[发明专利]光纤式受电弓顶升压力在线实时检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光纤传输原理的受电弓顶升压力在线检测技术，尤其涉及用于铁路机车或地铁车辆或动车组等的受电弓顶升压力检测技术，属于列车安全行驶监测领域。

背景技术

光纤应变传感器和光纤光纤加速度传感器的敏感核心为光纤光栅，利用光纤光栅的独特技术优势：1)抗电磁干扰、绝缘性，适合在强电磁干扰环境和高压电场环境下工作；2)抗环境腐蚀、抗湿度性，适合在野外条件下使用；3)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；4)寿命长、可靠性高，适合进行长期监测；5)传感信号适合远距离传输。

电气化铁路机车的受电弓为列车从输电网获取电力的导流部件，受电弓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，其接触压力的监测要求测量系统具有耐高压、抗电磁干扰、重量轻、适应野外环境的特点。

目前国内、国外开发的受电弓顶升压力的测量装置。均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(接触压力等于受电弓顶升压力)。无法实现实时对受电弓与接触网之间实时的压力值变化的检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是利用光纤加速度计和光纤应变传感器实现铁路机车或地铁车辆或动车组等的受电弓顶升压力实时测量，并通过测得的受电弓顶升压力，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，同时为弓网故障的分析提供数据支撑。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的光纤式受电弓顶升压力在线实时检测系统，包括受电弓碳滑板、弹性板、光纤应变传感器、碳滑板支架、光纤加速度计、羊角和信号处理单元。

光纤应变传感器用于测量弹性板的弹性应变，从而计算出断面力值F_d。

光纤加速度计用于测量受电弓所受惯性力值F_ine。

受电弓碳滑板和碳滑板支架通过弹性板支撑连接，光纤应变传感器粘贴于弹性板上，光纤加速度计安装于受电弓碳滑板下表面，信号处理单元与光纤应变传感器和光纤加速度计分别相连，信号处理单元用于采集光纤应变传感器的弹性应变和光纤加速度计所测惯性力值F_ine，并进行信号处理。顶升压力F_c根据公式：F_c=F_d+F_ine求出。

本发明的光纤式受电弓顶升压力在线实时检测系统的工作过程为：

当弹性板发生形变时，光纤应变传感器产生应变信号，通过信号处理单元解调处理得到断面力值F_d。当受电弓由于惯性产生垂直方向加速度时，光纤加速度计产生加速度信号，通过信号处理单元解调处理得到惯性力值F_ine。顶升压力F_c根据公式：F_c=F_d+F_ine求出。

根据所布设的各支光纤应变传感器所产生的应变信号值，可求出各受电弓碳滑板断面力值F_d的差值，进而可计算出受电弓碳滑板[1]的中心偏移和倾斜角度等指标。

有益效果

1、本发明安装于受电弓本体上，可随被测物体一起移动，实时、全程对受电弓碳滑板的顶升压力进行检测。

2、现场适应能力强：光纤应变传感器、光纤加速度计绝缘性好可耐高压、抗强电磁干扰、耐环境腐蚀，适合用于受电弓严酷工作条件，便于在线实时测量；

3、结构灵巧：光纤应变传感器、光纤加速度计结构轻巧，便于安装于对重量增加敏感的受电弓的弓头部位。

附图说明

图1为本发明光纤式受电弓顶升压力在线实时检测系统的结构图。

其中：1-受电弓碳滑板、2-弹性板、3-光纤应变传感器、4-碳滑板支架、5-光纤加速度计、6-羊角、7-信号处理单元。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例的光纤式受电弓顶升压力在线实时检测系统，包括受电弓碳滑板[1]、弹性板[2]、光纤应变传感器[3]、碳滑板支架[4]、光纤加速度计[5]、羊角[6]、和信号处理单元[7]。

光纤应变传感器[3]用于测量弹性板[2]的弹性应变，从而计算出断面力值F_d。

光纤加速度计[5]用于测量受电弓所受惯性力值F_ine。