[发明专利]非接触检测机车受电弓特性参数的方法

说明书

本发明公开了一种非接触检测机车受电弓特性参数的方法，包括：先在受电弓底架上固定安装其感应范围覆盖弓网触点的光纤测温传感器；在弓网触点温度非接触检测中，温度采集模块实时采集列车运行时弓网触点的温度，进行环境温度背景降噪处理,将获取的弓网接触点温度输送闭环调节模块；基于受电弓检测系统触点温度非接触检测，获得表征弓网动态接触力，弓网跟随、受流特性的受电弓与接触网触点温度，与预先建立的触点温度‑触点耦合度参数表比对，以比对结果计算调节曲线和选择控制策略；参数上报模块将调节过程数据、设备故障等信息上报车载行车安全监控系统。采用该方法，投资成本小，自动化程度高，实时性好，检测可靠。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，涉及一种受电弓关键特性参数的在线动态自动检测技术和车顶关键部件。具体涉及非接触检测电力机车受电弓特性参数的方法。用于动车组的受电弓和车顶设备检测。

背景技术

轨道交通是一种容量较大、运送速度较快的交通方式，列车的供电系统大部分采用接触网设备系统；电气化铁路的供电系统采用高架电缆的方式，接触网设备是在电气化铁道中沿钢轨上空架设的，供受电弓取电的高压输电线，主要由安装在列车上的受电弓与接触网导线构成供电回路，为列车提供运行所需电能。机车受电弓是电气化铁路电力机车从接触网上受取电流的装置，从接触网导线上受取电流，供机车使用。受电弓是动车组安全运行的关键部件，是动车组通过受电弓接触网获取能源并传递能源的唯一部件。高速电气化铁路的弓网系统，需要有跟随特性好、工作性能稳定的受电弓。受电弓是一个弹性结构装置，与接触网保持一定的接触压力，使弓网受流特性好，离线少，磨损小。受电弓状态的好坏直接影响到列车的安全、可靠运行，其故障甚至可能造成运输中断。由于机车受电弓一直处于高速运动状态中，受其结构影响，容易在运行过程中发生各种故障。受电弓出现的任何轻微损伤，如果不及时发现，将会使损伤不断扩大，最终导致弓网故障；另一方面，接触网若出现轻微问题，也可能造成受电弓的损伤。通过对受电弓的实时监测，可以及时、准确地发现接触网出现问题的区域，这将有利于对接触网进行及时的维护、检修。因此，如果能够对受电弓进行实时准确的监测，将会极大程度地减少受电弓故障发生的概率。

弓网系统运行服役性能下最为实质的表现就是弓网动态受流性能，同时，在对弓网动态受流性能的优势和劣势分析的过程中，很好地呈现出弓网系统运行服役性能的高低。弓网正常运行时将保持平衡，但有一定波动，波动时接触点电阻增大，温度将比正常时高；而波动异常变大、出现异常燃弧时接触点温度将快速上升。受电弓材质状态劣化（如疲劳损伤、刮弓、裂纹、磨损）；弓网张力不正常等，导致与接触网接触不良，接触点电阻增大，温度异常上升，直接影响弓网受流特性。所以，弓网接触点1的温度是能够表征接触点弓网张力、耦合度的变化。由于受电弓和触网关系紧密，任意一个故障都可能会导致严重后果。比如异常温度下，受电弓由于燃弧、断裂、裂纹、偏磨等现象时，温度将超过100℃，出现燃弧时温度将达140℃，甚至更高。即温度高限时，表征弓网张力变小、接触点电阻增大，温度上升，即将引起弓网触点燃弧的耦合临界点；温度低限时，表征弓网张力变大、接触点耦合过紧，但会导致弓头与接触线摩损加剧，长此影响弓头与接触线使用寿命。温度变化形式：正常运行时将保持平衡但有一定波动，材料磨损时温度将比正常时高，但平衡，而异常燃弧时温度将快速上升（需经实际测试或运维人员提供原始数据）。受电弓疲劳损伤、刮弓；碳滑板变形、裂纹、缺损、偏磨、与接触网接触不良；升降弓压力不正常；如果该接触力太小，则受电弓开始跳动。所产生的接触中断和电弧损害受电弓和接触线的使用寿命。如果该接触力太大，会导致弓头与接触线摩损加剧、长此影响弓头与接触线使用寿命。所以，弓网张力（上、下极限）波动会引起弓网接触点1温度（极限）变化：即温度高限时，表征弓网张力变小、接触点电阻增大，温度上升，即将引起弓网触点燃弧的耦合临界点；温度低限时，表征弓网张力变大、接触点耦合过紧会导致弓头与接触线摩损加剧，长此影响弓头与接触线使用寿命。