[发明专利]电气化铁路接触网车载式激光-机械协同除冰装置及方法

说明书

本发明属于铁路电气技术领域，涉及了一种电气化铁路接触网车载式激光‑机械协同除冰装置及方法，该装置安装在机车上，机车上的能源为其提供电源，包括：激光除冰单元，包括激光器和位置调节模块，所述激光器产生波长为450nm的激光，并将激光聚焦到接触网的一点，所述位置调节模块调整所述激光器至激光发射的最佳发射位置；机械除冰单元，以机车的运行方向为参考方向，安装在所述激光除冰单元的后面，控制及数据分析单元，接收接触网的位置信息以及覆冰厚度，按照覆冰厚度输出转速值给机械除冰单元，输出位置指令给位置调节模块，调整激光的最佳发射位置。解决现有技术中存在的除冰效率非常低，连续性较差以及对接触网的损伤较大的问题。

技术领域

本发明属于铁路电气技术领域，涉及了一种电气化铁路接触网车载式激光-机械协同除冰装置及方法。

背景技术

接触网是暴露在户外的一种的电气设备，冬天北方多暴雪，南方也经常下冻雨，接触网极易覆冰。接触网覆冰不仅会造成受电弓的损坏，还会大大降低行车安全，而人工除冰不仅效率低，接触网的高电压也是非常危险的。因此，接触网除冰的研究是非常必要的。

接触网材质一般为铜镁合金，覆冰黏着力强，与冰层紧密接触。交流除冰前必须要先切断电源，这样会造成机车停止运行，使铁路的运输效率大幅度降低。电阻除冰式需要大量的电能，造成了能源浪费，并且热电阻很难精准的控制温度，有可能会对接触网造成一定的损伤。滚筒除冰极易伤害刀片，对机械装置损伤较大。在室外温度较低时，气动式的除冰效率非常低，而爆破式需要提前设计好爆破点，并且只能进行一次，连续性较差，并且如果炸药的用量没有控制好，也会对接触网造成伤害。接触网式除冰是机车运行时将冰刮下来，对接触网的损伤很大。爆破式需要在接触网外侧提前设好爆破点，但仅能实施一次，并且对接触网的损伤也较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电气化铁路接触网车载式激光-机械协同除冰装置及方法，解决现有技术中存在的除冰效率非常低，连续性较差以及对接触网的损伤较大的问题。

本发明是这样实现的，

一种电气化铁路接触网车载式激光-机械协同除冰装置，该装置安装在机车上，机车上的能源为其提供电源，包括：

激光除冰单元，包括激光器和位置调节模块，所述激光器产生波长为450nm的激光，并将激光聚焦到接触网的一点，所述位置调节模块调整所述激光器至激光发射的最佳发射位置；

机械除冰单元，以机车的运行方向为参考方向，安装在所述激光除冰单元的后面，

控制及数据分析单元，接收接触网的位置信息以及覆冰厚度，按照覆冰厚度输出转速值给机械除冰单元，输出位置指令给位置调节模块，调整激光的最佳发射位置。

进一步地，所述激光器包括一个激光发生模块和一个激光聚焦模块，激光聚焦模块包括一块圆柱状的聚焦透镜，将激光聚焦到接触网的一点；位置调节模块包括丝杆滑轨，以及安装在丝杆上的相机，根据相机进行拍照，控制及数据分析单元根据拍照的图片进行位置分析，位置调节模块根据控制及数据分析单元的指令进行位置调节。

进一步地，所述机械除冰单元采用电动缸除冰器结构，包括伺服电机，电动缸和三棱柱除冰器，伺服电机控制电动缸上下运动，电动缸带动三棱柱除冰器与接触网接触完成除冰动作。

进一步地，控制及数据分析单元包括信息接收模块，数据分析模块和控制指令输出模块，通过所述信息接收模块接收位置调节模块中相机拍摄到的接触网的图片，并发送至数据分析模块，所述数据分析模块分析接触网的位置信息以及覆冰厚度，所述控制模块按照数据分析模块分析的结果进行指令输出。

进一步地，激光器的参数的确定包括：确定融冰所需的激光功率W为: