[发明专利]光纤式受电弓碳滑板磨耗在线分区实时检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤传输原理的磨耗在线检测技术，尤其涉及用于铁路机车或地铁车辆或动车组等的受电弓碳滑板磨耗检测技术，属于列车安全行驶监测领域。

背景技术

光纤传感是目前快速发展的新型传感技术，具有绝缘性好、抗电磁干扰、耐环境腐蚀、灵敏度高、传输距离长、结构灵巧等优点；电气化铁路机车受电弓碳滑板磨耗状态是保证铁路安全运营的重要检测部位，其磨耗值的实时在线检测对于及时升降弓、及时更换维修以保证铁路运行安全具有重要意义。受电弓碳滑板为列车从输电网获取电力的导流部件，铁路机车或地铁车辆或动车组的受电弓与输电网的良好接触是决定着列车能否获得足够的牵引动力并安全可靠运行的核心问题，其监测要求测量系统具有耐高压、抗电磁干扰、重量轻、适应野外环境的特点。

现有检测方法的对比：

1、传统检测方式

受电弓碳滑板磨耗检测多采用传统的人工检测的方法，即列车进段、停车、降弓、断电，工作人员登上车顶，用专用的量具测量受电弓的磨损，观察有无异常磨耗等。该方法效率低、测量精度差且只能按预定计划每天检测少部分列车受电弓的磨耗状态，对受电弓突发性的异常磨耗完全没有办法测量，存在很大的安全隐患。

2、智能化检测方式

目前国内外开发的受电弓滑板磨损自动测量装置。均采用固定于高架上的超声波传感器发送超声波，通过空气传输并送到低速通过的受电弓碳滑板上，然后超声波反射返回到传感器上，然后根据超声波的传输时间与当时的波速，经计算后获得滑板厚度，检测滑板表面的凹凸和沟槽；或固定于高架上的激光测量系统发送激光扫描光束，对低速通过的受电弓碳滑板进行扫描或照相，然后通过图像处理可自动检查出滑板超限及阶梯状磨、缺口、翘曲等异常现象；或固定于高架上的照相机、摄像系统，对低速通过的受电弓碳滑板进行照相、摄像，然后通过图像处理可自动检查出滑板超限及阶梯状磨、缺口、翘曲等异常现象。智能化检测方式受到天气条件影响较大，在空气状况不佳、大气污染严重的情况下，无法有效进行超声波或拍照摄像测量，同时由于测量装置安装在固定高架上，无法对列车受电弓滑板磨耗情况进行实时、全程、动态监测。

发明内容

本发明所解决的技术问题是利用光纤传输原理实现铁路机车或地铁车辆或动车组等的受电弓碳滑板磨耗在线式实时全程动态检测，并能实现对磨耗区域定量、定位检测。本发明精度高、抗干扰能力强、寿命长、成本低，可为自动升降弓和碳滑板更换提供依据，同时支持弓网关系的分析。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的光纤式受电弓碳滑板磨耗在线分区实时检测系统，在受电弓碳滑板外侧粘贴光纤式磨耗传感器，利用光纤的通光性能及光纤的布设位置将磨耗带分为N个磨耗区域，当磨耗产生时，引起对应磨耗区域的光纤断损，通光性能受损消失，通过对不同磨耗区域内光纤通断情况的统计分析，给出被测体的磨耗值以及磨耗区域。

本发明的光纤式受电弓碳滑板磨耗在线分区实时检测系统包括受电弓碳滑板、光纤式磨耗传感器、环形器、光源、光电耦合器、信号处理单元、第M-1光纤组、第M光线组、第M+1光纤组、回光体。

光纤式磨耗传感器粘贴在受电弓碳滑板外侧或预埋在受电弓碳滑板内部。光纤式磨耗传感器布设方式如下，以受电弓碳滑板磨耗检测阈值线与受电弓碳滑板左侧边界线的交点作为坐标原点，受电弓碳滑板磨耗检测阈值线作为X轴，受电弓碳滑板左侧边界线作为Y轴，建立坐标(检测阈值线设定可依据碳滑板种类、碳滑板使用场合不同而调整)。依据上述坐标及受电弓碳滑板磨耗位置定位精度要求，将磨耗带分为N个磨耗区域，N个磨耗区域左侧边界的X轴坐标分别为X₁、X₂、X₃…X_N，例如，第N磨耗区域对应范围为X_N至X_N+1。以每个磨耗区域左侧边界为基准布设光纤，第N磨耗区对应第N光纤组，每个光纤组中包含P根光纤。要求第M(M∈(1，2，3…N))光纤组第Q(Q∈(1，2，3…P))光纤布设在第M-1光纤组第Q光纤下方，各光纤组内部光纤间隔均相等。