CN208333723U - 光纤式受电弓滑板监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光纤式受电弓滑板监测装置，包括受电弓滑板，其中，所述的装置包括光纤传感器模块、信号处理模块，所述的光纤传感器模块嵌入于所述的受电弓滑板内部，所述的光纤传感器模块与所述的信号处理模块相连接。采用该种结构的光纤式受电弓滑板监测装置通过所述的光纤式受电弓滑板监测装置中的光纤传感器模块检测并采集所述的受电弓滑板的状态参数，并将状态参数传送至所述的信号处理模块进行分析，可以通过信号处理模块得到分析后的结果，直观的看出受电弓滑板的状态，且光纤传感器模块嵌入于所述的受电弓滑板内部，使该装置使用寿命更长，稳定性更高，适用范围广泛。

Description

光纤式受电弓滑板监测装置

技术领域

本实用新型涉及列车安全行驶监测领域，尤其涉及用于铁路机车或者地铁车辆等碳滑板接触力监测技术，具体是指一种光纤式受电弓滑板监测装置。

背景技术

电气化铁路机车的受电弓滑板是列车从输电网获取电力的导流部件，其中，受电弓碳滑板由于其良好的特性，逐渐成为主流的受电弓滑板，故这里以受电弓碳滑板进行举例说明，铁路机车或地铁车辆或动车组的受电弓碳滑板与输电网的良好接触是决定着列车能否获得足够的牵引动力并安全可靠运行的核心问题，其接触力的监测要求测量装置具有耐高压、抗电磁干扰、重量轻、适应野外环境等特点。

目前国内、外开发的受电弓碳滑板的测量装置，一种方式为采用固定于接触网上的压力传感器对低速通过的受电弓进行接触压力测量。无法对受电弓碳滑板与接触网之间实时的压力值变化，进行实时、全程、动态的监测。另一种为表面胶粘固定方式。可靠性、稳定性不高，无法解决长期、实时的监测。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种可靠性好、稳定性高、能够长期、实时的监控受电弓碳滑板状态的光纤式受电弓滑板监测装置。

为了实现上述目的，本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置具有如下构成：

该光纤式受电弓滑板监测装置，包括受电弓滑板，其主要特点是，所述的装置包括光纤传感器模块、信号处理模块，所述的光纤传感器模块嵌入于所述的受电弓滑板内部，所述的光纤传感器模块与所述的信号处理模块相连接。

较佳地，所述的受电弓滑板为受电弓碳滑板，该受电弓碳滑板包括碳条、铝托架、两个羊角，所述的光纤传感器模块密封并嵌入于所述的碳条，且所述的光纤传感器模块安装于所述的碳条与铝托架之间，两个所述的羊角分别设于所述的碳条两侧，且两个所述的羊角分别与所述的碳条及铝托架相连接。

更佳地，所述的光纤传感器模块包括光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器，所述的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器串接，所述的信号处理模块分别与所述的光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器相连接。

更进一步的，所述的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器的数量均至少为一个。

更进一步的，所述的光纤光栅应变传感器的数量为三个，且三个所述的光纤光栅应变传感器串接，并且各个所述的光纤光栅应变传感器均匀的嵌入所述的于所述的碳条。

较佳地，所述的光纤传感器模块通过光缆与所述的信号处理模块相连接。

采用该光纤式受电弓滑板监测装置，通过所述的光纤式受电弓滑板监测装置中的光纤传感器模块检测并采集所述的受电弓滑板的状态参数，并将状态参数传送至所述的信号处理模块进行分析，可以通过信号处理模块得到分析后的结果，直观的看出受电弓滑板的状态，且光纤传感器模块嵌入于所述的受电弓滑板内部，使该装置使用寿命更长，稳定性更高，该装置适用范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置的结构主视图。

图2为本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置的结构仰视图。

附图标记

1 碳条

2 铝托架

3 光纤光栅应变传感器

4 光纤光栅温度传感器

5 光缆

6 羊角

7 信号处理模块

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例再进行进一步的描述。

在该实施例中，本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置的基本结构如图1、图2所述，图1为本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置的结构主视图，图2为本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置的结构仰视图。

该光纤式受电弓滑板监测装置，包括受电弓滑板，其中，所述的装置包括光纤传感器模块、信号处理模块7，所述的光纤传感器模块嵌入于所述的受电弓滑板内部，所述的光纤传感器模块与所述的信号处理模块7相连接。

在上述实施例中，所述的受电弓滑板为受电弓碳滑板，该受电弓碳滑板包括碳条1、铝托架2、两个羊角6，所述的光纤传感器模块密封并嵌入于所述的碳条1，且所述的光纤传感器模块安装于所述的碳条1与铝托架2之间，两个所述的羊角6分别设于所述的碳条1两侧，且两个所述的羊角6分别与所述的碳条1及铝托架2相连接。

在上述实施例中，所述的光纤传感器模块包括光纤光栅应变传感器3及光纤光栅温度传感器4，所述的光纤光栅应变传感器3与光纤光栅温度传感器4串接，所述的信号处理模块7分别与所述的光纤光栅应变传感器3及光纤光栅温度传感器4相连接。

在上述实施例中，所述的光纤光栅应变传感器3与光纤光栅温度传感器4的数量均至少为一个。

在上述实施例中，所述的光纤光栅应变传感器3的数量为三个，且三个所述的光纤光栅应变传感器3串接，并且各个所述的光纤光栅应变传感器3均匀的嵌入所述的于所述的碳条1。

在上述实施例中，所述的光纤传感器模块通过光缆5与所述的信号处理模块7相连接。

总体而言，在上述实施例中的光纤式受电弓滑板监测装置为一种涉及基于光纤传输原理的受电弓碳滑板接触力在线监测技术的装置。

光纤传感是目前快速发展的新型传感技术，而光纤应变传感器和光纤温度传感器的敏感元件为光纤光栅，其具有绝缘性好、抗电磁干扰、耐环境腐蚀、灵敏度高、传输距离长等优点；可以采用波分复用技术，一根光纤可以串接多个光纤光栅传感器，重量轻、布线简洁、结构灵巧，适合在复杂安装条件下使用；可靠性高、寿命长、适合进行长期监测。并且传感信号适合长距离传输。

故在本实用新型中，将光纤传感融入到了受电弓滑板监测领域中，成为本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置。

在上述实施例中，本实用新型解决的技术问题一是利用光纤光栅传感器(即光纤传感器模块)实现铁路机车或地铁车辆或动车组等的受电弓碳滑板接触力实时全程动态测量，并通过测得的受电弓碳滑板接触力，调整受电弓升降，以保证列车获得足够的牵引动力并安全可靠的运行，可为自动降弓和受电弓碳滑板的更换提供依据，同时为弓网关系的分析提供数据支撑。二是解决光纤光栅传感器的安装固定方式，即采用嵌入式密封固定方法，与碳滑板集成与一体。

上述实施例中的本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置运作原理如下：

本实施例中的一种光纤式受电弓滑板监测装置，包括碳条1、铝托架2、光纤光栅应变传感器3、光纤光栅温度传感器4、光缆5、两个羊角6和信号处理模块7。

光纤光栅应变传感器3用于测量碳条1的实时弹性应变，从而以此为依据计算出弓网与碳滑板的接触力值F1。

光纤光栅温度传感器4用于测量碳条1的实时温场，从而以次为依据计算出碳滑板运行时的实时温度值T1。

受电弓碳滑板由顶部的碳条1、铝托架2、羊角6等组成连接，光纤光栅应变传感器3采用密封并嵌入于碳条1上，同时串接光纤光栅温度传感器4，并安装于碳条1与铝托架2之间，集成于一体。信号处理单元与光纤光栅应变传感器3和光纤光栅温度传感器4相连，并进行信号处理。

当弓网与碳滑板之碳条1接触运行时，会使碳条1发生形变，从而光纤光栅应变传感器3更能直接的、及时的产生应变信号，通过信号处理单元解调处理得到实时接触力值F1。当受电弓由于与碳滑板之碳条1接触运行时，会使碳条1有温度变化，从而光纤光栅温度传感器4产生温度信号，通过信号处理单元解调处理得到实时温度值T1。根据布设在两端的光纤光栅应变传感器3所产生的应变信号值，以及光纤光栅温度传感器4所产生的温度信号值，可求出受电弓碳滑板的接触力，以及所反映出来的温度值，进而可计算出受电弓碳滑板与弓网的接触力和中心偏移等指标。同时，通过密封、且嵌入式安装固定方法，可以保证光纤光栅应变传感器3和光纤光栅温度传感器4长时期、高可靠、稳定的动态实时采集数据并监测。

其有益效果为：

1.本实用新型安装于受电弓碳滑板本体上，是采用一种密封、且嵌入式的安装。可随被测物体一起移动，实时、全程、长期对受电弓碳滑板的实时监测。

2.本实用新型现场适应能力强：光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器，均具备绝缘性好，耐高压，抗电磁干扰，耐环境腐蚀，适合用于受电弓严酷的工作条件，便于在线实时测量。

3.结构灵巧：光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器结构轻巧，便于安装于对重量增加敏感的受电弓碳滑板部位。同时，其尺寸也可根据碳滑板尺寸以及不同场合的碳滑板而进行灵活设定制作。

4.便于维护：利用多芯光纤连接器，将光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器串接，便于现场维护和更换。

从图1及图2中可以看出，本实施例为一种光纤式受电弓滑板监测装置，包括碳条、铝托架、光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光缆、羊角、信号处理单元。

光纤光栅应变传感器用于测量碳条的弹性应变，从而计算出弓网与碳滑板的接触力值F1。

光纤光栅温度传感器用于测量碳条的实时温场，从而计算出碳滑板运行时的实时温度值T1。

碳条是通过粘结层来粘合在铝托架上，光纤光栅应变传感器，光纤光栅温度传感器采用密封、且嵌入于碳条，并安装于其表面。然后，再将铝托架运用常规工艺与碳条粘结集成于一体。信号处理单元通过光缆与光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器相连，信号处理单元用于采集光纤光栅应变传感器的弹性应变和光纤光栅温度传感器的温度值，并进行信号处理。

本实用新型的一种光纤式受电弓滑板监测装置的工作过程为：

当弓网与碳滑板之碳条接触运行时，会使碳条发生形变，从而光纤光栅应变传感器更能直接的产生应变信号，通过信号处理单元解调处理得到实时接触力值F1。当受电弓由于与碳滑板之碳条接触运行时，会使碳条有温度变化，从而光纤光栅温度传感器产生温度信号，通过信号处理单元解调处理得到实时温度值T1。

根据布设在碳条上的光纤光栅应变传感器所产生的应变信号值，以及光纤光栅温度传感器所产生的温度信号值，可求出受电弓碳滑板的接触力F1，以及所反映出来的温度值T1，进而可计算出受电弓碳滑板与弓网的长期、实时的接触力和中心偏移等指标。

采用该光纤式受电弓滑板监测装置，通过所述的光纤式受电弓滑板监测装置中的光纤传感器模块检测并采集所述的受电弓滑板的状态参数，并将状态参数传送至所述的信号处理模块进行分析，可以通过信号处理模块得到分析后的结果，直观的看出受电弓滑板的状态，且光纤传感器模块嵌入于所述的受电弓滑板内部，使该装置使用寿命更长，稳定性更高，该装置适用范围广泛。

本实用新型的光纤式受电弓滑板监测装置技术方案中，其中所包括的各个功能模块和模块单元均能够对应于集成电路结构中的具体硬件电路，因此仅涉及具体硬件电路的改进，硬件部分并非仅仅属于执行控制软件或者计算机程序的载体，因此解决相应的技术问题并获得相应的技术效果也并未涉及任何控制软件或者计算机程序的应用，也就是说，本实用新型仅仅利用这些模块和单元所涉及的硬件电路结构方面的改进即可以解决所要解决的技术问题，并获得相应的技术效果，而并不需要辅助以特定的控制软件或者计算机程序即可以实现相应功能。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种光纤式受电弓滑板监测装置，包括受电弓滑板，其特征在于，所述的装置包括光纤传感器模块、信号处理模块，所述的光纤传感器模块嵌入于所述的受电弓滑板内部，所述的光纤传感器模块与所述的信号处理模块相连接。

2.根据权利要求1所述的光纤式受电弓滑板监测装置，其特征在于，所述的受电弓滑板为受电弓碳滑板，该受电弓碳滑板包括碳条、铝托架、两个羊角，所述的光纤传感器模块密封并嵌入于所述的碳条，且所述的光纤传感器模块安装于所述的碳条与铝托架之间，两个所述的羊角分别设于所述的碳条两侧，且两个所述的羊角分别与所述的碳条及铝托架相连接。

3.根据权利要求2所述的光纤式受电弓滑板监测装置，其特征在于，所述的光纤传感器模块包括光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器，所述的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器串接，所述的信号处理模块分别与所述的光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器相连接。

4.根据权利要求3所述的光纤式受电弓滑板监测装置，其特征在于，所述的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器的数量均至少为一个。

5.根据权利要求4所述的光纤式受电弓滑板监测装置，其特征在于，所述的光纤光栅应变传感器的数量为三个，且三个所述的光纤光栅应变传感器串接，并且各个所述的光纤光栅应变传感器均匀的嵌入所述的于所述的碳条。

6.根据权利要求1所述的光纤式受电弓滑板监测装置，其特征在于，所述的光纤传感器模块通过光缆与所述的信号处理模块相连接。