[发明专利]弓网接触力杆式压力传感器及其测量弓网接触力的方法

说明书

本发明公开了一种弓网接触力杆式压力传感器，所述杆式压力传感器的主体是作为弹性体并可用于替换弓网系统中受电弓弓头转轴的实心细杆，所述实心细杆两端分别与弓头悬架和上框架的受力点之间各设有一段应变区，所述实心细杆一端端面上还设有与应变区相连的电压信号数据线。此外，本发明还提供了使用该杆式压力传感器测量弓网接触力的方法，该方法是采用杆式压力传感器替换受电弓中原有的弓头转轴，将承载与测力两大功能合二为一，在最大程度的减少对受电弓外形和结构的破坏的同时，达到准确测量弓网接触力的目的。

技术领域

本发明涉及轨道交通的检测技术领域，具体涉及弓网接触力杆式压力传感器及其测量弓网接触力的方法。

背景技术

受电弓是电力机车及动车组的重要取流装置，随着电气化铁路的发展，弓网耦合之间的矛盾和问题越来越突出，因此对受电弓工作状态的检测变得尤其重要。弓网接触力是判断受电弓受流状态的重要因素之一，能够准确测量出弓网之间的接触力具有重要的意义。

目前，国内外普遍采用的接触力测量方法是在受电弓弓头结构中串入测力传感器，并设计制作对应的工装组件进行固定。这种方法具有以下缺陷：(1)在弓头上安装测力传感器及其工装，破坏了弓头原有的结构；(2)为了留出安装传感器的空间，在有的情况下会将滑板加高，改变了滑板和托架之间的相对高度，这导致测量状态下与正常运行状态下高度有所不同，测量结果不够准确；(3)传感器和传感器工装较大程度增加了弓头重量；(4)有些情况下，为了安装测力传感器并使其受力，会不可恢复的破坏了原有的部件。对受电弓原有结构进行破坏或修改，致使受电弓动态性能发生变化，测得的接触力并非原弓的接触力。因此，欧标EN50317中对受电弓接触力进行了规定，需要一系列试验如振动试验、风洞试验等证明串入测力传感器并不会对原有受电弓造成过大的改变。

近一些年，国外有很多学者为克服对原受电弓的破坏和改变，进行了诸多尝试：欧洲学者对受电弓滑板进行分析，将应变片贴于滑板下方，通过测量滑板应变来获得受电弓的接触力，这种方法的精度还待提高；日本学者利用高速相机测量受电弓滑板和框架各点的运动轨迹，推导得到接触力，这种方式的测量精度满足欧洲标准EN50317的要求，达到了90％，这种方法在一定程度上减小对原受电弓的影响，但在测量精度或成本上并不能得到满意的效果。

发明内容

本发明的目的之一是为了提供一种弓网接触力杆式压力传感器，该杆式压力传感器安装于可替换受电弓中原有的弓头转轴，将承载与测力两大功能合二为一，在最大程度的减少对受电弓外形和结构的破坏的同时，达到准确测量弓网接触力的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

弓网接触力杆式压力传感器，所述弓网包括受电弓与接触网，而受电弓包括弓头，设置在弓头两端的弓头悬架，以及设置在弓头悬架下方的框架；所述框架包括上框架，设置在上框架下方两端的下框架，以及插入上框架中且两端分别与弓头悬架相连的弓头转轴；所述杆式压力传感器的主体是作为弹性体并用于替换受电弓中弓头转轴的实心细杆，所述实心细杆两端各设有一段相互对称的应变区，每段应变区均位于实心细杆与弓头悬架和上框架的受力点之间、且每段应变区内均设有应变片；所述实心细杆一端端面上还设有与两片应变片均相连的电压信号数据线；所述实心细杆两端各设有一个与弓头悬架连接用的连接装置；所述实心细杆两端还套接有与连接装置匹配、用于约束实心细杆水平移动并保护应变区的套筒。

进一步的，所述两个连接装置对称设置在实心细杆两端，每个连接装置均包括两个贯穿实心细杆上下面且间距在20～30mm的连接孔，以及设置在连接孔中的连接件。

优选的，所述连接件为螺栓。

进一步的，所述实心细杆外径与弓头转轴外径一致、实心细杆长度长于弓头转轴长度。

更进一步的，所述实心细杆中部套接有热缩管，实心细杆上、套接有热缩管的部位铣细了1～3mm，所述热缩管的外径不大于弓头转轴外径。