高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统的制作方法

本发明涉及轨道交通，尤其涉及一种高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统。

背景技术：

1、随着高铁和地铁的普及，采用高压电力能源驱动机车行进技术已经比较成熟。轨道交通机车通过接触网和受电弓（统称弓网）获取电力能源。弓网系统安全性关系到地铁和高铁是否能安全运行。受电弓随机车高速运行，如果受到极大的外部干扰（如飞鸟撞击受电弓弓体、受电弓与发生松动的接触网支撑装置撞击等）最终导致机车发生严重的事故。

2、当前的受电弓检测方法主要分为接触式检测方式和非接触式检测方式两种。接触式检测方式常见的有人工检测和通过综合检测车进行检测。这种方式不仅耗费大量的人力成本，同时也无法做到对受电弓的实时监测。非接触式检测方式采用安装的高速摄像机，通过基于机器视觉等一系列先进的算法和手段实现对受电弓表面损伤和表面缺陷检测和评估，对弓网的振动和冲击不能有效监测。中国国家铁路总公司在 2015 年颁发了《动车组受电弓视频监控系统暂行技术条件》，并在部分高铁上试安装了智能分析主机与受电弓视频监控系统。视觉检测技术只能监测到受电弓变形、弓头断裂、滑板损伤等表面明显故障。不能监测弓网滑动过程中的振动、冲击信息。事实上，弓网接触力、弓网寿命、特别是硬点硬弯冲击都可以通过振动监测判定。

3、由于机车运用速度的大幅度提高，同等技术条件下所存在的硬点，高速运用状态比低速运用条件下对受电弓造成冲击负荷大得多，致使弓架发生变形，导致弓头及弓体出现断裂时有发生。硬点和受电弓接触会形成冲击和振动加速度。因此通过监测受电弓收到的冲击和振动信息就能够评判弓网工作状态，并据此找出硬点的存在部位，予以修复。

4、弓网振动监测面临三个主要问题：1）弓网带有数千伏高压电，车厢内有大量乘客，必须保证弓网和车体直接的高强度绝缘性，不能有弓网端的电线电缆接入车厢：2）受电弓和弓网是滑动接触，在列车运行时并不十分可靠，因此碳板上有巨大交变电流流过，从而产生极强的变化磁场，对振动传感器产生强干扰；3）在升弓，降弓，合闸，断闸，网压突变等过程中，由于电弧和电气的不连续性所产生的电磁干扰对振动传感器也形成了严峻的挑战。因此一般的振动监测设备不能直接用于弓网振动监测。

5、近年来，通过光纤和mems振镜制成加速度计安装在受电弓碳板下方，能够满足高绝缘抗干扰的需要。但是这类产品并不成熟，也不通用，其制造成本较高，其精度、线性度、带宽、温度特性都有待改善。

技术实现思路

1、本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，以实现对弓网振动的监测，同时满足绝缘和抗干扰的需求。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，包括设于受电弓上的振动监测装置和设于车厢的控制箱，控制箱包括电源和信息处理板，振动监测装置和控制箱之间通过光缆连接传递能量并完成通信，

3、振动监测装置包括光电转换模块以及用于位移和振动监测的传感器，光电转换模块包括为传感器供电的光电池和将传感器采集的数据转为光信号的调制器；

4、控制箱还包括为光电池通过光缆进行光能传能的激光器以及通过光缆接收光信号的解调器。

5、进一步地，所述振动监测装置有3路，分别设于受电弓两侧以及车顶。

6、进一步地，所述监测系统还包括光纤分线盒，3路振动监测装置通过光缆接入光纤分线盒，再通过光纤分线盒与控制箱连接通信。

7、进一步地，所述传感器外装有电磁屏蔽外壳。

8、进一步地，电磁屏蔽外壳上设有固定耳，固定耳上开设有便于安装的螺孔。

9、进一步地，控制箱还包括用于存储数据的存储模块。

10、进一步地，控制箱还包括用于远程传输数据的无线通讯模块。

11、进一步地，光电池和传感器之间通过电缆连接。

12、本发明的有益效果为：本发明通过光传能技术和光通讯技术解决了高绝缘强度条件下的能量传输和信号传输问题，成本低，可靠性极高，能够满足户外极端环境使用。

技术特征：

1.一种高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，包括设于受电弓上的振动监测装置和设于车厢的控制箱，控制箱包括电源和信息处理板，其特征在于，振动监测装置和控制箱之间通过光缆连接传递能量并完成通信，

2.如权利要求1所述的高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，其特征在于，所述振动监测装置有3路，分别设于受电弓两侧以及车顶。

3.如权利要求2所述的高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括光纤分线盒，3路振动监测装置通过光缆接入光纤分线盒，再通过光纤分线盒与控制箱连接通信。

4.如权利要求1所述的高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，其特征在于，所述传感器外装有电磁屏蔽外壳。

5.如权利要求4所述的高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，其特征在于，电磁屏蔽外壳上设有固定耳，固定耳上开设有便于安装的螺孔。

6.如权利要求1所述的高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，其特征在于，控制箱还包括用于存储数据的存储模块。

7.如权利要求1所述的高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，其特征在于，控制箱还包括用于远程传输数据的无线通讯模块。

8.如权利要求1所述的高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，其特征在于，光电池和传感器之间通过电缆连接。

技术总结本发明实施例公开了一种高绝缘强度的受电弓实时高速振动监测系统，包括设于受电弓上的振动监测装置和设于车厢的控制箱，控制箱包括电源和信息处理板，振动监测装置和控制箱之间通过光缆连接传递能量并完成通信，振动监测装置包括光电转换模块以及用于位移和振动监测的传感器，光电转换模块包括为传感器供电的光电池和将传感器采集的数据转为光信号的调制器；控制箱还包括为光电池通过光缆进行光能传能的激光器以及通过光缆接收光信号的解调器。本发明通过光传能技术和光通讯技术解决了高绝缘强度条件下的能量传输和信号传输问题，成本低，可靠性极高，能够满足户外极端环境使用。技术研发人员：李汉舟,颉兵杰受保护的技术使用者：广东奥斯诺工业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12