一種電力機車受電弓自動信號裝置的製作方法
2023-07-23 09:49:41
專利名稱：一種電力機車受電弓自動信號裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力機車受電弓自動信號裝置。
背景技術：
電力機車依靠其受電弓與高壓接觸網的接觸把電流引下來。接觸網為滿足電力機車高速運行時的供電要求需要沿鐵道裝設，飽受戶外惡劣氣象條件的影響，因此對接觸網的結構要求是非常嚴格的。當接觸網中的接觸線弛度比較大時，會嚴重影響電力機車受電弓的取流，發生離線、接觸線磨損等問題，特別是在高速鐵路中，這種潛在的事故隱患將危及行車安全。
採用受電弓自動信號系統，可以極大的保證接觸網供電設備的安全運行和列車的高速安全運行。現有受電弓自動信號系統主要採用受電弓分相自動信號及測量接觸線與受電弓的壓力。
採用受電弓分相自動信號的有由中國鐵道科學研究院通信信號研究所和瀋陽鐵路局電務段聯合研製的綜合信號裝置，該裝置採用電磁耦合原理，由車載查詢器和地面應答器所組成。安裝於兩根鋼軌中心枕木上的地面點式應答器不需要外加電源，平時處於休眠狀態，僅在列車通過並接收到車載查詢器發送的功率載波時被激活，同時發送調製的數據編碼信號。安裝於機車底部的車載查詢器不斷發送功率載波信號，當機車通過地面應答器時，接收處理髮自應答器的調製數字編碼信號。車載主機將處理後的信號傳送給機車電臺或車載保護系統(ATP)。該綜合信號裝置的地面設備安裝簡便，施工時不與其它信號設備發生關聯，故不需要點施工，同時地面設備具有適應各種氣候條件，壽命長，免維護等特點，廣泛推廣使用後，不僅可以節約資金，還能極大提高勞動生產率。目前國外絕大多數鐵路發達國家在160km/h以上的線路上的ATP系統均毫無例外地在不同程度上採用了點式應答器設備，以解決連續信息不足的問題。點式應答器可以用於列車安全防護、道口控制、定位停車、列車報車次號或抄車號、車種識別、進路預排、臨時限速及其它各種限速、報公裡標、電力機車分相自動轉換及受電弓自動控制等。但是所述綜合信號裝置因為需要在路軌枕木上安裝設備，因而容易受外力損壞或破壞。
發明內容
本發明的目的就是為了解決受電弓自動信號系統安全性的問題，提供一種安全性高、可靠性好、性能穩定的電力機車受電弓自動信號裝置。
為實現上述目的，本發明提出一種電力機車受電弓自動信號裝置，包括電源、主機、分相信號傳感器和分相信號傳感輔件；所述主機的電源輸入端與電源的輸出端相連；所述分相信號傳感器的電源輸入端與電源的輸出端相連，信號輸出端與主機的信號輸入端相連；所述分相信號傳感輔件可懸掛在分相絕緣器前後一定距離的接觸線上。
還包括終端機，其信號輸入端與主機的信號輸出端相連。
還包括壓力傳感器，其電源輸入端與電源的輸出端相連，信號輸出端與主機的信號輸入端相連。
還包括線偏離信號傳感器，其電源輸入端與電源的輸出端相連，信號輸出端與主機的信號輸入端相連。
所述電源包括電流互感器和充電迴路，充電迴路的輸入端與電流互感器的輸出端相連。
所述分相信號傳感器為霍爾傳感器。
所述分相信號傳感輔件包括永久磁鋼和懸掛件，永久磁鋼置於懸掛件兩側。
所述壓力傳感器包括左壓力傳感器和右壓力傳感器，所述左壓力傳感器和右壓力傳感器的電源輸入端分別與電源的輸出端相連，信號輸出端分別與主機的信號輸入端相連。
所述線偏離信號傳感器包括左接觸線偏離預警信號傳感器和右接觸線偏離預警信號傳感器，所述左接觸線偏離預警信號傳感器和右接觸線偏離預警信號傳感器的電源輸入端分別與電源的輸出端相連，信號輸出端分別與主機的信號輸入端相連。
所述線偏離信號傳感器還包括左接觸線偏離危險信號傳感器和右接觸線偏離危險信號傳感器，所述左接觸線偏離危險信號傳感器和右接觸線偏離危險信號傳感器的電源輸入端分別與電源的輸出端相連，信號輸出端分別與主機的信號輸入端相連。
所述左接觸線偏離預警信號傳感器和右接觸線偏離預警信號傳感器分別為行程開關。
所述左接觸線偏離危險信號傳感器和右接觸線偏離危險信號傳感器分別為行程開關。
由於採用了以上的方案1、由於信號傳感只與分相信號傳感輔件在接觸線上與分相絕緣器的距離有關，可由各機務段根據電力機車的速度和路段自行確定，因此電力機車受電弓自動信號裝置的分相距離準確靈活，可以準確、實時提高運行列車在通過分相絕緣器前後需要對主斷路器進行斷開和閉合的信號；且能夠適應我國各地的氣候條件，並適應機車行駛過程中的不同坡度、環境和不同行駛速度，性能穩定可靠。
2、分相信號傳感輔件和分相信號傳感器之間採用非接觸式的傳感方式，不增加接觸線與受電弓滑板之間的磨損，安全性好。
3、分相信號傳感輔件採用永久磁鋼，體積小、重量輕、安裝簡便；同時，由於分相信號傳感輔件無需工作電源，結構簡單，因此可靠性高、耐用且無需維護；另外，由於分相信號傳感輔件可直接安裝在高壓接觸線上，因此外力破壞或損壞的可能性極小，安全性好。
4、由於電力機車受電弓自動信號裝置的各主要組件均安裝在電力機車上，僅分相信號傳感輔件安裝於接觸線上，因此整個裝置檢測安裝維護檢修方便。
5、電力機車受電弓自動信號裝置可以通過終端機顯示分相信號傳感輔件和分相信號傳感器感應到的分相信號，還可以根據該分相信號自動控制主斷路器的斷開與閉合，防止電力機車帶負荷通過分相絕緣器，安全性高，實用性好。
6、採用壓力傳感器，可以實時在線檢測接觸線與運行中的電力機車的受電弓滑板的壓力，為進一步作好接觸線路的安裝與維護工作提供最直接的科學依據；同時還可以根據力矩平衡的原理計算出接觸線在受電弓滑板上的接觸位置，為延長受電弓滑板和接觸線的使用壽命提高改善方法的直接依據。
7、採用線偏離傳感器，可以即時檢測接觸線偏離運行列車的受電弓滑板上正常位置時的信號，防止異常和事故的發生，安全性好。
下面通過具體的實施例並結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。
圖1是本發明實施例一的電路原理示意圖。
圖2是本發明電源的電路原理圖。
圖3是本發明分相信號傳感輔件的外形示意圖。
圖4是分相信號傳感輔件在接觸線上的安裝示意圖。
圖5是本發明實施例二的電路原理示意圖。
圖6是壓力傳感器在受電弓滑板上的安裝示意圖。
圖7是本發明實施例三的電路原理示意圖。
圖8是接觸線偏離信號傳感器在受電弓滑板上的安裝示意圖。
圖9是本發明實施例四的電路原理示意圖。
圖10是終端機屏幕顯示內容及排列示意圖。
具體實施例方式
實施例一，如圖1所示，一種電力機車受電弓自動信號裝置，包括電源1、主機2、分相信號傳感器3和分相信號傳感輔件8。
其中，如圖2所示，電源1包括電流互感器11和充電迴路12，電流互感器11套裝在受電弓機架上與隔離開關連接的導電管上，將導電管上的大電流轉化為小電流輸出；充電迴路12的輸入端與電流互感器11的輸出端相連，將電流互感器11輸出的小電流轉化為直流電流輸出，為整個電力機車受電弓自動信號裝置的各部分提供工作電流。
為了在高壓導線無負荷電流時也能為電力機車受電弓自動信號裝置提供工作電流，電源1還可以包括蓄電池組13，蓄電池組13與充電迴路12並聯。本實施例中電力機車受電電流在0～250A時可對蓄電池11進行恆流充電，在無受電電流時對整個電力機車受電弓自動信號裝置的各部分提供工作電源。本實施例中的蓄電池11的額定電壓為4.8V，容量為2000mAh。
以上電流互感器11、充電迴路12和蓄電池組13一起組成的電源1為本裝置組件提供穩定可靠的直流工作電源。
主機2安裝在受電弓機架上與隔離開關連接的導電管上，其電源輸入端與電源1的輸出端相連。主機2用來實現A/D和其他信號量的轉換，在本實施例中主機2採用單片計算機系統。
分相信號傳感器3安裝於受電弓上，其電源輸入端與電源1的輸出端相連，信號輸出端通過屏蔽電纜與主機2相連。本實施例中分相信號傳感器3採用霍爾傳感器實現。
分相信號傳感輔件8懸掛在分相絕緣器10前後一定距離的接觸線上，分相信號傳感輔件8與分相絕緣器10的距離由各機務段根據機車行進的速度自行設定。分相信號傳感輔件8用來提供感應磁場。如圖2所示，本實施例中的分相信號傳感輔件8採用永久磁鋼81和懸掛件82實現，懸掛件82懸掛在接觸網的懸掛鐵線4上，懸掛件82下端嵌在接觸線6的凹槽中，永久磁鋼81置於懸掛件82兩側。當機車通過其懸掛位置的下方時，分相信號傳感器3感應到分相信號傳感輔件8的感應磁場，並向主機2發出該感應信號。在分相絕緣器10前後安裝的傳感輔件8分別作為「分」與「合」的信號點，當機車逆向行駛時作為「合」與「分」的信號點，當機車逆向行駛時作為「合」與「分」的信號點。如圖3所示，為確保本裝置的可靠性，可在接觸線上分相絕緣器10前後各懸掛2隻分相信號傳感輔件8Q1、Q2、H1和H2。
如圖3所示，以分相絕緣器10前後各懸掛2隻分相信號傳感輔件8為例說明工作過程機車從左往右行駛，當行駛到分相信號傳感輔件Q1和分相信號傳感輔件Q2的懸掛位置下方時，分相信號傳感輔件Q1和分相信號傳感輔件Q2提供感應磁場給分相信號傳感器3感應，分相信號傳感器3向主機2發出「斷」信號即斷開主斷路器的信號；機車繼續行駛，當行駛到分相信號傳感輔件H1和分相信號傳感輔件H2的懸掛位置下方時，分相信號傳感輔件H1和分相信號傳感輔件H2提供感應磁場給分相信號傳感器3感應，分相信號傳感器3向主機2發出「合」信號即閉合主斷路器的信號。同理，當機車從右往左行駛時，當行駛到分相信號傳感輔件H1和分相信號傳感輔件H2的懸掛位置下方時，分相信號傳感輔件H1和分相信號傳感輔件H2提供感應磁場給分相信號傳感器3感應，分相信號傳感器3向主機2發出「斷」信號即斷開主斷路器的信號；機車繼續行駛，當行駛到分相信號傳感輔件Q1和分相信號傳感輔件Q2的懸掛位置下方時，分相信號傳感輔件Q1和分相信號傳感輔件Q2提供感應磁場給分相信號傳感器3感應，分相信號傳感器3向主機2發出「合」信號即閉合主斷路器的信號。
實施例二，如圖4所示，在實施例一的基礎上增加了壓力傳感器，如圖5所示，壓力傳感器包括左壓力傳感器41和右壓力傳感器42，分別安裝在受電弓滑板5左右兩端的支架上。左壓力傳感器41和右壓力傳感器42的電源輸入端分別與電源1的輸出端相連，其信號輸出端分別通過屏蔽光纜與主機2相連。左壓力傳感器41和右壓力傳感器42都採用全密封形式，以適應惡劣的行車條件。當接觸線與受電弓滑板5接觸時，左壓力傳感器41和右壓力傳感器42分別感應到壓力，並將檢測到的壓力值發送到主機2，接觸線與受電弓滑板5之間的壓力等於左壓力傳感器41和右壓力傳感器42檢測值之和。
實施例三，如圖6所示，在實施例一的基礎上增加了線偏離信號傳感器，線偏離信號傳感器用於當接觸線超出與受電弓滑板5接觸的正常範圍時可觸碰其上並發送偏離信號給主機2。線偏離信號傳感器包括接觸線偏離預警信號傳感器和接觸線偏離危險信號傳感器，接觸線偏離預警信號傳感器包括左接觸線偏離預警信號傳感器61和右接觸線偏離預警信號傳感器62，接觸線偏離危險信號傳感器包括左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64，各信號傳感器的電源輸入端與電源1的輸出端相連，其信號輸出端分別通過屏蔽光纜與主機2相連。如圖7所示，左接觸線偏離預警信號傳感器61和左接觸線偏離危險信號傳感器63安裝在受電弓滑板5左側的斜面上，右接觸線偏離預警信號傳感器62和右接觸線偏離危險信號傳感器64安裝在受電弓滑板5右側的斜面上，左接觸線偏離危險信號傳感器63、右接觸線偏離危險信號傳感器64分別位於左接觸線偏離預警信號傳感器61、右接觸線偏離預警信號傳感器62的外側。在本實施例中各信號傳感器都採用行程開關實現。當接觸線偏離與受電弓滑板5的正常接觸範圍時，會觸碰到左接觸線偏離預警信號傳感器61或右接觸線偏離預警信號傳感器62，從而接通左接觸線偏離預警信號傳感器61或右接觸線偏離預警信號傳感器62，左接觸線偏離預警信號傳感器61或右接觸線偏離預警信號傳感器62將預警信號發送給主機2；當接觸線偏離與受電弓滑板5的預警範圍時，會觸碰到左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64，左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64，從而接通左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64，左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64將危險信號發送給主機2。
實施例四，一種電力機車受電弓自動信號裝置，如圖8所示，在實施例一的基礎上增加了終端機7，終端機7安裝在電力機車駕駛臺上，通過塑料光纖與主機2進行數據通信，用於實時顯示電力機車運行速度和相關信號及根據從主機2收到的相關信號對電力機車進行控制，通過塑料光纖採用光纖光電隔離，解決高壓電位上的主機2與處於低壓的終端機7之間的絕緣和數據通信的問題。在本實施例中，終端機7採用電子計算機實現。
工作過程如下A、機車從左往右行駛當行駛到分相信號傳感輔件Q1和分相信號傳感輔件Q2的懸掛位置下方時，分相信號傳感輔件Q1和分相信號傳感輔件Q2提供感應磁場給分相信號傳感器3感應，分相信號傳感器3通過屏蔽光纜將感應的「斷」信號即斷開主斷路器的信號向主機2發出，主機2將該信號處理後，通過塑料光纖將該信號傳送給終端機7，如圖9所示，終端機7將接收到的「斷」信號在顯示屏上顯示出來。
終端機7上的控制面板可以由操作人員自行選擇斷開主斷路器的方式是手動還是自動。如果採用的是手動控制斷開主斷路器的方式，則終端機7一經接收主機2從分相信號傳感器3得到的需要斷開主斷路器的信號，立即通過語音的方式進行提醒，例如由揚聲器發出的需要斷開主斷路器的提示語音，由操作人員手動斷開主斷路器；如果採用的是自動控制斷路主斷路器的方式，則終端機7一經接收主機2從分相信號傳感器3得到的需要斷開主斷路器的信號，直接控制主斷路器分閘。
機車繼續行駛，當行駛到分相信號傳感輔件H1和分相信號傳感輔件H2的懸掛位置下方時，分相信號傳感輔件H1和分相信號傳感輔件H2提供感應磁場給分相信號傳感器3感應，分相信號傳感器3向主機2發出「合」信號即閉合主斷路器的信號。
分相信號傳感器3通過屏蔽電纜將感應的「合」信號即閉合主斷路器的信號向主機2發出，主機2將該信號處理後，通過塑料光纖將該信號傳送給終端機7，終端機7將接收到的「合」信號在顯示屏上顯示出來。
如果採用的是手動控制閉合主斷路器的方式，則終端機7一經接收主機2從分相信號傳感器3得到的需要閉合主斷路器的信號，立即通過語音的方式進行提醒，例如由揚聲器發出的需要閉合主斷路器的提示語音，由操作人員手動閉合主斷路器；如果採用的是自動控制閉合主斷路器的方式，則終端機7一經接收主機2從分相信號傳感器3得到的需要閉合主斷路器的信號，直接控制主斷路器合閘。
B、機車從右往左行駛與機車從左往右行駛的操作方式相同。
實施例五，在實施例四的基礎上增加了壓力傳感器，所述壓力傳感器同實施例二中的壓力傳感器。
工作過程如下
當接觸線與受電弓滑板5接觸時，左壓力傳感器41和右壓力傳感器42分別感應到壓力，並將檢測到的壓力值發送到主機2，主機2對左壓力傳感器41和右壓力傳感器42的檢測值進行處理。假設左壓力傳感器41檢測到的壓力值為Y1、右壓力傳感器42檢測到的壓力值為Y2，那麼主機2將Y1與Y2相加後得到接觸線與受電弓滑板5之間的接觸壓力，並通過塑料光纖將該接觸壓力的值傳送給終端機7，終端機7將接收到的接觸壓力在顯示屏上顯示出來。
主機2根據Y1、Y2的值，以及左壓力傳感器41和右壓力傳感器42之間的距離，根據力矩平衡的原理，可以計算得出接觸線在受電弓滑板5上的接觸位置。假設左壓力傳感器41和右壓力傳感器42之間的距離，即受電弓滑板5左右兩個機架之間的距離為S，接觸線在受電弓滑板5上的接觸位置到受電弓滑板5左機架的垂直距離為S1，接觸線在受電弓滑板5上的接觸位置到受電弓滑板5右機架的垂直距離為S2，則S1＝S*Y2/(Y1+Y2)，S2＝S*Y1/(Y1+Y2)。然後主機2將計算得到的接觸線在受電弓滑板5上的接觸位置通過塑料光纖傳送給終端機7。
實施例六，在實施例四的基礎上增加了線偏離信號傳感器，該線偏離信號傳感器同實施例三中的線偏離信號傳感器。
工作過程如下當接觸線偏離至受電弓滑板5的正常接觸範圍之外時，觸碰到左接觸線偏離預警信號傳感器61或右接觸線偏離預警信號傳感器62，從而接通左接觸線偏離預警信號傳感器61或右接觸線偏離預警信號傳感器62，左接觸線偏離預警信號傳感器61或右接觸線偏離預警信號傳感器62將預警信號發送給主機2；主機2將該預警信號通過塑料光纖傳送給終端機7，終端機7將該偏離預警信號顯示在顯示屏上。
當接觸線偏離至受電弓滑板5的預警範圍之外時，觸碰到左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64，左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64，從而接通左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64，左接觸線偏離危險信號傳感器63和右接觸線偏離危險信號傳感器64將危險信號發送給主機2；主機2將該危險警信號通過塑料光纖傳送給終端機7，終端機7將該偏離危險信號顯示在顯示屏上。
權利要求
1.一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵是包括電源(1)、主機(2)、分相信號傳感器(3)和分相信號傳感輔件(8)；所述主機(2)的電源輸入端與電源(1)的輸出端相連；所述分相信號傳感器(3)的電源輸入端與電源(1)的輸出端相連，信號輸出端與主機(2)的信號輸入端相連；所述分相信號傳感輔件(8)可懸掛在分相絕緣器(10)前後一定距離的接觸線上。
2.根據權利要求1所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於還包括終端機(7)，其信號輸入端與主機(2)的信號輸出端相連。
3.根據權利要求1或2所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於還包括壓力傳感器(41、42)，其電源輸入端與電源(1)的輸出端相連，信號輸出端與主機(2)的信號輸入端相連。
4.根據權利要求1或2所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於還包括線偏離信號傳感器(61、62、63、64)，其電源輸入端與電源(1)的輸出端相連，信號輸出端與主機(2)的信號輸入端相連。
5.根據權利要求1或2所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於所述電源(1)包括電流互感器(11)和充電迴路(12)，充電迴路(12)的輸入端與電流互感器(11)的輸出端相連。
6.根據權利要求1或2所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於所述分相信號傳感器(3)為霍爾傳感器。
7.根據權利要求1或2所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於所述分相信號傳感輔件(8)包括永久磁鋼(81)和懸掛件(82)，永久磁鋼(81)置於懸掛件(82)兩側。
8.根據權利要求3所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於所述壓力傳感器(41、42)包括左壓力傳感器(41)和右壓力傳感器(42)，所述左壓力傳感器(41)和右壓力傳感器(42)的電源輸入端分別與電源(1)的輸出端相連，信號輸出端分別與主機(2)的信號輸入端相連。
9.根據權利要求4所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於所述線偏離信號傳感器(61、62、63、64)包括左接觸線偏離預警信號傳感器(61)和右接觸線偏離預警信號傳感器(62)，所述左接觸線偏離預警信號傳感器(61)和右接觸線偏離預警信號傳感器(62)的電源輸入端分別與電源(1)的輸出端相連，信號輸出端分別與主機(2)的信號輸入端相連，所述左接觸線偏離預警信號傳感器(61)和右接觸線偏離預警信號傳感器(62)分別為行程開關。
10.根據權利要求9所述的一種電力機車受電弓自動信號裝置，其特徵在於所述線偏離信號傳感器(61、62、63、64)還包括左接觸線偏離危險信號傳感器(63)和右接觸線偏離危險信號傳感器(64)，所述左接觸線偏離危險信號傳感器(63)和右接觸線偏離危險信號傳感器(64)的電源輸入端分別與電源(1)的輸出端相連，信號輸出端分別與主機(2)的信號輸入端相連，所述左接觸線偏離危險信號傳感器(63)和右接觸線偏離危險信號傳感器(64)分別為行程開關。
全文摘要
本發明公開一種電力機車受電弓自動信號裝置，包括電源、主機、分相信號傳感器和分相信號傳感輔件；所述主機的電源輸入端與電源的輸出端相連；所述分相信號傳感器的電源輸入端與電源的輸出端相連，信號輸出端與主機的信號輸入端相連；所述分相信號傳感輔件可懸掛在分相絕緣器前後一定距離的接觸線上。由於信號傳感只與分相信號傳感輔件在接觸線上與分相絕緣器的距離有關，可由各機務段根據電力機車的速度和路段自行確定，因此電力機車受電弓自動信號裝置的分相距離準確靈活，可以準確、實時提高運行列車在通過分相絕緣器前後需要對主斷路器進行斷開和閉合的信號；且能夠適應我國各地的氣候條件，性能穩定可靠。
文檔編號B60M3/00GK1810559SQ200510020278
公開日2006年8月2日 申請日期2005年1月24日 優先權日2005年1月24日
發明者段傳宗 申請人:謝東陽, 陳榕, 段傳宗