[发明专利]电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统

说明书

本发明属于电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测领域，是一种通过震动传感器、微处理器及时域转频域算法获取电气化铁路接触网腕臂震动频谱的方法监测电气化铁路接触网腕臂螺丝松动的系统，系统包括震动传感器、微处理器、外部通讯接口、电源及外壳，系统通过震动传感器将腕臂的震动转换为电信号并传输给微处理器，微处理器通过时域转频域算法计算出腕臂的震动频谱，将计算出的腕臂的震动频谱与保存的腕臂正常状态的震动频谱进行比较，当出现偏差时，即可认为腕臂螺丝出现了松动，从而实现对电气化铁路接触网腕臂螺丝松动的监测。

技术领域

本发明涉及一种电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统，适用于各种电气化铁路、地铁、城市轻轨接触网腕臂螺丝松动的监测。

背景技术

以接触网方式供电是当前铁路、地铁、城市轻轨的主流供电方式，接触网主要由接触悬挂、腕臂、定位装置、支柱与基础及部分组成，其中腕臂是接触网接触悬挂与支柱之间的连接部分，是整个接触网中重要的定位、支撑系统，腕臂系统由多个部件组成，各部件之间多通过螺丝固定、连接，当腕臂系统中的螺丝发生松动、脱落时，会造成接触网的导高、拉出等值的变化，从而造成机车无法运行，更甚者，在高速铁路上脱落的螺丝还可能对高速列车造成严重的伤害。

当前关于腕臂系统螺丝松动的监测主要有两种方式：①、人员巡察法，即通过人员使用眼睛观察的方式对腕臂螺丝的松动情况进行观察，不仅效率低下，而且监测、检测的准确性完全依赖相关人员本身业务素质，很难保证监测、检测的质量；②、视频拍摄法，即将高速摄像机安装在检测车上，检测车在轨道上运行时高速摄像机拍摄下沿途腕臂，拍摄完成后再由人对拍摄的录像逐帧查看，视频拍摄法只是对人员巡察法的一个简单升级，省去了人员在铁路线的行走步骤而由巡检车代替，对腕臂的检查还是由人工完成，效率虽然略有提高，但是总体效率还是十分低下的，而且检查的质量同样无法保证，尤其是对那些刚开始发生松动而外观无明显变化的情况根本无法检测出来。

根据物理学原理可知，任何刚性结构体都有一个固定震动频率，当这个结构体受到外力作用时就会在结构体固定震动频率上发生谐振，而当结构体发生变化时，例如螺丝松动，结构体的固定频率也就会发生变化，受到外力作用时谐振频率也会发生变化，电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统采用传感器技术、微电子技术，通过震动传感器采集腕臂的震动数据，采用微处理器对震动传感器采集的数据进行处理获取腕臂的谐振频率，当腕臂螺丝松动时，就可以监测到腕臂的谐振频率发生变化，从而实现对腕臂螺丝松动的监测。

电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统可以实现接触网腕臂螺丝松动的无人值守的实时监测，极大地提高监测效率，有效提高轨道交通的运行安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统。

本发明的技术方案为：电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统包含震动传感器、微处理器、电源、外部接口及外壳，使用时将电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统固定在腕臂上。

电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统工作分为两个阶段；1、腕臂固定频率获取阶段，在电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统安装完成后首先进入腕臂固定频率获取阶段，腕臂固定频率获取阶段的时长可以预先设置，系统通过内置的震动传感器将腕臂的物理震动转换为电信号并传输给微处理器，微处理器通过时域转频率算法计算出腕臂的震动频率频谱，并与上次获取的腕臂震动频谱相比对，经过多次获取，频谱中每次出现的频率即为腕臂的固定频率，将获取到的腕臂固定频率保存；2、腕臂螺丝松动监测阶段，电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统通过内置的震动传感器将腕臂的物理震动转换为电信号并传输给微处理器，微处理器通过时域转频率算法计算出腕臂的震动频率频谱，根据已保存的腕臂固定频率及腕臂固定频率正负误差值从新获取到的频谱中查找相匹配的频率值，若存在则说明腕臂系统工作状态正常，否则说明腕臂存在螺丝松动情况；电气化铁路接触网腕臂螺丝松动监测系统可以外接通讯模块实现与外部系统的通讯。

附图说明