一种附加导线的状态实时监测系统的制作方法

本申请涉及电气化铁路设备状态性能监测，尤其涉及一种附加导线的状态实时监测系统。

背景技术：

1、电气化铁路接触网作为铁路供电系统的重要组成部分，在将电能传递给列车的过程中具有十分重要的作用。传统的电气化铁路接触网采用单一导线结构，但随着列车运行速度的提高和电气负荷的增加，导线的供电能力面临一定的限制。为了解决这一问题，引入附加导线成为一种行之有效的解决方案。

2、附加导线的引入增加了供电系统的导线总截面积，从而降低了电阻和电压降，大幅提高了供电能力。这使得电气化铁路能够更好地适应高速列车和电气负荷的需求，确保供电稳定性和列车动力的正常运行。附加导线的存在可以减小导线的电阻和电感，降低电气负荷对供电系统的影响，进而改善电压质量。有利于保证列车的正常运行、减少能源损耗以及保护电气设备等。设置附加导线使得供电系统具备了冗余能力，当某些导线发生故障或维护时，附加导线可以起到补偿作用，保证供电不间断。这在提高供电可靠性、减少列车晚点以及应对突发情况方面具有重要意义。

3、然而，目前对于附加导线的检测，通常只是在对接触网整体进行故障和缺陷检测中的一项，检测时附加导线的故障高发区域并不在检测的考量范围以内，针对性不足。同时，也只能对已经产生故障的附加导线进行筛查，很难防患于未然。而且，现有的检测手段或者是成本较高，或者是检测实时性不足。

4、因此，需要对附加导线的实时监测设置专用的监测系统以提升监测效果。实时监测可以实现对附加导线状态的及时感知与评估，从而及时发现潜在的故障、异常和破损。通过采集附加导线的数据，可以实现对导线的运行状态、振动情况、使用寿命等进行监测与预警。这对于及时采取维修和保养措施，避免故障扩大、提高供电可靠性和安全性具有重要意义。同时，实时监测还可以提供数据支持，用于优化供电系统的运行策略和决策，提高供电效率和节能减排效果。因此，对附加导线进行实时监测的重要性不可忽视。

技术实现思路

1、本申请的目的是解决现有技术中上述的问题，本申请提供了一种附加导线的状态实时监测系统。本申请提升了电气化铁路接触网附加导线状态监测的效果，降低整体监测成本，提升监测的准确度。

2、为了实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：

3、一种附加导线的状态实时监测系统，包括：

4、安装于所述附加导线上的多个应力应变检测单元（103），监测所述附加导线的静态应力与动态应力；

5、分区域布置包括第一存储模块、第一终端模块的中转数据处理单元（102），所述中转数据处理单元（102）按照预设条件对实时监测数据进行运算，超过阈值时将所述监测数据传输至包括第二终端模块和警示模块的检测分析单元（101）；

6、所述检测分析单元（101）进行数据计算，将监测数据输入寿命预测模型获得评估结果，并在所述评估结果为寿命已到或剩余寿命不足时进行示警，所述寿命预测模型是通过实验的方法建立的，实验过程包含使用有限元软件进行计算分析，并通过实物模拟进行验证。

7、在一些技术方案中，所述应力应变检测单元（103）包括静态应力传感器和动态应力传感器，两种传感器均设置在所述附加导线的多个端点处。

8、在一些技术方案中，所述寿命预测模型中，对于静态应力使用材料的弹性模型和应力寿命曲线来预测导线的静态寿命；对于动态应力使用疲劳模型和疲劳寿命曲线来预测导线的动态寿命，所述使用有限元软件包括使用线性累积损伤模型、疲劳极限模型进行计算。

9、在一些技术方案中，所述的系统，所述中转数据处理单元（102），使用低功耗元器件，所述检测分析单元（101）使用高性能元器件，能够进行使用所述寿命预测模型的计算。

10、在一些技术方案中，所述阈值包括最大静态应力、最小静态应力、最大动态应力、最小动态应力，应力峰值累积次数。

11、在一些技术方案中，在所述检测分析单元（101）示警之后，对附加导线的情况进行核实，并根据核实数据反馈调整所述寿命预测模型和所述阈值。

12、在一些技术方案中，所述附加导线包括回流线、正馈线和pw线，所述寿命预测模型中，三者的弹性模量、s-n曲线、疲劳寿命和循环次数均单独设置。

13、在一些技术方案中，所述应力应变检测单元（103）分别设置于所述回流线、所述正馈线和所述pw线两端。

14、在一些技术方案中，所述第一终端模块和所述第二终端模块中的程序是可更新的。

15、一种附加导线的状态实时监测方法，使用上述的监测系统，对附加导线进行实时监测。

16、本申请具有如下优点：

17、（1）本申请使用量最大的应力应变检测单元可以使用简单的传感器，中转数据处理单元使用低能耗的元器件，同时可以连接多段附加导线的应力应变检测单元，将运算单元集中化，进一步降低成本，而对于高性能的检测单元，也是一个检测单元连接多个中转数据处理单元，实现成本优化；

18、（2）中转数据处理单元可以分区域设置不同的密度，对于数据量大的区域，增加布置数量，实现实时监测网络的优化配置，更为准确及时地进行响应；

19、（3）使用寿命预测模型，不仅仅对已发生的故障进行监测，而且通过数据监测与分析，减少故障实际发生数量；

20、（4）统计示警数据，便于对人为因素或环境因素导致的附加导线寿命受损进行分析，减少人为因素的影响，提升接触网整体安全性。

技术特征：

1.一种附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，所述中转数据处理单元（102），使用低功耗元器件，所述检测分析单元（101）使用高性能元器件，能够进行使用所述寿命预测模型的计算。

3.根据权利要求1所述的附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，所述应力应变检测单元（103）包括静态应力传感器和动态应力传感器，两种传感器均设置在所述附加导线的多个端点处。

4.根据权利要求3所述的附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，所述寿命预测模型中，对于静态应力使用材料的弹性模型和应力寿命曲线来预测导线的静态寿命；对于动态应力使用疲劳模型和疲劳寿命曲线来预测导线的动态寿命，所述使用有限元软件包括使用线性累积损伤模型、疲劳极限模型进行计算。

5.根据权利要求3所述的附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，所述阈值包括最大静态应力、最小静态应力、最大动态应力、最小动态应力，应力峰值累积次数。

6.根据权利要求1所述的附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，在所述检测分析单元（101）示警之后，对附加导线的情况进行核实，并根据核实数据反馈调整所述寿命预测模型和所述阈值。

7.根据权利要求1所述的附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，所述附加导线包括回流线、正馈线和pw线，所述寿命预测模型中，三者的弹性模量、s-n曲线、疲劳寿命和循环次数均单独设置。

8.根据权利要求7所述的附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，所述应力应变检测单元（103）分别设置于所述回流线、所述正馈线和所述pw线两端。

9.根据权利要求1所述的附加导线的状态实时监测系统，其特征在于，所述第一终端模块和所述第二终端模块中的程序是可更新的。

10.一种附加导线的状态实时监测方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一项所述的附加导线的状态实时监测系统，对附加导线进行实时监测。

技术总结本申请涉及附加导线的状态实时监测系统，在电气化铁路接触网的附加导线上安装用于实时监测的多个应力应变检测单元，监测附加导线的静态应力与动态应力；分区域布置包括第一存储模块、第一终端模块的中转数据处理单元，所述处理模块按照预设条件对实时监测数据进行运算，超过阈值时将监测数据传输至包括第二终端模块和警示模块的检测分析单元；所述检测分析单元进行数据计算，将寿命预测模型与基准数据比较获得评估结果，并在必要时进行示警。分层级设置功能部件的监测系统可以降低总体成本，加强重点区域监控，减少误报率，提升工作效能。技术研发人员：张忠义,李曌宇,王冬冬,董荣彬,高峰,朱海燕,张斌,霍文婷,杨卿,刘浩,齐佳风,崔超,黄永辉,苏慧受保护的技术使用者：中铁电气化局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20