CN204101226U - 一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置 - Google Patents

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和敬涵
孟鑫
王小君
罗国敏
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Beijing Jiaotong University
China Railway Electrification Engineering Group Co Ltd
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Abstract

本实用新型属于接触网安全技术领域，具体涉及电气化铁路上的一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置。该装置由检测部分及后处理部分组成，检测部分为加速度传感器，安装于接触网坠砣上，且加速度传感器的应变方向垂直于坠砣的上表面；后处理部分由微处理器、显示单元组成，微处理器分别与显示单元、加速度传感器连接。该装置能够实时监测坠砣补偿式接触网的线索张力变化，间接得到接触网线索张力，最大限度地减少测量设备对接触网的安全影响，不影响铁路的安全运行，为接触网的安全运行提供保障；该装置可在接触网中既有的张力补偿器上加装完成，工程量小，并具有良好的通用性；结构简单、操作方便。

Description

一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置
技术领域
本实用新型属于接触网安全技术领域，具体涉及电气化铁路上的一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置。
背景技术
接触网线索架设在铁路上空，为电气列车提供电能。其线长点多，工作于恶劣的自然环境中，空间几何结构容易不稳定，这直接影响电气列车的受流质量和弓网***的安全性。接触网线索张力是控制接触网空间几何结构的重要参数，铁路检修人员通常采用“三点弯曲法”对线索张力F进行测量，如图1所示：将张力测量仪支撑架的挂轮卡A在被测张力的线索上，通过支撑架的加力轮B(手动、电动、液压)对线索施加一压力T，使线索在支撑架内产生一微小挠度,由于索两侧的索夹角a是固定的，因此根据F＝T/2(cos(a/2))，已知T可以得出线索的张力F。但此方法的问题张力测量仪必须要与接触线线索保持平行，因此检修人员必须通过高架才能准确地测量张力，非常不方便。张力测量仪的挂轮随着使用会有磨耗，也会产生误差。另外此种方法对于线索张力测量需要接触网断电，影响铁路运输，而且静态测量具有时限性，也无法对接触网线索断线做出实时判断和预报。
目前铁路运输日益繁忙，接触网安全性也越来越重要，研究一种能在不影响铁路运行的接触网线索张力实时监测及断线检测装置尤显重要。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种设备轻便小巧、操作简单易行、判断准确的用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
该装置由检测部分及后处理部分组成，检测部分为加速度传感器，安装于接触网坠砣上，且加速度传感器的应变方向垂直于坠砣的上表面；后处理部分由微处理器、显示单元组成，微处理器分别与显示单元、加速度传感器连接。
所述加速度传感器为振动压电式张力加速度传感器。
所述加速度传感器与微处理器之间通过A/D接口连接。
所述后处理部分还包括分别与微处理器连接的存储单元、通信单元、安全预警单元。
所述加速度传感器通过螺丝安装在不锈钢固定板上，不锈钢固定板固定在坠砣上。
所述坠砣的上表面设置沟槽，加速度传感器通过不锈钢固定板安装在坠砣上表面的沟槽内。
本实用新型的有益效果为：
(1)测量传感器属于高精度压电传感器，不容易受天气等外界因素影响，能够提高接触网线索张力测量精度；
(2)能够实时监测线索的张力变化，测量装置不用改变接触网结构，间接得到接触网线索张力，最大限度地减少测量设备对接触网的安全影响，不影响铁路的安全运行；
(3)该装置可在接触网中既有的张力补偿器上加装完成，工程量小，并具有良好的通用性；
(4)结构简单、操作方便。
附图说明
图1为“三点弯曲法”张力测量仪工作示意图。
图2为坠砣补偿式的接触网结构线索和坠砣受力示意图。
图3-1为加速度传感器在坠砣上的安装位置示意图。
图3-2为加速度传感器安装位置的剖面示意图。
图4为本实用新型的整体安装示意图。
图5为本实用新型的装置模块示意图。
图中标号：
A-挂轮卡，B-加力轮，1-坠砣，2-支柱，3-坠砣补偿绳，4-线索补偿绳，5-棘轮，6-加速度传感器，7-不锈钢固定板，8-微处理器，9-保护机箱。
具体实施方式
本实用新型提供了一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
张力补偿方式为坠砣补偿的接触网，其坠砣与线索末端通过补偿绳相连，线索张力变化时，坠砣会产生垂直方向的振动，测量出坠砣的振动加速度可间接求出线索的张力。另外，接触网正常运行时，线索张力波动一般在静止时张力的±5％之间，而且在长期运行中各线索间张力分布变化也是一个渐变的过程。当线索张力波动超过5％时，会存在安全隐患，应及时作出处理。通过测量和监测线索张力的变化，可以达到对线索安全检测的目的。
坠砣补偿方式的接触网的受力分析如图2所示。图2中，m为坠砣1的质量、g为重力加速度，a为坠砣振动加速度，线索张力计算方法由公式(1)和(2)表示：
F坠砣＝(mg-ma)     (2)
式中：F线索为线索张力，F坠砣坠砣拉力，R2为坠砣补偿绳3所在转动轮的半径，R1为线索补偿绳4所在转动轮的半径。
为了得到坠砣振动加速度a，设计了本实用新型所述的装置。
该装置由检测部分及后处理部分组成。如图4所示，检测部分为加速度传感器6，安装于接触网的坠砣1上，且加速度传感器6的应变方向垂直于坠砣1的上表面；后处理部分由微处理器8、显示单元、存储单元、通信单元、安全预警单元组成，如图5所示，微处理器8分别与显示单元、存储单元、通信单元、安全预警单元、加速度传感器6连接。后处理部分安装于保护机箱9内，保护机箱9固定于接触网的坠砣补偿结构的支柱2上。
加速度传感器6为振动压电式张力加速度传感器，加速度传感器6与微处理器8之间通过A/D接口连接。
加速度传感器6与坠砣1之间的具体安装方式如图3-1和图3-2，坠砣1的上表面设置沟槽，加速度传感器6带有M5型号的螺孔，通过螺丝垂直安装在不锈钢固定板7上，不锈钢固定板7上带有4个M5型号的螺孔，通过螺丝固定在坠砣1的插槽里面。
加速度传感器6通过不锈钢固定板7安装在坠砣1上表面的沟槽内。
微处理器8负责读取并计算加速度传感器6的测量数据；通信单元用于跟其他通信设备进行数据交换；显示单元用于将线索张力测量结果显示；安全预警单元，用于线索张力变化超过5％时，向上位机预警线索存在安全隐患。
加速度传感器6通过其信号线将坠砣1的振动信号传输到微处理器8，微处理器每隔0.02S采集一次加速度传感器6的数值。由于由图2已知线索张力F线索与坠砣振动加速度a有函数关系，计算出线索的张力，即可通过测量坠砣振动加速度a间接得出线索张力F线索。另外数据在存储单元可以进行存储，也可以通过显示输出单元进行显示，也可以通过通信单元与其他设备进行数据交换。另外，当同一根线索后测张力比前测张力减小大于等于5％时，安全预警单元给上位机预警线索存在安全隐患。

Claims (6)

1.一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置，由检测部分及后处理部分组成，其特征在于，检测部分为加速度传感器，安装于接触网坠砣上，且加速度传感器的应变方向垂直于坠砣的上表面；后处理部分由微处理器、显示单元组成，微处理器分别与显示单元、加速度传感器连接。 
2.根据权利要求1所述的一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置，其特征在于，所述加速度传感器为振动压电式张力加速度传感器。 
3.根据权利要求1所述的一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置，其特征在于，所述加速度传感器与微处理器之间通过A/D接口连接。 
4.根据权利要求1所述的一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置，其特征在于，所述后处理部分还包括分别与微处理器连接的存储单元、通信单元、安全预警单元。 
5.根据权利要求1所述的一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置，其特征在于，所述加速度传感器通过螺丝安装在不锈钢固定板上，不锈钢固定板固定在坠砣上。 
6.根据权利要求5所述的一种用于坠砣补偿方式的接触网线索张力监测装置，其特征在于，所述坠砣的上表面设置沟槽，加速度传感器通过不锈钢固定板安装在坠砣上表面的沟槽内。 
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