專利名稱：一種電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣化鐵路電力機(jī)車安全運(yùn)行領(lǐng)域，即提高電力機(jī)車通過電分相時(shí)的安全性，是一種模擬電氣化鐵路電力機(jī)車運(yùn)行工況，對(duì)電力機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)的地面磁枕進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測的方法及檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從1958年第一條電氣化鐵路開始修建，到2012年12月26日京廣高鐵正式開通，中國電氣化鐵路總里程已突破48000公里，超越了原電氣化鐵路世界第一的俄羅斯，躍升為世界第一位。高速鐵路投入運(yùn)營的線路達(dá)到9200公里，均為電氣化鐵路，居世界第一。鄭州局3120公里營業(yè)線已經(jīng)全部改造或新建為電氣化鐵路，鄭西、石武高鐵我局運(yùn)營里程分別為337公里和335公里。這些電氣化鐵路均使用電力機(jī)車或電力牽引的動(dòng)車組，電源由地面牽引變電所提供，牽引變電所將國家電網(wǎng)的110千伏或220、330千伏三相交流高壓電源變換成為電氣化鐵路使用的27.5千伏單相工頻交流電源，并輸送到接觸網(wǎng)線路上，供電力機(jī)車使用。相鄰的牽引變電所之間在電氣上必須絕緣，這個(gè)絕緣裝置稱之為分相絕緣器，而且電力機(jī)車在通過分相絕緣器時(shí)必須斷開電力機(jī)車主斷路器，否則電力機(jī)車帶載切斷電源，受電弓會(huì)拉出強(qiáng)烈電弧并短接分相絕緣器，造成兩變電所相間短路，引起燒斷接觸線或承力索、損壞變電所和機(jī)車設(shè)備等惡性事故。電氣化鐵路每20-30公里就有一個(gè)變電所，過分相前需要司機(jī)操作斷電，電力機(jī)車依靠慣性通過分相絕緣器，過了分相絕緣器要合電才能安全運(yùn)行，由于依靠機(jī)車司機(jī)肉眼看斷合標(biāo)斷合電，經(jīng)常有誤操作發(fā)生，造成電力機(jī)車帶電闖分相。電力機(jī)車過分相時(shí)必須斷電是電氣化鐵路安全運(yùn)行最薄弱的環(huán)節(jié)之一。2007年鐵道部在全路推廣電力機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)，這一問題才得到解決。電力機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)為做到電力機(jī)車過分相時(shí)自動(dòng)斷開主斷路器，每處分相附近單股道預(yù)埋4個(gè)磁感應(yīng)裝置(軌道的一側(cè)按照一定間距規(guī)定設(shè)置有兩個(gè)磁感應(yīng)裝置，兩側(cè)一共4個(gè)磁感應(yīng)裝置)。磁感應(yīng)裝置是基于免維護(hù)地面定位技術(shù)的車載自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)的地面磁性設(shè)備，電力機(jī)車通過時(shí)會(huì)發(fā)出相應(yīng)信號(hào)給機(jī)車，通過車載感應(yīng)接收器和過分相控制裝置自動(dòng)完成電力機(jī)車斷電過分相。自動(dòng)過分相地面磁鐵式感應(yīng)裝置是嵌入到軌枕里的永久磁鐵也簡稱磁枕，具有耐高溫、耐腐蝕、不會(huì)丟失等特點(diǎn)。這些磁性枕的管理和維護(hù)由供電部門負(fù)責(zé)。磁枕的狀態(tài)直接關(guān)系到行車安全，如果磁性枕損壞或丟失，會(huì)造成電力機(jī)車帶電闖分相，造成相鄰變電所相間短路，引起燒斷接觸線或承力索、損壞變電所和機(jī)車設(shè)備等惡性事故。如2011年12月17日洛陽機(jī)務(wù)段HXDlC型538/537號(hào)重聯(lián)機(jī)車牽引27032J次貨物列車在鞏義東至穆溝站間上行線K617處帶電闖分相造成燒斷接觸網(wǎng)承力索的事故，嚴(yán)重影響了我局運(yùn)輸生產(chǎn)秩序。目前一直采用用人工測量的方法測量磁枕的剩磁來判斷磁枕的狀態(tài)，而人工測量存在漏檢和誤檢的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)及檢測方法，可以模擬電力機(jī)車運(yùn)行情況下對(duì)電力機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)地面磁枕進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量，并能夠精確測量其磁場強(qiáng)度和磁枕位置是否符合鐵道部的標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，包括用于檢測磁感應(yīng)裝置的位置和磁性大小的傳感器、信號(hào)變換器、用于系統(tǒng)供電的電源、模擬量采集卡和工控機(jī)，所述的傳感器分別通過信號(hào)變換器連接模擬量采集卡的輸入端，模擬量采集卡的輸出端連接工控機(jī)的輸入端，還包括用于模擬電力機(jī)車運(yùn)行的車輛，所述的車輛車體兩側(cè)的下方分別設(shè)置有至少一個(gè)傳感器，所述的設(shè)置在車輛兩側(cè)的傳感器在同一枕木的投影距離與鐵軌兩側(cè)兩個(gè)磁感應(yīng)裝置在同一枕木上的相對(duì)距離相等，且第一、第二傳感器與被檢測磁感應(yīng)裝置的垂直距離不小于150MM。所述傳感器的個(gè)數(shù)為六個(gè)，以三個(gè)為一組分為兩組，分別設(shè)置在車輛的兩側(cè)。所述的每組傳感器包括兩個(gè)磁阻傳感器和一個(gè)電磁線圈傳感器。所述的車輛為接觸網(wǎng)檢測車或接觸網(wǎng)作業(yè)車。一種鐵路電力機(jī)車地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測方法，包括以下步驟:
A，首先安裝本系統(tǒng)到車輛上，所述的傳感器的具體安裝時(shí)根據(jù)GB 146.1 -1983 ；
B，啟動(dòng)車輛，使車輛以一定速度通過被檢測鐵路路段；同時(shí)每組傳感器對(duì)被測鐵路路段的磁枕強(qiáng)度進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到磁枕時(shí)，傳感器發(fā)送磁枕的強(qiáng)度信號(hào)到信號(hào)變換器；
C，信號(hào)變換器接收到磁枕強(qiáng)度信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行放大、調(diào)零、濾波處理，處理后通過模擬量采集卡傳送至工控機(jī)；
D，工控機(jī)對(duì)收集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，在顯示屏上顯示地面磁枕的磁場強(qiáng)度曲線，并結(jié)合線路數(shù)據(jù)庫記錄的磁枕初始位置和強(qiáng)度要求，從而直觀的顯示出所測量鐵路段磁枕的位置和強(qiáng)度是否符合鐵道部《車載控制電力機(jī)車自動(dòng)過分相技術(shù)條件》的要求。所述傳感器的個(gè)數(shù)為六個(gè)，以三個(gè)為一組分為兩組，分別設(shè)置在車輛的兩側(cè)。所述的每組傳感器包括兩個(gè)磁阻傳感器和一個(gè)電磁線圈傳感器。所述的車輛為接觸網(wǎng)檢測車或接觸網(wǎng)作業(yè)車。本發(fā)明通過在車輛的車體下方安裝多組傳感器，并開動(dòng)車輛，模擬正常電力機(jī)車高速運(yùn)行狀態(tài)，通過傳感器檢測被測路段磁感應(yīng)裝置的磁性大小、位置等數(shù)據(jù)，并將檢測到的數(shù)據(jù)通過信號(hào)變換器和模擬量采集卡傳送到工控機(jī)進(jìn)行分析，形成被測線路段的磁感應(yīng)裝置的位置和磁性大小曲線，根據(jù)鐵道部下發(fā)的磁枕安裝使用等規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)，從而能快速準(zhǔn)確的檢測出被測路段磁感應(yīng)裝置的位置和磁性是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，避免了人工測量出現(xiàn)的誤檢、漏檢現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明的電路原理 圖2為本發(fā)明所述傳感器的安裝位置示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，包括用于檢測磁感應(yīng)裝置位置和磁性大小的傳感器、信號(hào)變換器、用于系統(tǒng)供電的電源、模擬量采集卡和工控機(jī)，所述的傳感器分別通過信號(hào)變換器連接模擬量采集卡的輸入端，模擬量采集卡的輸出端連接工控機(jī)的輸入端，還包括車輛3，所述的車輛3兩側(cè)的下方分別設(shè)置有至少一個(gè)傳感器，所述的設(shè)置在車輛3兩側(cè)的傳感器在同一枕木的投影距離與鐵軌兩側(cè)兩個(gè)磁感應(yīng)裝置在同一枕木上的相對(duì)距離相等，且第一、第二傳感器與被檢測磁感應(yīng)裝置的垂直距離不小于150MM。所述的第一、第二傳感器與被檢測磁感應(yīng)裝置的垂直距離不小于150MM為國標(biāo)《車載控制電力機(jī)車自動(dòng)過分相技術(shù)條件》中7.2.4預(yù)埋式軌枕的安裝要求規(guī)定。具體如下:預(yù)埋式軌枕不應(yīng)處于道岔和鋼軌接頭處，內(nèi)部磁感應(yīng)器應(yīng)避開信號(hào)機(jī)及其他軌道設(shè)備，距離大于或等于lm。如果原定位置不適合安裝，可將安裝位置在±2m范圍內(nèi)調(diào)整。磁感應(yīng)器應(yīng)固定在鋼軌外側(cè)，其中心距鋼軌內(nèi)測工作邊水平距離(335± 15)mm，距信號(hào)接收設(shè)備垂直距離大于或等于150mm ;預(yù)埋式軌枕安裝時(shí)應(yīng)保證信號(hào)接收設(shè)備處磁感應(yīng)強(qiáng)度不低于0.004T。0.004T即為本系統(tǒng)傳感器檢測界限值，即超過0.004T即為檢測到且正常，低于0.004T即為磁枕磁力降低，對(duì)其應(yīng)及時(shí)維護(hù)和更換。詳細(xì)的其它標(biāo)準(zhǔn)也可以參照具體規(guī)定，使本系統(tǒng)能夠最大化的使用車輛模擬動(dòng)力機(jī)車進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量，而且使測量的精度更加精確。所述傳感器的個(gè)數(shù)為六個(gè)，以兩個(gè)傳感器為一組分別設(shè)置在車輛3的兩側(cè)。第一組傳感器設(shè)置在車輛3的一側(cè)，第二組傳感器設(shè)置在另一側(cè)設(shè)置，這樣能夠防止在車輛3運(yùn)動(dòng)時(shí)由于顛簸偏移而造成的信號(hào)誤差，每組傳感器包括兩個(gè)磁阻傳感器I和一個(gè)電磁線圈傳感器4，使用兩個(gè)磁阻傳感器I進(jìn)行同時(shí)監(jiān)測磁枕強(qiáng)度大小，取均值使測試的精度更大。所述的電磁線圈傳感器4用來直接檢測磁枕的存在，使測量更加直接。傳感器的個(gè)數(shù)也可以為兩個(gè)，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。但是當(dāng)車輛在電氣化鐵路上行駛時(shí)，遇到彎道或者顛簸時(shí)，傳感器的相對(duì)地面磁枕的位置會(huì)有偏移，從而不能檢測或者誤檢。最優(yōu)選擇為六個(gè)傳感器，這樣不僅能避免漏檢、誤檢，也節(jié)省成本。所述的車輛3為接觸網(wǎng)檢測車或接觸網(wǎng)作業(yè)車。接觸網(wǎng)檢測車或接觸網(wǎng)作業(yè)車均為現(xiàn)有鐵路運(yùn)維使用車輛，具有足夠的動(dòng)力來模擬電力機(jī)車的高速行進(jìn)。也可以為其它具有動(dòng)力的車體，只要可以模擬電力機(jī)車運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力車體即能夠達(dá)到動(dòng)態(tài)測量的要求。所述的傳感器安裝完全參照鐵道部2008年發(fā)布的自動(dòng)過分相鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《車載控制電力機(jī)車自動(dòng)過分相技術(shù)條件》進(jìn)行傳感器的位置安裝，這樣測量的結(jié)果也可以以上述標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為基準(zhǔn)，這樣使鐵道磁枕的維護(hù)效果更好。本發(fā)明通過使用接觸網(wǎng)檢測車來模擬列車的在鐵軌上的運(yùn)動(dòng)，并且在接觸網(wǎng)檢測車上安裝兩組或者多組傳感器進(jìn)行同時(shí)測量，然后取每一組的平均值，這樣使測量更加精確。所述的兩組傳感器分別安裝在接觸網(wǎng)檢測車的兩側(cè)，從而能夠檢測在運(yùn)動(dòng)過程中所經(jīng)過的磁枕的位置以及磁枕的磁感應(yīng)強(qiáng)度，通過信號(hào)處理器處理后，再通過模擬量采集卡輸送至工控機(jī)，工控機(jī)對(duì)采集到的磁枕信息進(jìn)行處理分析，從而直觀的得到所測路段中磁枕是否符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。一種鐵路電力機(jī)車地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測方法，包括以下步驟:
A，首先安裝本系統(tǒng)到檢測車3上，所述的傳感器的具體安裝時(shí)根據(jù)GB 146.1 -1983，即為《標(biāo)準(zhǔn)軌距車輛限界》，在7.3.2所述的信號(hào)接收設(shè)備的安裝中有詳細(xì)規(guī)定。
B，啟動(dòng)車輛3，使車輛3以一定速度通過被檢測鐵路路段；同時(shí)每組傳感器對(duì)被測鐵路路段的磁枕強(qiáng)度進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到磁枕時(shí)，傳感器發(fā)送磁枕的強(qiáng)度信號(hào)到信號(hào)變換器；
C，信號(hào)變換器接收到磁枕強(qiáng)度信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行放大、調(diào)零、濾波處理，處理后通過模擬量采集卡傳送至工控機(jī)；
D，工控機(jī)對(duì)收集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，然后在顯示屏上顯示地面磁枕的磁場強(qiáng)度曲線，并結(jié)合線路數(shù)據(jù)庫記錄的磁枕初始位置和強(qiáng)度要求從而直觀的顯示出所測量鐵路段磁枕的位置和強(qiáng)度是否符合鐵道部《車載控制電力機(jī)車自動(dòng)過分相技術(shù)條件》(TB/T3197-2008)的要求，然后對(duì)其進(jìn)行維護(hù)或者更換。所述的車輛3為接觸網(wǎng)檢測車，也可以為接觸網(wǎng)作業(yè)車。這樣接觸網(wǎng)檢測車以一定速度通過被檢測鐵路段時(shí)，安裝在接觸網(wǎng)檢測車上的傳感器實(shí)時(shí)采集被測路段的磁感應(yīng)裝置的位置和大小信息，并與鐵軌磁感應(yīng)裝置的安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行比對(duì)，從而能夠直觀快速的檢查出被測路段磁枕是否符合要求，從而進(jìn)行維護(hù)或者更換。
權(quán)利要求
1.一種電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括用于檢測磁感應(yīng)裝置的位置和磁性大小的傳感器、信號(hào)變換器、用于系統(tǒng)供電的電源、模擬量采集卡和工控機(jī)，所述的傳感器分別通過信號(hào)變換器連接模擬量采集卡的輸入端，模擬量采集卡的輸出端連接工控機(jī)的輸入端，還包括車輛，所述的車輛兩側(cè)的下方分別設(shè)置有至少一個(gè)傳感器，所述的設(shè)置在車輛兩側(cè)的傳感器在同一枕木的投影距離與鐵軌兩側(cè)兩個(gè)磁感應(yīng)裝置在同一枕木上的相對(duì)距離相等，且第一、第二傳感器與被檢測磁感應(yīng)裝置的垂直距離不小于150MM。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器的個(gè)數(shù)為六個(gè)，以三個(gè)為一組分為兩組，分別設(shè)置在車輛的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的每組傳感器包括兩個(gè)磁阻傳感器和一個(gè)電磁線圈傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的車輛為接觸網(wǎng)檢測車或接觸網(wǎng)作業(yè)車。
5.一種鐵路電力機(jī)車地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測方法，其特征在于:包括以下步驟: A，首先安裝本系統(tǒng)到車輛上，所述的傳感器的具體安裝時(shí)根據(jù)GB 146.1 -1983 ； B，啟動(dòng)車輛，使車輛以一定速度通過被檢測鐵路路段；同時(shí)每組傳感器對(duì)被測鐵路路段的磁枕強(qiáng)度進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到磁枕時(shí)，傳感器發(fā)送磁枕的強(qiáng)度信號(hào)到信號(hào)變換器； C，信號(hào)變換器接收到磁枕強(qiáng)度信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行放大、調(diào)零、濾波處理，處理后通過模擬量采集卡傳送至工控機(jī)； D，工控機(jī)對(duì)收集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，然后在顯示屏上顯示地面磁枕的磁場強(qiáng)度曲線，并結(jié)合線路數(shù)據(jù)庫記錄的磁枕初始位置和強(qiáng)度要求，直觀的顯示出所測量鐵路段磁枕的位置和強(qiáng)度是否符合鐵道部《車載控制電力機(jī)車自動(dòng)過分相技術(shù)條件》的要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器的個(gè)數(shù)為六個(gè)，以三個(gè)為一組分為兩組，分別設(shè)置在車輛的兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的每組傳感器包括兩個(gè)磁阻傳感器和一個(gè)電磁線圈傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一所述的電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的車輛為接觸網(wǎng)檢測車或接觸網(wǎng)作業(yè)車。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣化鐵路地面磁枕動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)，包括用于檢測磁感應(yīng)裝置的位置和磁性大小的傳感器、信號(hào)變換器、模擬量采集卡和工控機(jī)，所述的傳感器分別通過信號(hào)變換器連接模擬量采集卡的輸入端，模擬量采集卡的輸出端連接工控機(jī)的輸入端，還包括車輛，所述的車輛兩側(cè)的下方分別設(shè)置有至少一個(gè)傳感器，本發(fā)明通過在車輛的車體下方安裝多組傳感器，并啟動(dòng)車輛模擬正常鐵路機(jī)車高速運(yùn)行狀態(tài)下通過傳感器檢測被測路段磁感應(yīng)裝置的磁性大小、位置等數(shù)據(jù)，并根據(jù)鐵道部下發(fā)的磁枕安裝使用等規(guī)定進(jìn)行比較，從而能快速準(zhǔn)確的檢測出被測路段磁感應(yīng)裝置的位置和磁性是否符合要求標(biāo)準(zhǔn)，避免了人工測量出現(xiàn)的誤檢、漏檢現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B60M3/04GK103171587SQ201310107898
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者王佳, 張寶奇 申請(qǐng)人:王佳, 張寶奇