CN202501868U - 光纤光栅铁路接触网在线检测*** - Google Patents

光纤光栅铁路接触网在线检测*** Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种光纤光栅铁路接触网在线检测***，包括检测车、受电弓、传感器、工控计算机和显示器；所述检测***还包括光纤光栅解调仪，所述传感器包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅加速度传感器、光纤光栅温度传感器和光纤光栅位移传感器；所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、光纤光栅温度传感器的信号输出端和光纤光栅位移传感器的信号输出端通过光纤线与所述光纤光栅解调仪的输入端连接。本实用新型采用光纤光栅传感器代替原有的模拟传感器，传输速度快、传输损耗小、抗干扰能力强、测量精度高、可靠性能好，提高了***安全性能，而且安装灵活、便捷并减轻整个***的重量。

Description

光纤光栅铁路接触网在线检测***
技术领域
本实用新型涉及一种铁路接触网在线检测***，尤其涉及一种对铁路接触网参数采用光纤光栅传感器的光纤光栅铁路接触网在线检测***。
背景技术
铁路接触网是一种特殊形式的供电线路，它的任务是保证对电力机车提供可靠的不间断的电能。在电气化铁路的运营过程中必须进行一系列的接触网检测工作，以便及时发现隐患并克服存在的问题，保证良好的受流。现有的铁路接触网检查主要采用接触式检测，接触式检测实时性能好，能够同时测试接触线的几何参数和弓网接触的动力学参数，测试得到弓网接触压力动态曲线，能够详细刻画弓网接触运行的动态过程，较好的反应接触线的受流特性。
传统铁路接触网在线检测***包括检测车、受电弓、模拟传感器和工控计算机等设备，受电弓安装于检测车车顶，模拟传感器安装于受电弓上，工控计算机安装于所述检测车车内，模拟传感器的输出信号通过放大器以及模数转换电路处理后输出到工控计算机，具有以下缺陷：由于安装在受电弓上的测量设备均处于27千伏的高压和露天状态，高压端压力和加速度测试传感器均为模拟量，微弱的传感信号极易受受电弓离线等产生的瞬时高频高压脉冲干扰，难以捕捉有用的传感信号；高压端传感放大器存在温度漂移，微弱传感信号放大后受温度影响加剧；单片机信号处理易受瞬间脉冲干扰死机现象；高压端设备之间信号传输采用电缆连接，信号损耗大而且容易窜扰。这些都导致动力学测试参数误差增大，不能真实反映弓网情况。另外，由于传感器和传感器处理***都安装在受电弓上，大大增大了滑板的附加质量，***安全性降低；同时需要高低压隔离设备，导致高压***结构复杂，维护保养困难，成本较高。
发明内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种对铁路接触网参数采用光纤光栅传感器的光纤光栅铁路接触网在线检测***。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
本实用新型包括检测车、受电弓、传感器、工控计算机和显示器，所述受电弓安装于所述检测车车顶，所述传感器安装于所述受电弓上，所述工控计算机安装于所述检测车车内，所述工控计算机的视频信号输出端与所述显示器的信号输入端连接；所述检测***还包括光纤光栅解调仪，所述传感器包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅加速度传感器、光纤光栅温度传感器和光纤光栅位移传感器，所述光纤光栅应变传感器安装在所述受电弓的支持架上，所述光纤光栅加速度传感器安装在受电弓弓头侧面中心位置，所述光纤光栅温度传感器安装在所述受电弓本体上表面，所述光纤光栅位移传感器安装在所述受电弓下面的转轴上；所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、所述光纤光栅温度传感器的信号输出端和所述光纤光栅位移传感器的信号输出端通过光纤线与所述光纤光栅解调仪的输入端连接；所述光纤光栅解调仪的输出端与所述工控计算机的输入端连接。
进一步，所述光纤光栅应变传感器为四个，分别安装于所述受电弓的四个支持架上。
更进一步，所述光纤光栅应变传感器安装在弹性元件上形成受电弓压力测量模块，所述受电弓压力测量模块安装在所述受电弓的支持架上。
具体地，传感器与所述光纤光栅解调仪之间可以采用以下结构连接：所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、所述光纤光栅温度传感器的信号输出端和所述光纤光栅位移传感器的信号输出端通过一根所述光纤线串联连接后与所述光纤光栅解调仪的输入端连接。
传感器与所述光纤光栅解调仪之间也可以采用以下结构连接：所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、所述光纤光栅温度传感器的信号输出端和所述光纤光栅位移传感器的信号输出端分别通过各自独立的所述光纤线与所述光纤光栅解调仪的输入端并联连接。
传感器与所述光纤光栅解调仪之间还可以采用以下结构连接：所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、所述光纤光栅温度传感器的信号输出端和所述光纤光栅位移传感器的信号输出端通过所述光纤线以串联和并联混合的结构与所述光纤光栅解调仪的输入端连接。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型采用光纤光栅传感器代替原有的模拟传感器，安装在受电弓上的只有光纤光栅传感器和光纤线，高压端设备大大减少，受电弓的附加质量大大减轻，提高了***安全性能；
2、光纤线自身能够起到很好的高低压隔离作用，再不需要沉重的高低压隔离设备；
3、光纤在传光过程中，对波长没有影响，即不受弓网离线等产生的瞬时高频高压脉冲影响，抗电磁干扰能力强；
4、光纤光栅传感***中的光强起伏对传感量(波长)没有影响，即光纤光栅测量精度高，可靠性能好；
5、光纤线比普通电缆传输速度快、传输损耗小；
6、光纤光栅传感器不变非线性效应影响；
7、光纤光栅传感器联接方式多样化，可以串联、并联或者混联，接到光纤光栅解调仪上。
综上，本实用新型具有良好的实用性，是理想的铁路接触网在线检测***，其优越性是传统铁路接触网在线检测***无可比拟的，为铁路***的精准监测、安全管理打下了坚实的基础。
附图说明
附图是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如附图所示，本实用新型包括检测车、受电弓、四个光纤光栅应变传感器、光纤光栅加速度传感器、光纤光栅温度传感器和光纤光栅位移传感器、光纤光栅解调仪、工控计算机、显示器和速度传感器，受电弓安装于检测车车顶，四个光纤光栅应变传感器安装在弹性元件上形成受电弓压力测量模块，受电弓压力测量模块安装在受电弓的四个支持架上，光纤光栅加速度传感器安装在受电弓弓头侧面中心位置，光纤光栅温度传感器安装在受电弓本体上表面，光纤光栅位移传感器安装在受电弓下面的转轴上，受电弓、四个光纤光栅应变传感器、光纤光栅加速度传感器和光纤光栅温度传感器共同组成车顶高压部分，光纤光栅位移传感器为车顶低压部分；工控计算机安装于检测车车内，工控计算机的视频信号输出端与显示器的信号输入端通过数据线连接，工控计算机和显示器为车内设备；四个光纤光栅应变传感器的信号输出端、光纤光栅加速度传感器的信号输出端、光纤光栅温度传感器的信号输出端和光纤光栅位移传感器的信号输出端分别通过各自独立的光纤线与光纤光栅解调仪的输入端并联连接，光纤光栅解调仪的信号输出端与工控计算机的信号输入端通过网线连接，速度传感器的信号输出端与工控计算机的信号输入端通过电缆线连接；速度传感器安装于车轮上，为车下设备。
如附图所示，本实用新型的基本原理如下：通过对四个光纤光栅应变传感器的压力标定，测试接触网和受电弓接触时所产生的压力，按照四点接触压力的大小比例，可以模拟计算出拉出值大小。光纤光栅加速度传感器测量受电弓在运行过程中受到的冲击大小，即硬点。光纤光栅温度传感器对其它光纤光栅传感器因温度影响造成的***不稳定性进行温度补偿。光纤光栅位移传感器通过机械齿轮传动将直线位移测量转化为需要的角度测量，通过测量受电弓转轴的转角来量化接触线高度值。光纤光栅解调仪提供稳定的光源和对光纤光栅变化的光波进行实时解调，计算出光纤光栅传感器采集的传感量。工业控制计算机将光纤光栅解调仪传来的数据进行数字滤波处理、综合计算得出接触网检测需要的接触压力、拉出值、硬点、导线高度、速度等值，并将这些值显示、存储、打印出来。整套装置形成一个在线测量铁路接触网参数的现代化移动测量***，在铁路***管理、维护中发挥重要作用。

Claims (6)

1.一种光纤光栅铁路接触网在线检测***，包括检测车、受电弓、传感器、工控计算机和显示器，所述受电弓安装于所述检测车车顶，所述传感器安装于所述受电弓上，所述工控计算机安装于所述检测车车内，所述工控计算机的视频信号输出端与所述显示器的信号输入端连接；其特征在于：所述检测***还包括光纤光栅解调仪，所述传感器包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅加速度传感器、光纤光栅温度传感器和光纤光栅位移传感器，所述光纤光栅应变传感器安装在所述受电弓的支持架上，所述光纤光栅加速度传感器安装在受电弓弓头侧面中心位置，所述光纤光栅温度传感器安装在所述受电弓本体上表面，所述光纤光栅位移传感器安装在所述受电弓下面的转轴上；所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、所述光纤光栅温度传感器的信号输出端和所述光纤光栅位移传感器的信号输出端通过光纤线与所述光纤光栅解调仪的输入端连接；所述光纤光栅解调仪的输出端与所述工控计算机的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅铁路接触网在线检测***，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器为四个，分别安装于所述受电弓的四个支持架上。
3.根据权利要求1或2所述的光纤光栅铁路接触网在线检测***，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器安装在弹性元件上形成受电弓压力测量模块，所述受电弓压力测量模块安装在所述受电弓的支持架上。
4.根据权利要求1所述的光纤光栅铁路接触网在线检测***，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、所述光纤光栅温度传感器的信号输出端和所述光纤光栅位移传感器的信号输出端通过一根所述光纤线串联连接后与所述光纤光栅解调仪的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的光纤光栅铁路接触网在线检测***，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、所述光纤光栅温度传感器的信号输出端和所述光纤光栅位移传感器的信号输出端分别通过各自独立的所述光纤线与所述光纤光栅解调仪的输入端并联连接。
6.根据权利要求1所述的光纤光栅铁路接触网在线检测***，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器的信号输出端、所述光纤光栅加速度传感器的信号输出端、所述光纤光栅温度传感器的信号输出端和所述光纤光栅位移传感器的信号输出端通过所述光纤线以串联和并联混合的结构与所述光纤光栅解调仪的输入端连接。
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