一种接触网弹簧补偿器工作行程自动检测装置

摘要

本发明属于轨道交通接触网补偿装置技术领域，涉及一种接触网弹簧补偿器工作行程自动检测装置，其针对现有机械刻度尺式接触网弹簧补偿器工作行程指示装置及人工巡视检测技术的不足，提出了一种自动化程度高、能实时、精准检测出接触网弹簧补偿器的工作行程参数和异常信息并自动及时传送给轨道交通维护部门，将避免或减少因未及时发现工作行程异常的接触网弹簧补偿器而导致弓网故障、机车停运事故的发生。其包括信号检测器、传感器、工作杆基准盘、紧固架、监控终端，信号检测器能自动采集电子式测距传感器敏感的接触网弹簧补偿器的工作行程参数并通过物联网通讯方式传送给远方的监控终端。该装置具有重要的工程应用价值及良好的社会效益。

说明书

技术领域

本发明属于轨道交通接触网补偿装置技术领域，涉及一种接触网弹簧补偿器工作行程自动检测装置。

背景技术

接触网弹簧补偿器是电气化铁路、地铁及城市轻轨常用的一种接触网线索弛度调节装置，其性能好坏直接影响着接触网的悬挂弹性、接触线在空间几何位置的标准状态等，一旦接触网弹簧补偿器工作行程出现异常，常会造成接触网断线、受电弓离线，致使电气化机车运行发生停运等恶劣事故的发生。

为了尽可能的反应接触网弹簧补偿器的工作性能状态，现有的接触网弹簧补偿器均设置了接触网弹簧补偿器工作行程指示装置，用来反应该接触网弹簧补偿器的补偿量大小和工作状态，该指示装置包括安装在弹簧补偿器工作杆外端面的机械刻度尺、刻度尺基准片和安装在弹簧补偿器外筒上的荷重读取环，当接触网弹簧补偿器工作行程变化时，机械刻度尺会随弹簧补偿器工作杆的移动而移动，从弹簧补偿器外筒上的荷重读取环可以通过肉眼观察到接触网弹簧补偿器工作行程的大小和方向。

目前，接触网每两个锚段间均要安装弹簧补偿器且众多接触网弹簧补偿器安装在自然环境恶劣的崇山峻岭、荒山野岭的高空以保证接触网的弹性和减少接触线的弛度，而目前的接触网弹簧补偿器只能采用通过人力现场巡视、肉眼就近观测的方式实现对接触网弹簧补偿器工作行程的掌握，由于接触网弹簧补偿器沿交通轨道密集分布距离很长、靠人力现场巡视接触网弹簧补偿器工作状态工作量巨大、通过肉眼就近观察机械刻度尺测量法精度很低、夜晚及雨雪等环境下不易对接触网弹簧补偿器工作行程进行观测等条件的限制，则轨道交通维护部门无法实时、精准掌握接触网弹簧补偿器的工作性能状态，常常因未及时发现和未对工作行程异常的接触网弹簧补偿器进行处置，而导致弓网故障、机车停运事故的发生。

为了能实时、精准检测出接触网弹簧补偿器的工作行程参数和异常信息并自动将接触网弹簧补偿器的工作行程参数和异常信息及时传送给轨道交通维护部门，使轨道交通维护部门实时掌握接触网弹簧补偿器的工作状态和工作异常信息，解决现有接触网弹簧补偿器工作行程指示装置及其检测技术的不足，研制一种自动化程度高、人力工作量小、可实时精准掌握接触网弹簧补偿器工作性能状态、减少或避免机车停运事故发生的一种接触网弹簧补偿器工作行程检测装置，具有重要的工程应用价值和良好的社会效益。

发明内容

针对上述现有接触网弹簧补偿器工作行程指示装置及其检测技术的不足，本发明提出了一种实用性强、自动化程度高、人力工作量小、可实时精准监测接触网弹簧补偿器工作性能状态的一种接触网弹簧补偿器工作行程检测装置。

本发明所采用的技术方案为：一种接触网弹簧补偿器工作行程自动检测装置，包括信号检测器、传感器、工作杆基准盘、紧固架、监控终端，其中：信号检测器通过电缆及串行接口与传感器相连接，监控终端通过物联网通讯方式与信号检测器无线连接；所述信号检测器包括控制器、物联网通信模块、电池、太阳能转换器、天线、外壳，其中：控制器分别与物联网通信模块和电池相连接，电池和太阳能转换器相连接，物联网通信模块的输出端与天线相连接；所述信号检测器中的控制器包括单片机、存储器、串行接口，单片机分别与存储器和串行接口相连接；所述信号检测器中的物联网通信模块采用串行接口的NB-IOT窄带物联网通信模块，物联网通信模块的串行接口与信号检测器的串行接口相连接；所述传感器采用测距传感器，测距传感器通过紧固架安装在接触网弹簧补偿器外筒附近，所述传感器的测距工作面方向正对于工作杆基准盘，所述传感器的测距工作面与工作杆基准盘的盘面相平行且这两个平面间留有距离，该距离长度大于接触网弹簧补偿器工作杆的长度；所述监控终端包括计算机、网络服务器、控制软件、分析软件，其中：计算机与网络服务器相连接；监控终端通过网络服务器经物联网云平台与所述的信号检测器的物联网通信模块建立连接；所述信号检测器按自身程序或所述监控终端所设置的采集时间间隔去控制所述传感器采集工作杆基准盘与传感器间的位移并通过物联网通讯方式自动将采集到的位移信号传送给所述监控终端；

作为本发明的一种优选方案，所述传感器中的测距传感器采用激光测距传感器或超声波测距传感器中的一种或这两种测距传感器的组合；

作为本发明的一种优选方案，所述传感器中的测距传感器采用带串行接口的激光测距传感器，激光传感器通过带串行接口的连接线与信号检测器的串行接口相连接，激光传感器的电源接口通过连接线与信号检测器的电源相连接；

作为本发明的一种优选方案，所述传感器中的测距传感器也可采用TTL通讯接口的激光测距传感器，激光测距传感器通过TTL转串行接口转换器及连接线与信号检测器的串行接口相连接，其中TTL转串行接口转换器的TTL接口与激光测距传感器的TTL接口连接，TTL转串行接口转换器的串行接口与信号检测器的串行接口相连接，激光测距传感器的电源接口通过连接线与信号检测器的电源相连接；

作为本发明的一种优选方案，所述传感器中的测距传感器还可采用带串行接口的超声波测距传感器，超声波测距传感器通过带串行接口的连接线与信号检测器的串行接口相连接，超声波测距传感器的电源接口通过连接线与信号检测器的电源相连接；

作为本发明的一种优选方案，所述传感器中的测距传感器也可采用TTL通讯接口的超声波测距测距传感器，超声波测距传感器通过TTL转串行接口转换器及连接线与信号检测器的串行接口相连接，其中TTL转串行接口转换器的TTL接口与超声波测距传感器的TTL接口连接，TTL转串行接口转换器的串行接口与信号检测器的串行接口相连接，超声波测距传感器的电源接口通过连接线与信号检测器的电源相连接；

作为本发明的一种优选方案，所述工作杆基准盘为一个平板，平板的一端开有通孔，平板平贴在接触网弹簧补偿器刻度尺基准片的基准面或接触网弹簧补偿器工作杆外部平面上并用螺钉或铆钉将两个平贴面紧贴固定，平板的伸出面的面积应大于所述传感器的检测面的面积；

作为本发明的一种优选方案，所述紧固架包括连接杆、圆柱螺杆、螺母，连接杆的两个窄面开有多个通孔，圆柱螺杆穿过连接杆侧端的通孔并通过螺母将两个连接杆加持紧固在支柱上，所述信号检测器的壳体底部有多个螺纹孔，所述紧固架的圆柱螺杆穿过连接杆上下端的通孔旋入信号检测器壳体底部的螺纹孔将信号检测器固定在连接杆上；

作为本发明的一种优选方案，所述紧固架还包括带自锁功能的金属绑扎带，所述传感器的外形为圆弧形，用所述紧固架的金属绑扎带沿接触网线索方向将所述传感器固定在接触网线索上且使所述传感器的工作面方向正对所述工作杆基准盘的盘面中心；

作为本发明的一种优选方案，所述监控终端中的计算机与网络服务器通过网线或交换机或无线路由器相连接，计算机采用笔记本电脑或工控机，所述监控终端中的控制软件和分析软件由VB、VC等可视化软件生成。

作为本发明的一种优选方案，本发明的接触网弹簧补偿器工作行程检测方法分为自动检测法和远程指令检测法：

本发明的自动检测法的工作步骤为：

步骤1：所述信号检测器的控制器优先按自身程序设定的时间间隔自动向传感器发出检测接触网弹簧补偿器工作行程指令；

步骤2：所述传感器采集接触网弹簧补偿器工作行程数据并将所采集的工作行程数据传送给信号检测器的控制器；

步骤3：所述信号检测器的控制器收到接触网弹簧补偿器工作行程数据并确认为正常信号后，通过其物联网通信模块经物联网云平台与所述监控终端建立连接并将检测到的工作行程数据传送给所述监控终端；

步骤4：所述监控终端的分析软件对接收到的接触网弹簧补偿器的工作行程是否在正常范围加以判断、存储和显示，当判断所接收到的接触网弹簧补偿器的工作行程调节量偏小或超出量程等异常情况时，所述监控终端立即向轨道交通维护部门发出该接触网弹簧补偿器工作行程异常信息。

本发明的远程指令检测法的工作步骤为：

步骤1：轨道交通维护部门根据需要，通过所述监控终端的控制软件选择欲检测的接触网弹簧补偿器并向与该接触网弹簧补偿器对应的信号检测器发出按设定的采集时间间隔对接触网弹簧补偿器工作行程检测指令；

步骤2：所述监控终端通过物联网云平台与所述信号检测器的物联网通信模块建立连接并向信号检测器发送按设定的采集时间间隔对接触网弹簧补偿器工作行程检测指令；

步骤3：所述信号检测器接收到来至监控终端的检测指令后向信号检测器的传感器发出检测接触网弹簧补偿器工作行程的指令；

步骤4：所述信号检测器的传感器采集接触网弹簧补偿器的工作行程数据并将所采集的工作行程数据传送给信号检测器的控制器，信号检测器的控制器收到工作行程数据并确认所收信号为正常信号后，信号检测器通过物联网通信模块经物联网云平台与所述监控终端建立连接并将检测到的工作行程数据传送给监控终端，监控终端的分析软件对接收到的接触网弹簧补偿器的工作行程加以分析、存储和显示。

本发明能实时、精准检测出接触网弹簧补偿器的工作行程参数和异常信息并自动将接触网弹簧补偿器的工作行程参数和异常信息及时传送给轨道交通维护部门，使轨道交通维护部门实时掌握接触网弹簧补偿器的工作状态和工作异常信息，可解决现有接触网弹簧补偿器工作行程指示装置及其检测技术的不足，将避免或减少因未及时发现工作行程异常的接触网弹簧补偿器而导致弓网故障、机车停运事故的发生，本发明是一种实用性强、自动化程度高、人力工作量小、可实时精准监测接触网弹簧补偿器工作性能状态的一种接触网弹簧补偿器工作行程检测装置，具有重要的工程应用价值和良好的社会效益。

附图说明

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，在附图中，这些附图不一定是按照比例绘制的，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为本发明的整体系统结构示意图。

图2为本发明的系统工作原理及主要结构示意图。

图3为现有机械刻度尺式接触网弹簧补偿器结构示意图。

附图标记说明：

图中，1、信号检测器；2、传感器；3、工作杆基准盘；4、紧固架；5、监控终端；6、接触网弹簧补偿器工作杆；7、支柱；8、接触网线索；9、天线；10、太阳能转换器；11、接触网弹簧补偿器外筒；12、接触网弹簧补偿器中筒；13、弹簧补偿器机械刻度尺；14、弹簧补偿器刻度尺基准片；15、弹簧补偿器荷重读取环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步具体详细的说明。

本发明是一种接触网弹簧补偿器工作行程自动检测装置，如图1、图2、图3所示，一种接触网弹簧补偿器工作行程自动检测装置，包括信号检测器1、传感器2、工作杆基准盘3、紧固架4、监控终端5，其中：信号检测器1通过电缆及串行接口与传感器2相连接，监控终端5通过物联网通讯方式与信号检测器1无线连接；所述信号检测器1包括控制器、物联网通信模块、电池、太阳能转换器10、天线9、外壳，其中：控制器分别与物联网通信模块和电池相连接，电池和太阳能转换器10相连接，物联网通信模块的输出端通过连接线缆及转接接口与天线9相连接，天线9通过转接接口固定在外壳的外面；所述信号检测器1中的控制器包括MSP430微功耗单片机、存储器、串行接口，单片机分别与存储器和串行接口相连接；所述信号检测器1中的物联网通信模块采用串行接口的ME3616NB-IOT窄带物联网通信模块，物联网通信模块的串行接口与信号检测器1的串行接口相连接；所述传感器2采用测距传感器，测距传感器通过紧固架4安装在接触网弹簧补偿器外筒11附近，所述传感器2的测距工作面方向正对于工作杆基准盘3，所述传感器2的测距工作面与工作杆基准盘3的盘面相平行且这两个平面间留有距离，距离长度大于接触网弹簧补偿器工作杆6的长度；所述监控终端5包括计算机、网络服务器、控制软件、分析软件，其中：计算机与网络服务器相连接；监控终端5通过网络服务器经物联网云平台与所述的信号检测器1的物联网通信模块建立连接；所述信号检测器1按自身程序或所述监控终端5所设置的采集时间间隔去控制所述传感器2采集工作杆基准盘3与传感器2间的位移并通过物联网通讯方式自动将采集到的位移信号传送给所述监控终端5；

所述传感器2中的测距传感器采用激光测距传感器或超声波测距传感器中的一种或这两种测距传感器的组合；

所述传感器2中的测距传感器可采用带串行接口的Series-12激光测距传感器，激光传感器通过带串行接口的连接线与信号检测器1的串行接口相连接，激光传感器的电源接口通过连接线与信号检测器1的电源相连接；

所述传感器2中的测距传感器也可采用TTL通讯接口的激光测距传感器，激光测距传感器通过TTL转串行接口转换器及连接线与信号检测器1的串行接口相连接，其中TTL转串行接口转换器的TTL接口与激光测距传感器的TTL接口连接，TTL转串行接口转换器的串行接口与信号检测器1的串行接口相连接，激光测距传感器的电源接口通过连接线与信号检测器1的电源相连接；

所述传感器2中的测距传感器还可采用带串行接口的HG-C40U超声波测距传感器，超声波测距传感器通过带串行接口的连接线与信号检测器1的串行接口相连接，超声波测距传感器的电源接口通过连接线与信号检测器1的电源相连接；

所述传感器2中的测距传感器也可采用TTL通讯接口的超声波测距测距传感器，超声波测距传感器通过TTL转串行接口转换器及连接线与信号检测器1的串行接口相连接，其中TTL转串行接口转换器的TTL接口与超声波测距传感器的TTL接口连接，TTL转串行接口转换器的串行接口与信号检测器1的串行接口相连接，超声波测距传感器的电源接口通过连接线与信号检测器1的电源相连接；

所述工作杆基准盘3为一个椭圆形平板，椭圆形平板的窄端开有通孔，椭圆形平板平贴在接触网弹簧补偿器工作杆6外部平面上并用螺钉将两个平贴面紧贴固定，平板的伸出面的面积应大于所述Series-12激光测距传感器的检测面的面积；

所述紧固架4采用金属材料，包括连接杆、圆柱螺杆、螺母，连接杆的两个窄面开有四个通孔，圆柱螺杆穿过连接杆侧端的通孔并通过螺母将两个连接杆加持紧固在支柱7上，所述信号检测器1的壳体底部有四个螺纹孔，所述紧固架4的圆柱螺杆穿过连接杆上下端的通孔旋入信号检测器1壳体底部的螺纹孔将信号检测器1固定在连接杆上；

所述紧固架4还包括带自锁功能的金属绑扎带，所述传感器2的外形为圆弧形，用所述紧固架4的金属绑扎带沿接触网线索8方向将所述传感器2固定在接触网线索8上且使所述传感器2的工作面方向正对所述工作杆基准盘3的盘面中心附近；

所述监控终端5通过网络服务器经中国电信物联网云平台与所述的信号检测器1的物联网通信模块建立连接；

所述监控终端5中的计算机采用工控机，工控机通过网络线缆与网络服务器连接，网络服务器通过网络线缆连接到公用互联网，可通过IP网络端口、用户名及密码进入中国电信物联网云平台，监控终端5中的控制软件和分析软件由VB、VC等可视化软件生成；

本发明的接触网弹簧补偿器工作行程检测方法分为自动检测法和远程指令检测法：

本发明的自动检测法的方法为：

步骤1：所述信号检测器1的MSP430单片机按程序设定的时间间隔自动向带串行接口的Series-12激光测距传感器发出检测接触网弹簧补偿器工作行程的指令；

步骤2：所述Series-12激光测距传感器采集接触网弹簧补偿器工作行程数据并将所采集的工作行程数据传送给信号检测器1的MSP430单片机，MSP430单片机将所收到的工作行程数据存储到存储器内；

步骤3：所述信号检测器1的MSP430单片机对收到的接触网弹簧补偿器工作行程数据进行阈值分析，当接收确认为正常范围信号后，通过ME3616物联网通信模块经中国电信物联网云平台与所述监控终端5建立连接并将检测到的接触网弹簧补偿器工作行程数据传送给所述监控终端5；当认为该数据为异常范围数据后，再一次向Series-12激光测距传感器发出采集接触网弹簧补偿器工作行程数据命令，Series-12激光测距传感器再次采集接触网弹簧补偿器工作行程数据并发送给MSP430单片机，MSP430单片机通过ME3616物联网通信模块经中国电信物联网云平台与所述监控终端5建立连接并将检测到的接触网弹簧补偿器工作行程数据传送给所述监控终端5；

步骤4：所述监控终端5的分析软件对接收到的接触网弹簧补偿器的工作行程是否在正常范围加以判断、存储和显示，当判断所接收到的接触网弹簧补偿器的工作行程调节量偏小或超出量程等异常情况时，所述监控终端5立即向轨道交通维护部门的控制中心显示器和负责人手机同步发出该接触网弹簧补偿器工作行程异常信息；

本发明的远程指令检测法的方法为：

步骤1：轨道交通维护部门根据需要，通过所述监控终端5的计算机可视化控制软件界面上选择欲检测的接触网弹簧补偿器并向与该接触网弹簧补偿器对应的信号检测器1发出按设定的采集时间间隔对接触网弹簧补偿器工作行程检测指令；

步骤2：所述监控终端5通过中国电信物联网云平台与所述信号检测器1的ME3616物联网通信模块建立连接并向信号检测器1发送按设定的采集时间间隔对接触网弹簧补偿器工作行程检测的指令；

步骤3：所述信号检测器1的MSP430单片机控制ME3616物联网通信模块接收到来至监控终端5的检测指令后向信号检测器1的Series-12激光测距传感器发出检测接触网弹簧补偿器工作行程指令；

步骤4：所述信号检测器1的Series-12激光测距传感器采集接触网弹簧补偿器的工作行程数据并将所采集的工作行程数据传送给信号检测器1的MSP430单片机，信号检测器1的MSP430单片机收到工作行程数据并确认所收信号为正常信号后，MSP430单片机通过ME3616物联网通信模块经中国电信物联网云平台与所述监控终端5建立连接并将检测到的工作行程数据传送给监控终端5，监控终端5的分析软件对接收到的接触网弹簧补偿器的工作行程加以分析、存储和显示。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。