[发明专利]基于雷达成像接触网摆动状态监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气化铁路接触网线的监测领域，具体应用于大风天气下电气化铁路接触网摆动状态监测。

背景技术

电气化铁路接触网是为电力机车的运行提供电力支持的一种特殊输电线路。其布置方位的准确与否将直接关系到机车受电质量，进而影响机车的安全运行。尽管每一段接触线的两端都有特定的补偿装置将其紧绷固定，但是仍然比较容易受到大风天气的影响产生摆动和弯曲变形，导致与机车的受电弓接触不良，引发弓网事故。

尽管目前我国已针对接触网的布置和养护建立了一套严格的标准，但是鉴于没有一套完善的监测手段，检测工作仍然停留在巡视抽检阶段。传统的检测方法是将检测设备放置在检测车的顶部，随着检测车的前进检测和记录接触网的各项状态指标，这种方法可以准确的检测出在被检测时环境下接触网的导高和拉出值等电气技术参数。然而，这种测量方法一方面占用了正常机车行驶的通道，可能影响其他机车的正常通行；另一方面它不能监测出接触网在一段时间内的连续测量数据，尤其在大风等极端天气，无法提供接触网在恶劣条件下摆动状态的描述。

现已申请的“电气化铁路接触网无线监测系统”发明专利能够实现对远程接触网无线可视化监测，但是监测的结果为视频图像等数据，不可量化，且对于接触网细小的摆动变化反应不明显，最终还是需要通过人为观测判断接触网是否发生故障。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于雷达成像接触网摆动状态监测系统，解决大风极端条件下实时对接触摆动状态检测的问题，既能够对接触网摆动状态进行实时监测，又可以对监测结果进行量化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括多个监测终端和一个监测中心。每个监测终端都具有唯一的标识编码，能够确定监测地点的准确位置；所述的监测终端包括太阳能电池、风速传感器，激光雷达、中央控制器和无线通讯单元；

太阳能电池给风速传感器、激光雷达、中央控制器和无线通讯单元供电；风速传感器负责监测当前风速的大小，采集到的数据经由中央控制器进行模数转换，并周期性对得到的数字信号采样，得到风速值，与预制好的风速阀值进行比较，如果风速值超过阀值则启动激光雷达；激光雷达位于两条铁轨中心位置的正上方，固定在悬挂接触线的杆塔侧臂，位置高于接触网且低于承力索，对接触网进行俯视测量；激光雷达周期性发出一组由单个频率脉冲组成的脉冲群信号，其中每个单个脉冲频率都比前一个高，且各个单个脉冲的频率差值相同，从其所在的杆塔开始，朝铁轨的一端，到与其所在杆塔相邻的下一个杆塔为止，沿着两杆塔之间的接触线扫描一次；一个脉冲群发射过后，将直接返回一组接触网各个点到激光雷达的直线距离和角度测量数值，经过几何关系推导得到各点距地面的高度和其偏离铁轨中心的位置的距离，即导高和拉出值；将每一次扫描得到的接触网测量数据与标准值进行比较，得到的差值可以描述当前接触线摆幅的大小，当接触网的摆动的幅度超过预设的阀值时，中央控制器将启动预警装置发出报警，无线通讯单元会将风速传感器测得的风速数据和雷达检测到的接触网的方位数据全部封装，通过无线通讯单元发送到监控中心；监测中心通过接收到来自监测终端传来的警报，了解在监测终端接触网的大致情况，通过接收来自监测终端传来的数据，使用数据解码和成像技术在计算机上再现监测终端接触网摆动的模拟场景。

本发明的有益效果是：系统不仅可以实现对接触网摆动状态的实时可视化监测，还能够实现监测数据的可度量化，无需加入人为经验判断，结果更加精确，敏感性更高；安装在杆塔上接触网上方的监测系统，可以在不影响机车正常通行的情况下对接触网进行检测，实时判断接触网是否布置在正确的区域；采用的是二级预警方式，增加设备使用率，减少人为操作，可靠性更强。

附图说明

图1为本发明激光雷达测量接触网的导高和拉出值原理图；

图2为本发明监测终端的原理结构图；

图3为本发明二级预警模式流程图；

图4为本发明安装示意图；

图中，1-接触网，2-风速传感器，3-激光雷达，4-电柜，5-杆塔，6-铁轨，7-通过铁轨中心线并与地面垂直的平面。

具体实施方式