本實用新型涉及電氣化鐵路接觸網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種移動接觸網(wǎng)的雷達防護系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前電氣化貨運列車進入貨物裝卸區(qū)和檢修車庫普遍采用內(nèi)燃機車牽引完成，少部分貨物裝卸區(qū)或檢修車庫實現(xiàn)了帶接觸網(wǎng)的電氣化設(shè)計，這部分接觸網(wǎng)大多為固定懸掛方式，制約了貨物裝卸形式和車輛上部檢修作業(yè)。

為了解決以上問題，近幾年國內(nèi)外針對應(yīng)用情況不同研制了剛性可移動式接觸網(wǎng)系統(tǒng)和柔性可移動式接觸網(wǎng)系統(tǒng)。根據(jù)作業(yè)區(qū)長度不同可分為點式作業(yè)和線式作業(yè)，點式作業(yè)長度一般為20m~30m，例如裝煤筒倉，移動接觸網(wǎng)部分普遍采用剛性懸掛，技術(shù)可靠；線式作業(yè)長度一般在幾百米至上千米，移動接觸網(wǎng)部分需要滿足整條裝卸線范圍內(nèi)多節(jié)列車上貨物的同步裝卸要求，例如站場長大貨物裝卸區(qū)。移動接觸網(wǎng)部分普遍采用剛性懸掛或者柔性懸掛，其中剛性懸掛的移動接觸網(wǎng)跨距一般小于10m，對于線式作業(yè)剛性分段多，每個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)同步性難以保證，路基上支持裝置基礎(chǔ)沉降嚴(yán)重，維護工作量大；而線式作業(yè)的柔性懸掛移動接觸網(wǎng)，大多采用平行四邊形伸縮結(jié)構(gòu)，通過滑輪組、牽引繩等機構(gòu)，使一個錨段整體上下移動，這種工作模式腕臂結(jié)構(gòu)受較大抬升力，多組上下移動單元存在受力不均勻情況。

國內(nèi)外電氣化鐵路常采用防護網(wǎng)柵或反光高壓危險牌對移動接觸網(wǎng)進行警示和局部防護，移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)中并未考慮系統(tǒng)性的安全防護措施，多采用簡單的閾值報警策略，對于吊車和集裝箱是否越線或碰撞接觸網(wǎng)要完全憑借駕駛室司機主觀判斷，其可靠性及反應(yīng)速度受操作人員和天氣環(huán)境因素的影響較大，整體安全性較低，一旦發(fā)生事故損失重大，對于長大移動接觸網(wǎng)作業(yè)區(qū)，采用系統(tǒng)性的安全防護措施十分有必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種移動接觸網(wǎng)的雷達防護系統(tǒng),可用于長大裝卸貨場、集裝箱碼頭、檢修車庫等地的移動接觸網(wǎng)作業(yè)區(qū)的安全防護，解決移動接觸網(wǎng)作業(yè)時異物入侵、設(shè)備侵限等問題。

本實用新型所采用的技術(shù)方案為：

一種移動接觸網(wǎng)的雷達防護系統(tǒng)，其特征在于：

包括二維激光雷達、無線發(fā)送裝置、無線接收裝置和控制主機；

二維激光雷達安裝于移動接觸網(wǎng)支柱上的肩架上，二維激光雷達位于旋轉(zhuǎn)腕臂上方；

二維激光雷達的警報信號通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送至無線發(fā)送裝置，進而通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至控制主機的無線接收裝置和吊車的無線接收裝置。

無線發(fā)送裝置安裝于二維激光雷達所在的肩架上。

二維激光雷達所在的肩架上安裝有聲光報警裝置，聲光報警裝置與二維激光雷達連接。

系統(tǒng)通過安裝于移動接觸網(wǎng)支柱的電源轉(zhuǎn)換模塊使用電力配電電能。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

（1）本實用新型的入侵探測器采用二維激光雷達，利用成熟的激光-時間飛行原理及多重回波技術(shù)，通過發(fā)射廣角扇面激光，建立合理防護設(shè)定區(qū)域，實現(xiàn)長大移動作業(yè)區(qū)作業(yè)時對柔性移動接觸網(wǎng)支柱及接觸懸掛機構(gòu)的有效防護。

（2）本實用新型探測輻射角度為180°、探測有效距離不小于30m，采用逐桿布設(shè)的方案。防護平面不但能夠完全覆蓋防護區(qū)域，而且相鄰防護區(qū)域之間還存在重疊區(qū)，大大提高了防護效果的可靠性與精確度。

（3）所采用的二維激光雷達體積小、重量輕，采用1級激光，對人身安全無害；防護等能能達到IP67，能夠在戶外惡劣天氣環(huán)境下，全天候可靠運行；可以有效過濾粉塵、雨霧等干擾物體，探測精度高。

（4）防護模式與系統(tǒng)運行方式可靠聯(lián)鎖，針對不同工況設(shè)定防護范圍，且允許用戶設(shè)定多個保護區(qū)域，根據(jù)需求開展系統(tǒng)集成，定制化開發(fā)。

（5）采用無線傳輸系統(tǒng)，減少由于線纜造成的現(xiàn)場敷設(shè)困難，并且數(shù)據(jù)上傳技術(shù)，滿足系統(tǒng)及時性要求。

（6）具備完善的報警提醒功能，能夠及時向吊車司機及控制室監(jiān)控人員發(fā)出侵限警報信號，減小事故影響范圍。

附圖說明

圖1移動接觸網(wǎng)安全防護范圍示意圖1。

圖2移動接觸網(wǎng)安全防護范圍示意圖2。

圖3移動接觸網(wǎng)防護系統(tǒng)組成示意圖。

圖4激光雷達布點示意圖。

圖5激光雷保護范圍案示意圖。

圖中，1-聲光報警裝置，2-二維激光雷達，3-無線發(fā)送裝置，4-防護平面，5-側(cè)移懸臂，6-電源轉(zhuǎn)換模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本實用新型進行詳細的說明。

本實用新型涉及的一種移動接觸網(wǎng)的雷達防護系統(tǒng)，包括二維激光雷達2、無線發(fā)送裝置3、無線接收裝置和控制主機。

二維激光雷達2安裝于移動接觸網(wǎng)支柱上的肩架上，二維激光雷達2位于旋轉(zhuǎn)腕臂上方。無線發(fā)送裝置3安裝于二維激光雷達2所在的肩架上。二維激光雷達2所在的肩架上安裝有聲光報警裝置1，聲光報警裝置1與二維激光雷達2連接并接收警報信號報警。系統(tǒng)通過安裝于移動接觸網(wǎng)支柱的電源轉(zhuǎn)換模塊6使用接觸網(wǎng)的電能，能夠?qū)崿F(xiàn)AC220V轉(zhuǎn)換為DC24V的電源轉(zhuǎn)換功能。

二維激光雷達2的警報信號通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送至無線發(fā)送裝置3，進而通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至控制主機的無線接收裝置和吊車的無線接收裝置。

該系統(tǒng)防護工作狀態(tài)分為兩種工作模式：一種是在移動接觸網(wǎng)處于開位時，防止吊車工作狀態(tài)時侵入接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)范圍；另一種是在移動接觸網(wǎng)處于正常帶電工作狀態(tài)，防止吊車誤操作侵入接觸網(wǎng)帶電范圍。這兩種工作模式的切換應(yīng)與移動接觸網(wǎng)位置狀態(tài)設(shè)置為聯(lián)鎖關(guān)系。具體如下：

工作模式1：移動接觸網(wǎng)處于開位狀態(tài)

該工作模式下，由于移動接觸網(wǎng)已處于開位狀態(tài)，裝卸線吊車需要進行裝卸貨物作業(yè)，此時設(shè)定二維激光雷達發(fā)射角度為垂直地面方向，防護平面應(yīng)位于吊裝安全作業(yè)限界與移動接觸網(wǎng)處于開位狀態(tài)是結(jié)構(gòu)防護限界之間的區(qū)域。

根據(jù)本實施例，移動接觸網(wǎng)處于開位狀態(tài)時，結(jié)構(gòu)安全限界A為850mm，支柱側(cè)面限界為3500mm，集裝箱最大寬度為2500mm，計算得到C=1250mm， B=3500-1250-850=900（mm），考慮吊車作業(yè)時機械橫向（垂直線路）操作誤差，并預(yù)留安全防護裕量d=500mm，因此可以計算得到防護平面距離支柱內(nèi)邊緣的距離L=1350mm，即距離線路中心線2150mm。

工作模式2：移動接觸網(wǎng)處于合位狀態(tài)

該工作模式下，移動接觸網(wǎng)處于工作帶電狀態(tài)，為防止發(fā)生吊車誤操作或其他觸電安全事故，考慮帶電體安全距離，并預(yù)留300mm裕量，設(shè)定防護平面與接觸網(wǎng)帶電體最小距離S=500+300=800（mm），根據(jù)導(dǎo)線高度6450mm、結(jié)構(gòu)高度為1100mm可以計算得到二維激光雷達掃描角度與垂直方向的角度α約為70°。使局部防護區(qū)域P1，以防止站臺側(cè)物體引起系統(tǒng)誤動作。

控制中心設(shè)有中央監(jiān)控計算機，即控制主機，通過無線通信方式與二維激光雷達實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，監(jiān)視、控制、記錄整體系統(tǒng)的運行。

報警系統(tǒng)包括支柱本地的聲光報警裝置、司機室報警裝置及控制室報警裝置，當(dāng)無侵限故障時，所有報警裝置處于待機狀態(tài)；當(dāng)某處防護區(qū)域發(fā)生侵限故障時，警報信號由二維激光雷達通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送至無線發(fā)送模塊，并分發(fā)至各報警子裝置，發(fā)出警告信號并伴隨高音警報，及時提醒吊車司機及控制人員已經(jīng)發(fā)生侵限現(xiàn)象。

防護系統(tǒng)日常操作說明：

（1）移動接觸網(wǎng)離開線路上方時，防護系統(tǒng)處于工作模式1，當(dāng)移動接觸網(wǎng)正常工作，防護系統(tǒng)自動由工作模式1切換至工作模式2；兩種工作模式下，若無侵限現(xiàn)象，則控制中心監(jiān)視屏上各層報警和預(yù)警以及無線報警指示燈均應(yīng)顯示正常。

（2）當(dāng)任一激光束被作業(yè)中的吊車或集裝箱遮斷時，激光接收器發(fā)出報警信號并同時使無線發(fā)射器發(fā)出無線報警信號，從而控制吊車上的無線接收報警器發(fā)出10秒（如10秒內(nèi)遮擋物未能退出則會再續(xù)響20秒）高音警報聲，同時報警指示燈亮紅燈，即向吊車司機告示其超越警戒線。監(jiān)控中心及吊車司機可以根據(jù)觀察發(fā)出報警信號處于哪一處防護單元來判斷侵限點所處大致位置。

（3）該防區(qū)內(nèi)如有兩臺以上的吊車同時作業(yè)，因探測系統(tǒng)采用同一無線發(fā)射頻道所以作業(yè)吊車會同時收到警報，靠近警戒線的吊車應(yīng)主動后退。

（4）激光雷達故障、無線報警、電源故障各項均會在控制中心監(jiān)視屏上顯示并記錄狀態(tài)變化。當(dāng)各項顯示出現(xiàn)異常狀態(tài)后，控制中心計算機發(fā)出聲光報警。音響信號10秒后自行停止，燈光信號則需要人工按鈕解除方可消失。

（5）裝卸作業(yè)完畢，由控制中心操作人員用對講機通知作業(yè)吊車司機關(guān)閉無線接收報警器，然后發(fā)出控制信號切換防護系統(tǒng)工作模式。最后啟動移動接觸網(wǎng)電機將移動接觸網(wǎng)移回線路上方，并重新閉合該作業(yè)區(qū)的隔離開關(guān)。

防護范圍：

移動接觸網(wǎng)隨動腕臂合位時，帶電區(qū)域外側(cè)；

隨動腕臂開位時，腕臂結(jié)構(gòu)外側(cè)；

滿足裝卸作業(yè)空間要求；

二維激光雷達輻射角度不小于180度，探測有效距離不小于30m；

無線信號覆蓋半徑不小于1000m；

系統(tǒng)特點：

（1）所采用的二維激光雷達體積小、重量輕，采用1級激光，對人身安全無害；防護等能能達到IP67，能夠在戶外惡劣天氣環(huán)境下，全天候可靠運行；可以有效過濾粉塵、雨霧等干擾物體，探測精度高。

（2）防護模式與系統(tǒng)運行方式可靠聯(lián)鎖，針對不同工況設(shè)定防護范圍，且允許用戶設(shè)定多個保護區(qū)域，根據(jù)需求開展系統(tǒng)集成，定制化開發(fā)。

（3）采用無線傳輸系統(tǒng)，減少由于線纜造成的現(xiàn)場敷設(shè)困難，并且數(shù)據(jù)上傳技術(shù)，滿足系統(tǒng)及時性要求。

（4）具備完善的報警提醒功能，能夠及時向吊車司機及控制室監(jiān)控人員發(fā)出侵限警報信號，減小事故影響范圍。

本實用新型的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。