括对称设于控制座(101)顶部的左右两侧的第一超声测距装置(106)，两个第一超声测距装置(106)的检测部设置于其相对端面且所述检测部倾斜朝上设置。

8.根据权利要求7所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

所述控制座(101)底部开设有检测滑槽，所述线缆轨迹检测机构还包括设置于检测滑槽顶部的位移导轨(111)，所述位移导轨(111)的滑动块(112)底部垂设有升降缸(113)，所述升降缸(113)的末端设置有第二超声测距装置(114)，所述第二超声测距装置(114)的检测部设置于其前部端面且倾斜朝向上方。

9.根据权利要求8所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

控制器控制线缆轨迹检测机构对接触弓体(10)与接触网(100)的摩擦进行实时监测，并对接触弓体(10)进行调整，具体方法如下：

S101：所述第一超声测距装置(106)对接触网(100)电缆的位置进行检测，根据检测结果实时计算线缆与连接环的接触位置，将连接环均匀分成若干区段，统计线缆与连接环各个区段的接触时间；

S102：控制器基于控制策略控制所述双轴电机转动，带动所述传送带(103)转动，调整传动带上各个接触滑块(104)的位置，进而调整连接环与接触网(100)的接触区段，所述控制策略为：连接环与接触网(100)线缆的接触时间在各个区段平均分配。

10.根据权利要求9所述的智能监测且自适应调整的受电弓，其特征在于：

控制器还可控制线缆轨迹检测机构对接触网(100)线缆高度进行检测，具体方法如下：

控制器通过步骤S101实时获取接触网(100)电缆的位置，根据接触网(100)电缆的位置实时调整位移导轨(111)上滑动块(112)的位置，控制第二超声测距装置(114)检测接触网(100)电缆与第二超声测距装置(114)之间的距离，进而计算线缆高度。

Images