專利名稱：鐵路接觸網(wǎng)霜凍預(yù)測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路防災(zāi)領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵路接觸網(wǎng)霜凍預(yù)測的系統(tǒng)和算法。
背景技術(shù)：
接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路。接觸網(wǎng)霜 凍是鐵路防護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，霜凍可能引起接觸網(wǎng)絕緣水平下降，導(dǎo)致接觸網(wǎng)頻繁放電，是鐵 路安全的隱患。一般的，接觸網(wǎng)防止霜凍的方法有噴涂防凍液或間接加熱，這種方法是在發(fā)現(xiàn)接 觸網(wǎng)發(fā)生霜凍后，進(jìn)行的補救措施，目前尚無對鐵路接觸網(wǎng)霜凍進(jìn)行預(yù)測的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種鐵路接觸網(wǎng)霜凍預(yù)測的系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)控終端、監(jiān)控 單元、自動氣象站、接觸網(wǎng)溫度計和日照輻射計；其中，所述自動氣象站、接觸網(wǎng)溫度計和日照輻射計分別與所述監(jiān)控單元連接；所述監(jiān)控單元與所述監(jiān)控終端連接。所述自動氣象站、接觸網(wǎng)溫度計和日照輻射計將采集到的氣象信息傳送至所述監(jiān) 控單元。所述監(jiān)控單元接收采集氣象信息后直接上傳至監(jiān)控終端。所述監(jiān)控單元具有串口和網(wǎng)口。所述監(jiān)控終端對氣象信息進(jìn)行存儲、分析，并決定是否觸發(fā)霜凍報警。
所述監(jiān)控終端具備管理多個監(jiān)控單元的能力。所述監(jiān)控終端接收天氣預(yù)報信息。所述監(jiān)控終端具備網(wǎng)絡(luò)接口。本發(fā)明提供了一種鐵路接觸網(wǎng)霜凍預(yù)測的算法，其特征在于，包括以下步驟步驟一判斷第二日天氣是否晴朗如果晴朗，轉(zhuǎn)步驟二 ；否則，預(yù)測將不發(fā)生霜 凍；步驟二 預(yù)測第二日最低氣溫是否低于0. 5°C 如果低于，轉(zhuǎn)步驟三；否則，預(yù)測將 不發(fā)生霜凍；步驟三計算水蒸氣過飽和量；步驟四如果水蒸氣過飽和量為正，預(yù)測將發(fā)生霜凍；否則，預(yù)測將不發(fā)生霜凍。所述計算水蒸氣過飽和量為今日傍晚水蒸氣濃度與第二日清晨水蒸氣飽和濃度 的差值；所述今日傍晚水蒸氣濃度為
—’ .ei::(i //:/]00)^,.IfJi.................-...................所述第二日清晨水蒸氣飽和濃度為
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其中，T1, RH1, esl分別為今日傍晚的溫度、濕度、溫度T1時的飽和水蒸氣壓；es2為 溫度(T2-3)時的飽和水蒸氣壓。本發(fā)明能夠提前預(yù)測接觸網(wǎng)霜凍，預(yù)警通知鐵路維護(hù)人員采取有效措施防止接觸 網(wǎng)由于霜凍而發(fā)生事故。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明圖1為鐵路接觸網(wǎng)霜凍預(yù)測系統(tǒng)框架圖；圖2為鐵路接觸網(wǎng)霜凍預(yù)測算法流程圖。
具體實施例方式霜凍預(yù)測系統(tǒng)如圖1所示?，F(xiàn)場設(shè)備由自動氣象站、接觸網(wǎng)溫度計和日照輻射計 組成，目前氣象行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的自動氣象站，通過氣象傳感器采集鐵路沿線的氣象 信息風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、氣壓、濕度、雨量等六要素，并直接通過數(shù)字接口向外傳送至監(jiān)控單 元。監(jiān)控單元采集這些傳感器信息，并將信息傳送至監(jiān)控終端，監(jiān)控終端接收數(shù)據(jù)后，結(jié)合 氣象預(yù)報信息，對接觸網(wǎng)霜凍情況進(jìn)行分析和預(yù)測，并顯示預(yù)測結(jié)果。監(jiān)控單元可采用高可靠的工控機，或者嵌入式單板機，監(jiān)控單元不做現(xiàn)場存儲，數(shù) 據(jù)采集后直接上傳，在監(jiān)控終端進(jìn)行分析、報警和信息存儲，監(jiān)控單元需要具有串口、網(wǎng)口 等電氣接口。監(jiān)控終端為高可靠的服務(wù)器，具備管理多個監(jiān)控點的能力，同時監(jiān)控終端要求能 夠存儲3個月左右的數(shù)據(jù)。接觸網(wǎng)溫度計用于測量接觸網(wǎng)溫度，線路架線時已經(jīng)設(shè)置的，不需要額外設(shè)置，如 果沒有，可以通過紅外測溫裝置等方式來實現(xiàn)?，F(xiàn)場設(shè)備的接口配置為-自動氣象站至監(jiān)控單元，傳送現(xiàn)場傳感器信息，為RS485接口；_監(jiān)控單元至監(jiān)控終端，傳送處理后的現(xiàn)場采集到得數(shù)據(jù)，為網(wǎng)絡(luò)接口 ；-監(jiān)控終端至氣象部門，接收氣象預(yù)報信息，為網(wǎng)絡(luò)接口。預(yù)測算法融合了氣象理論，氣象預(yù)報信息，以及鐵路接觸網(wǎng)特性，并結(jié)合了長期觀 測數(shù)據(jù)，算法流程如圖2所示。霜凍發(fā)生與氣溫、濕度、風(fēng)速和日照輻射有關(guān)，霜凍產(chǎn)生的三個條件是1)晴朗的清晨；2)氣溫較低，經(jīng)驗表明，氣溫低于0. 5°C時產(chǎn)生霜凍概率較大；3)水蒸氣過飽和。在第二個條件的前提下，如果根據(jù)前一天傍晚的水蒸氣濃度和第二天清晨的預(yù)計 溫度，計算出空氣中的水蒸氣過飽和，則第二天可能會發(fā)生霜凍。
權(quán)利要求
一種鐵路接觸網(wǎng)霜凍預(yù)測的系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)控終端、監(jiān)控單元、自動氣象站、接觸網(wǎng)溫度計和日照輻射計；其中，所述自動氣象站、接觸網(wǎng)溫度計和日照輻射計分別與所述監(jiān)控單元連接；所述監(jiān)控單元與所述監(jiān)控終端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自動氣象站、接觸網(wǎng)溫度計和日照輻射 計將采集到的氣象信息傳送至所述監(jiān)控單元。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控單元接收采集氣象信息后直接 上傳至監(jiān)控終端。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控單元具有串口和網(wǎng)
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控終端對氣象信息進(jìn)行存儲、分析， 并決定是否觸發(fā)霜凍報警。
6.如權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控終端具備管理多個監(jiān)控單元的 能力。
7.如權(quán)利要求1、5或6所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控終端接收天氣預(yù)報信息。
8.如權(quán)利要求1、5、6或7所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控終端具備網(wǎng)絡(luò)接口。
9.一種鐵路接觸網(wǎng)霜凍預(yù)測的算法，其特征在于，包括以下步驟步驟一判斷第二日天氣是否晴朗如果晴朗，轉(zhuǎn)步驟二 ；否則，預(yù)測將不發(fā)生霜凍；步驟二 預(yù)測第二日最低氣溫是否低于0.5°C 如果低于，轉(zhuǎn)步驟三；否則，預(yù)測將不發(fā) 生霜凍；步驟三計算水蒸氣過飽和量；步驟四如果水蒸氣過飽和量為正，預(yù)測將發(fā)生霜凍；否則，預(yù)測將不發(fā)生霜凍。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述計算水蒸氣過飽和量為今日傍晚水蒸 氣濃度與第二日清晨水蒸氣飽和濃度的差值；所述今日傍晚水蒸氣濃度為<formula>formula see original document page 2</formula>所述第二日清晨水蒸氣飽和濃度為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，T1, RH1, esl分別為今日傍晚的溫度、濕度、溫度T1時的飽和水蒸氣壓；es2為溫度 (T2-3)時的飽和水蒸氣壓。
全文摘要
本發(fā)明通過在鐵路沿線布置相關(guān)的傳感器，采集天氣現(xiàn)象，并結(jié)合天氣預(yù)報，預(yù)測第二天接觸網(wǎng)是否會產(chǎn)生霜凍。本發(fā)明能夠提前預(yù)測接觸網(wǎng)霜凍，預(yù)警通知鐵路維護(hù)人員采取有效措施防止接觸網(wǎng)由于霜凍而發(fā)生事故。
文檔編號G01W1/10GK101806925SQ20101012035
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者張智祥, 楊勇, 段成明 申請人:北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司