一种轨道接触网结冰检测装置及除冰设备的制作方法

本技术涉及结冰检测的领域，尤其是涉及一种轨道接触网结冰检测装置及除冰设备。

背景技术：

1、雨雪冰冻天气给交通运输行业带来了巨大挑战，其中轨道接触网受到冻雨恶劣天气的影响会导致结冰，冰层使受电弓与接触网的接触性能下降，产生断电、短路、打火等现象，严重影响铁路的运行效率和安全性，此外，地上运行的地铁、轻轨也会发生接触网结冰现象。

2、目前，接触网的除冰主要有人力除冰、机械除冰、直流融冰、无人机除冰以及其他一些方式。轨道除冰离不开对接触网结冰的探测，目前已有的轨道沿线结冰探测方式有：1、人力巡检，此种方式效率低，安全性差；2、轨道沿线覆冰检测装置，即利用不同原理的结冰传感器，使用方便，但是容易误报漏报；3、无人机巡检，需要人力操作，而且冻雨影响无人机安全；4、图像处理技术，此种方式近些年来得到了大力发展，目前已经有了许多针对结冰探测的数据处理方法；然而其对于夜间结冰的探测难度大，而且图像处理速度慢，无法在行驶的专列上实现动态监测。

3、另外针对轨道接触网的融冰技术虽已进行了研究和试用，但仍存在诸多局限性：、需要的设备很多，如牵引变压器、换流变压器和整流设备等，这些设备运输不便、造价高；2、操作麻烦，融冰往往需要2-4小时，若覆冰较厚，无法完全将其融化，甚至只能够融化接触网表面的冰层而外壳无法融化，形成“冰套”甚至危害性更大；3、设备需要在列车停运时才能完成工作，对供电系统也会造成影响；4、无冰灾时设备会被长期闲置，维护成本高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种轨道接触网结冰检测装置及除冰设备，解决了现有技术中的问题，提高轨道接触网结冰检测的检测效果以及接触网的除冰效果。

2、一方面，本技术提供的一种轨道接触网结冰检测装置采用如下的技术方案：

3、一种轨道接触网结冰检测装置，用于安装在运行在轨道上的列车上，轨道接触网结冰检测装置包括激光发射器、硅光电池板、电压检测单元和结果输出单元，所述激光发射器和硅光电池板分别位于被检测接触网的相对两侧，所述硅光电池板包括若干个阵列分布的硅光电池，每个所述硅光电池的规格一致，所述硅光电池板的受光面包括接收区和抵消区，所述接收区范围内的若干个硅光电池串联，所述抵消区范围内的若干个硅光电池串联，所述接收区和抵消区的硅光电池的数量相同，所述激光发射器用于发射照射在被检测接触网和接收区上的激光，所述电压检测单元用于检测硅光电池板的输出电压，所述结果输出单元和所述电压检测单元电连接，所述结果输出单元用于输出接触网是否结冰的信号；

4、其中，所述接收区的硅光电池阵列和抵消区的硅光电池阵列反向串联，接触网上结冰越多，照射向所述接收区上的激光被接触网和冰遮挡的面积越大，照射到所述接收区上的激光越少，所述硅光电池板输出的电压越低，所述硅光电池板的输出电压小于预设值则所述结果输出单元输出接触网出现结冰的信号。

5、可选的，所述激光发射器和硅光电池板在列车宽度方向上间隔分布，所述硅光电池板包括从上至下依次分布的第一区域、第二区域和第三区域，第一区域、第二区域和第三区域均为若干阵列分布的硅光电池组成的硅光电池阵列，所述第一区域的硅光电池串联，所述第二区域的硅光电池串联，所述第三区域的硅光电池串联，所述第一区域和第三区域的硅光电池数量之和等于所述第二区域的硅光电池数量，所述第一区域和第二区域的硅光电池阵列反向串联，所述第三区域和第二区域的硅光电池阵列反向串联，所述激光发射器发射的激光范围和第二区域对应。

6、可选的，所述激光发射器用于发射照向所述接收区的线激光，所述线激光的长度方向沿竖直方向设置。

7、另一方面，本技术提供的一种轨道接触网除冰设备采用如下的技术方案：

8、一种轨道接触网除冰设备，用于安装在运行在轨道上的列车上，轨道接触网除冰设备包括在轨道上运行的列车以及安装在列车顶部且从车头至车尾依次分布的第一检测装置、第一除冰装置、第二检测装置、第二除冰装置、刮冰装置和喷涂装置；

9、所述第一检测装置和第二检测装置均为上述的轨道接触网结冰检测装置；

10、所述第一除冰装置用于在所述第一检测装置检测到接触网结冰后敲打接触网，所述第二除冰装置用于在第二检测装置检测到接触网结冰后敲打接触网；

11、所述刮冰装置用于对经过除冰装置除冰后的接触网上残留的冰进行刮除；

12、所述喷涂装置用于在经过除冰和刮冰的接触网上喷洒或涂抹防冰液或除冰剂；

13、其中，所述第一检测装置检测到接触网结冰并输出接触网结冰信号后，所述第一除冰装置、刮冰装置和喷涂装置启动；所述第二检测装置输出接触网结冰信号后，所述第二除冰装置启动，所述第二检测装置输出接触网未结冰信号后，所述第二除冰装置关闭，所述第一检测装置连续在预设时间内输出结果均为接触网未结冰后，所述第一除冰装置、刮冰装置和喷涂装置关闭。

14、可选的，所述第一除冰装置和第二除冰装置均包括多个除冰单元，所述除冰单元包括驱动件、安装轴和多片打冰头，所述驱动件固定在列车顶部，所述驱动件的输出端和所述安装轴固定连接，所述安装轴的轴向方向沿列车行进方向设置，所述打冰头安装在所述安装轴上，多个所述打冰头沿所述安装轴的轴向方向间隔分布，所述打冰头包括和所述安装轴同轴的圆盘以及多个安装在所述圆盘外缘上的凸起，所述圆盘固定安装在所述安装轴上，所述凸起沿所述圆盘的径向方向向外凸出，多个所述凸起沿所述圆盘的周向方向均匀分布，所述凸起上安装有打冰棒，所述打冰棒一端和所述凸起转动连接，所述打冰棒用于接触敲打接触网，所述打冰棒和凸起连接的转轴平行于所述安装轴的轴向方向，所述驱动件驱动所述安装轴和打冰头转动，所述打冰头转动带动多个所述打冰棒依次敲打接触网。

15、可选的，所述安装轴位于接触网下方，所述安装轴的轴心和接触网的高度差小于旋转状态下所述打冰棒远离所述凸起的一端到所述安装轴的轴心的最大距离。

16、可选的，所述第一除冰装置和第二除冰装置均包括四个除冰单元，四个除冰单元分别为第一除冰单元、第二除冰单元、第三除冰单元和第四除冰单元，所述第一除冰单元和第二除冰单元组成第一除冰组，所述第三除冰单元和第四除冰单元组成第二除冰组，所述第一除冰组和第二除冰组在列车行进方向上间隔分布，所述第一除冰单元和第二除冰单元的打冰头在列车的宽度方向上间隔分布，所述第三除冰单元和第四除冰单元的打冰头在列车的宽度方向上间隔分布，同一除冰组的两个所述除冰单元的所述打冰棒旋转范围交叉，且同一除冰组的两个除冰单元的打冰棒旋转范围的交叉区域的最高点的高度大于等于接触网的高度。

17、可选的，同一所述除冰单元上不同所述打冰头上的所述凸起在所述安装轴的周向方向交错分布。

18、可选的，所述第一除冰组和第二除冰组在列车行进方向上交错分布。

19、可选的，所述第一除冰单元和第二除冰单元的所述安装轴的旋转方向相同，所述第三除冰单元和第四除冰单元的所述安装轴的旋转方向相同，所述第一除冰单元和第三除冰单元的所述安装轴的旋转方向相反。

20、可选的，所述打冰棒呈弧形设置，且弧形的所述打冰棒的外凸面用于接触接触网。

21、可选的，所述打冰棒的硬度大于冰的硬度，且所述打冰棒的硬度小于接触网。

22、可选的，轨道接触网除冰设备还包括第一升降装置和第二升降装置，所述第一升降装置和第二升降装置安装在列车的顶部，所述第一除冰装置安装在所述第一升降装置的输出端上，所述第二除冰装置安装在所述第二升降装置的输出端上。

23、可选的，所述喷涂装置包括接触板和储液罐，所述储液罐中存储有防冰液或除冰剂，所述接触板内设有出液通道，所述接触板顶面设有溢出口，所述溢出口和出液通道连通，所述接触板上的所述溢出口中防冰液或除冰剂用于接触接触网，所述溢出口沿列车宽度方向的长度大于等于接触网的宽度，所述接触板内的出液通道通过管路和输液泵连通储液罐。

24、综上所述，本技术包括以下有益技术效果：

25、本技术对于接触网是否结冰的检测，不受外界环境光线的影响，可以实现夜间对接触网的结冰检测；而且由于本技术仅需要检测硅光电池板输出的电压数据，检测数据较少，不涉及复杂的算法或图像处理，判断迅速，可以在行驶较快的除冰设备上实现动态监测。

26、本技术的除冰设备通过激光和硅光电池板对接触网结冰进行检测，并配合旋转的打冰棒实现对接触网以高速高频击打的方式进行除冰。

27、本技术设计第一检测装置在预设时间内输出结果均为接触网未结冰后，第一除冰装置、刮冰装置和喷涂装置才关闭，避免遇到中间一小段区域未结冰但后方区域结冰的情况下，导致第一除冰装置反复停止启动的情况，也改善了反复启动第一除冰装置导致在列车快速行驶过程中影响除冰效果的问题，因此，本技术在第一检测装置持续一段时间均没有检测到接触覆冰后才停止第一除冰装置、刮冰装置和喷涂装置，提高设备运行稳定性以及除冰效果。