[发明专利]电力机车车顶状态综合自动检测装置

说明书

本发明涉及电气化铁路检测技术领域，特别涉及电力机车车顶设备检测技术领域。

近年来，电气化铁路发展异常迅速，全路营运里程已达到近两万多公里，并且今后还将以更快的速度发展，但是对电气化铁路相关设备的检测却非常落后，特别是对电力机车受电弓及车顶设备的检测，检测效率低、精度低、准确性差、检测项目单一、非在线式等，还是采用原始的方法，靠人工上车顶分项进行，如：弓网压力检测，采用弹簧秤进行测量；升降弓时间检测，采用秒表计时；滑条磨耗测量，采用游标卡尺或卷尺估测；瓷瓶污染程度及绝缘性能，用兆欧表或肉眼观察；这些项目的检测一般需要3至5人配合，除了检测效率低、精度低、准确性差、存在人为因素外，还存在人身安全隐患。日本公开特许公报(特开平8-168102、特开平8-79904)曾报道过用图像处理技术进行受电弓滑板磨耗分析的在线式检测装置。但该装置不能对受电弓的动力学特性如压力、横动量升降弓时间和电气特性如绝缘性能等进行检测，只能对一些几何尺寸及表面情况进行测量。北京局丰台机务段研制了受电弓地面检测装置，该装置能在地面对受电弓升降弓压力进行定量检测，利用压力传感器采集压力数据，绘制压力曲线，该装置为非在线式检测，检测项目单一，不能全面反映受电弓实际状态。在国内，目前还未有电力机车受电弓综合状态及车顶设备自动化检测装置。

本发明的目的是提供一种电力机车车顶状态综合自动检测装置，它能有效地对电力机车受电弓及车顶设备状态进行综合检测并绘制相应的曲线。

本发明的目的可以由以下技术方案来实现：电力机车入库受电弓及车顶综合状态自动检测装置工作原理是以光、机、电、力学等多种传感器为数据采集和位置、速度控制传感，以可进行三维运动的多功能机械伸缩臂为载体，实施对受电弓升降弓压力、时间、滑板的磨耗、受电弓的中心位置、横向偏移量及车顶其它设备如瓷瓶污染程度、绝缘性能、主断路器的状态等进行检测。采用光电变换实现高速数据通讯及控制通道，同时实现27.5KV的电压隔离。采用计算机多窗口处理、控制界面、数据管理软件包。采用可升降式高低压隔离检测平台，高压部分电能采用超级隔离变压器输送。装置具有检测现场多角度实时监视，故障报警，操作、控制语音提示功能。检测传感器(包括压力传感器、两路磨耗传感器、升降弓时间传感器、中心线位置传感器、横向摆动量传感器、绝缘传感器等)把受电弓压力、升降弓时间、横向摆动量、滑板磨耗、中心线位置、绝缘电阻等等物理量取得的电压信号经V/I变换后送到高压控制箱，高压控制箱对这些信号采集、处理、A/D变换后传送到高压侧光电隔离数据及信号传输通道，把电信号转换成红外光信号发射，由低压侧光电隔离数据及信号传输通道接收，同时实现27.5KV的高压隔离，低压侧光电隔离数据及信号传输通道再把接收到的光信号还原成电信号，以RS-485通讯方式传送到控制室，经控制室中的计算机处理后以报表、曲线形式输出检测结果。控制系统由控制室中的计算机、高压控制箱、高压电气箱、低压电控柜、控制传感器、执行元件(如小车电机等)、信号指示屏、机车到位光电开关、机车过冲光电开关等组成。控制室根据控制传感器(包括三个光电编码器、十二个行程开关、十六个微动开关、五个光电开关)的信号发出控制指令经低压侧光电隔离数据及信号传输通道、高压侧光电隔离数据及信号传输通道到控制箱，控制箱送出相应的控制信号经电气箱使执行元件(如小车电机等七个电动机、三个电磁铁、四十个继电器)动作，使各传感器到达各检测位置；进库光电开关、到位光电开关、过冲光电开关的信号由低压电控柜采集后以RS-485通讯方式传送到控制室中的计算机，控制室中的计算机再发出控制指令到低压电控柜控制信号指示屏显示相应的信号，以便机车乘务员配合检测。超级隔离变压器为高压部分提供电能；摄像机把受电弓及车顶设备的监控视频信号传送到控制室中的计算机处理。

为了使各传感器能够取得受电弓及车顶设备各检测量的信号，必须有相应的机械运动装置和控制系统的支持。电力机车车顶状态综合自动检测装置，包括主机架及运动装置，传感器及数据采集部分，自动控制部分，数据信号光隔离高速传输部分，数据处理及人机界面软件包，信号指示屏及监视系统，运动装置主要由四个部分组成，它们分别是升降平台运动装置、大车运动装置、小车运动装置、伸缩臂运动装置。

a．电力机车车顶状态综合自动检测装置包括设在线路一侧的主机架及设在主机架上的四套运动装置，与主机架对称设在线路另一侧的反光板，伸缩臂的轴线与线路呈90度夹角，在主机架一侧的地面上还设有前弓停车牌、前弓检测信号指示屏和后弓停车牌、后弓检测信号指示屏以及入库光电开关发射/接收器；