[发明专利]一种电气化铁路接触网车载式微波-振动协同除冰装置及方法

权利要求书

1.一种电气化铁路接触网车载式微波-振动协同除冰装置，其特征在于：包括微波除冰单元、振动除冰单元、数据采集单元以及数据分析及控制单元；

所述微波除冰单元、振动除冰单元以及数据采集单元均与数据分析及控制单元电连接；

所述微波除冰单元在数据分析及控制单元控制下对接触网进行微波除冰；

所述振动除冰单元在数据分析及控制单元控制下对接触网进行振动除冰；

所述数据采集单元对接触网进行环境信息的数据采集并将采集到的环境信息传送至数据分析及控制单元；

所述数据分析及控制单元对环境信息进行分析得到分析结果并根据分析结果对微波除冰单元和振动除冰单元进行控制使微波除冰单元先进行微波除冰然后振动除冰单元进行振动除冰；

数据分析及控制单元根据环境信息计算出微波除冰单元对接触网进行微波除冰的融化时间以及振动除冰单元的振动参数，对微波除冰单元和振动除冰单元进行控制；

所述微波除冰单元对接触网进行微波除冰的融化时间的计算公式为：

式中，t为融化时间；J'为总焦耳热；η₁为电热耦合功率；P为微波发生器总功率；τ为微波在冰中的透过率；

总焦耳热的计算公式为：

式中，J'为总焦耳热；J为实际焦耳热；η为微波传热效率；

实际焦耳热的计算公式为：

J＝cρπr²LΔT

式中，J为实际焦耳热；c为冰比热容；ρ为冰层密度；r为微波作用半径；L为微波穿透冰层距离；ΔT为温差；

微波传热效率的计算公式为：

式中，η为微波传热效率；d为加热冰层厚度；D为微波传热深度；

微波传热深度的计算公式为：

式中，D为微波传热深度；λ为中心波长；tanμ为介质损耗角正切；ε为冰的相对介电常数。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路接触网车载式微波-振动协同除冰装置，其特征在于：所述微波除冰单元包括微波发生模块、微波聚焦模块以及位置调节模块；

所述微波发生模块产生微波，所述微波聚焦模块将微波产生模块产生的微波聚焦于接触网，所述位置调节模块对接触网位置进行检测并根据接触网位置调整微波发射的位置。

3.根据权利要求2所述的一种电气化铁路接触网车载式微波-振动协同除冰装置，其特征在于：微波发生模块包括放大器与多个微波发生器，所述微波发生器生成微波，所述放大器放大微波。

4.根据权利要求3所述的一种电气化铁路接触网车载式微波-振动协同除冰装置，其特征在于：所述微波发生器连接有位置调节结构，所述位置调节结构对微波发射的位置进行调整；

所述位置调节模块包括接触网位置检测传感器以及微波发生器位移控制器，所述接触网位置检测传感器实时检测接触网位置并将接触网位置发送给微波发生器位移控制器，所述微波发生器位移控制器根据接触网位置将控制信号发送给位置调节结构。

5.根据权利要求1或2所述的一种电气化铁路接触网车载式微波-振动协同除冰装置，其特征在于：所述振动除冰单元包括伺服电机以及镐斧式接触杆；所述伺服电机带动镐斧式接触杆上下运动敲击接触网；

所述伺服电机可根据数据分析及控制单元的控制指令调节转速。