移动接触网的雷达防护系统的制作方法

本发明涉及电气化铁路接触网技术领域，具体涉及一种移动接触网的雷达防护系统。

背景技术：

目前电气化货运列车进入货物装卸区和检修车库普遍采用内燃机车牵引完成，少部分货物装卸区或检修车库实现了带接触网的电气化设计，这部分接触网大多为固定悬挂方式，制约了货物装卸形式和车辆上部检修作业。

为了解决以上问题，近几年国内外针对应用情况不同研制了刚性可移动式接触网系统和柔性可移动式接触网系统。根据作业区长度不同可分为点式作业和线式作业，点式作业长度一般为20m~30m，例如装煤筒仓，移动接触网部分普遍采用刚性悬挂，技术可靠；线式作业长度一般在几百米至上千米，移动接触网部分需要满足整条装卸线范围内多节列车上货物的同步装卸要求，例如站场长大货物装卸区。移动接触网部分普遍采用刚性悬挂或者柔性悬挂，其中刚性悬挂的移动接触网跨距一般小于10m，对于线式作业刚性分段多，每个旋转机构同步性难以保证，路基上支持装置基础沉降严重，维护工作量大；而线式作业的柔性悬挂移动接触网，大多采用平行四边形伸缩结构，通过滑轮组、牵引绳等机构，使一个锚段整体上下移动，这种工作模式腕臂结构受较大抬升力，多组上下移动单元存在受力不均匀情况。

国内外电气化铁路常采用防护网栅或反光高压危险牌对移动接触网进行警示和局部防护，移动接触网系统中并未考虑系统性的安全防护措施，多采用简单的阈值报警策略，对于吊车和集装箱是否越线或碰撞接触网要完全凭借驾驶室司机主观判断，其可靠性及反应速度受操作人员和天气环境因素的影响较大，整体安全性较低，一旦发生事故损失重大，对于长大移动接触网作业区，采用系统性的安全防护措施十分有必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种移动接触网的雷达防护系统,可用于长大装卸货场、集装箱码头、检修车库等地的移动接触网作业区的安全防护，解决移动接触网作业时异物入侵、设备侵限等问题。

本发明所采用的技术方案为：

移动接触网的雷达防护系统，其特征在于：

包括二维激光雷达、无线发送装置、无线接收装置和控制主机；

二维激光雷达安装于移动接触网支柱上的肩架上，二维激光雷达位于旋转腕臂上方；

二维激光雷达的警报信号通过数据接口发送至无线发送装置，进而通过无线网络发送至控制主机的无线接收装置和吊车的无线接收装置。

无线发送装置安装于二维激光雷达所在的肩架上。

二维激光雷达所在的肩架上安装有声光报警装置，声光报警装置与二维激光雷达连接。

系统通过安装于移动接触网支柱的电源转换模块使用电力配电电能。

本发明具有以下优点：

（1）本发明的入侵探测器采用二维激光雷达，利用成熟的激光-时间飞行原理及多重回波技术，通过发射广角扇面激光，建立合理防护设定区域，实现长大移动作业区作业时对柔性移动接触网支柱及接触悬挂机构的有效防护。

（2）本发明探测辐射角度为180°、探测有效距离不小于30m，采用逐杆布设的方案。防护平面不但能够完全覆盖防护区域，而且相邻防护区域之间还存在重叠区，大大提高了防护效果的可靠性与精确度。

（3）所采用的二维激光雷达体积小、重量轻，采用1级激光，对人身安全无害；防护等能能达到ip67，能够在户外恶劣天气环境下，全天候可靠运行；可以有效过滤粉尘、雨雾等干扰物体，探测精度高。

（4）防护模式与系统运行方式可靠联锁，针对不同工况设定防护范围，且允许用户设定多个保护区域，根据需求开展系统集成，定制化开发。

（5）采用无线传输系统，减少由于线缆造成的现场敷设困难，并且数据上传技术，满足系统及时性要求。

（6）具备完善的报警提醒功能，能够及时向吊车司机及控制室监控人员发出侵限警报信号，减小事故影响范围。

附图说明

图1移动接触网安全防护范围示意图1。

图2移动接触网安全防护范围示意图2。

图3移动接触网防护系统组成示意图。

图4激光雷达布点示意图。

图5激光雷保护范围案示意图。

图中，1-声光报警装置，2-二维激光雷达，3-无线发送装置，4-防护平面，5-侧移悬臂，6-电源转换模块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及的一种移动接触网的雷达防护系统，包括二维激光雷达2、无线发送装置3、无线接收装置和控制主机。

二维激光雷达2安装于移动接触网支柱上的肩架上，二维激光雷达2位于旋转腕臂上方。无线发送装置3安装于二维激光雷达2所在的肩架上。二维激光雷达2所在的肩架上安装有声光报警装置1，声光报警装置1与二维激光雷达2连接并接收警报信号报警。系统通过安装于移动接触网支柱的电源转换模块6使用接触网的电能，能够实现ac220v转换为dc24v的电源转换功能。

二维激光雷达2的警报信号通过数据接口发送至无线发送装置3，进而通过无线网络发送至控制主机的无线接收装置和吊车的无线接收装置。

该系统防护工作状态分为两种工作模式：一种是在移动接触网处于开位时，防止吊车工作状态时侵入接触网结构范围；另一种是在移动接触网处于正常带电工作状态，防止吊车误操作侵入接触网带电范围。这两种工作模式的切换应与移动接触网位置状态设置为联锁关系。具体如下：

工作模式1：移动接触网处于开位状态

该工作模式下，由于移动接触网已处于开位状态，装卸线吊车需要进行装卸货物作业，此时设定二维激光雷达发射角度为垂直地面方向，防护平面应位于吊装安全作业限界与移动接触网处于开位状态是结构防护限界之间的区域。

根据本实施例，移动接触网处于开位状态时，结构安全限界a为850mm，支柱侧面限界为3500mm，集装箱最大宽度为2500mm，计算得到c=1250mm，b=3500-1250-850=900（mm），考虑吊车作业时机械横向（垂直线路）操作误差，并预留安全防护裕量d=500mm，因此可以计算得到防护平面距离支柱内边缘的距离l=1350mm，即距离线路中心线2150mm。

工作模式2：移动接触网处于合位状态

该工作模式下，移动接触网处于工作带电状态，为防止发生吊车误操作或其他触电安全事故，考虑带电体安全距离，并预留300mm裕量，设定防护平面与接触网带电体最小距离s=500+300=800（mm），根据导线高度6450mm、结构高度为1100mm可以计算得到二维激光雷达扫描角度与垂直方向的角度α约为70°。使局部防护区域p1，以防止站台侧物体引起系统误动作。

控制中心设有中央监控计算机，即控制主机，通过无线通信方式与二维激光雷达实现数据通讯，监视、控制、记录整体系统的运行。

报警系统包括支柱本地的声光报警装置、司机室报警装置及控制室报警装置，当无侵限故障时，所有报警装置处于待机状态；当某处防护区域发生侵限故障时，警报信号由二维激光雷达通过数据接口发送至无线发送模块，并分发至各报警子装置，发出警告信号并伴随高音警报，及时提醒吊车司机及控制人员已经发生侵限现象。

防护系统日常操作说明：

（1）移动接触网离开线路上方时，防护系统处于工作模式1，当移动接触网正常工作，防护系统自动由工作模式1切换至工作模式2；两种工作模式下，若无侵限现象，则控制中心监视屏上各层报警和预警以及无线报警指示灯均应显示正常。

（2）当任一激光束被作业中的吊车或集装箱遮断时，激光接收器发出报警信号并同时使无线发射器发出无线报警信号，从而控制吊车上的无线接收报警器发出10秒（如10秒内遮挡物未能退出则会再续响20秒）高音警报声，同时报警指示灯亮红灯，即向吊车司机告示其超越警戒线。监控中心及吊车司机可以根据观察发出报警信号处于哪一处防护单元来判断侵限点所处大致位置。

（3）该防区内如有两台以上的吊车同时作业，因探测系统采用同一无线发射频道所以作业吊车会同时收到警报，靠近警戒线的吊车应主动后退。

（4）激光雷达故障、无线报警、电源故障各项均会在控制中心监视屏上显示并记录状态变化。当各项显示出现异常状态后，控制中心计算机发出声光报警。音响信号10秒后自行停止，灯光信号则需要人工按钮解除方可消失。

（5）装卸作业完毕，由控制中心操作人员用对讲机通知作业吊车司机关闭无线接收报警器，然后发出控制信号切换防护系统工作模式。最后启动移动接触网电机将移动接触网移回线路上方，并重新闭合该作业区的隔离开关。

防护范围：

移动接触网随动腕臂合位时，带电区域外侧；

随动腕臂开位时，腕臂结构外侧；

满足装卸作业空间要求；

二维激光雷达辐射角度不小于180度，探测有效距离不小于30m；

无线信号覆盖半径不小于1000m；

系统特点：

（1）所采用的二维激光雷达体积小、重量轻，采用1级激光，对人身安全无害；防护等能能达到ip67，能够在户外恶劣天气环境下，全天候可靠运行；可以有效过滤粉尘、雨雾等干扰物体，探测精度高。

（2）防护模式与系统运行方式可靠联锁，针对不同工况设定防护范围，且允许用户设定多个保护区域，根据需求开展系统集成，定制化开发。

（3）采用无线传输系统，减少由于线缆造成的现场敷设困难，并且数据上传技术，满足系统及时性要求。

（4）具备完善的报警提醒功能，能够及时向吊车司机及控制室监控人员发出侵限警报信号，减小事故影响范围。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。