一种机车受电靴接触压力检测装置的制作方法

本实用新型属于轨道交通机车的在线自动检测装置领域，更具体地，涉及一种机车受电靴接触压力检测装置。

背景技术：

近年来，由于经济发展、社会进步，城市规模不断扩大，人口密度不断增大，城市道路交通拥堵情况日益严重，为此轨道交通成为城市交通建设的首选，外加国家加大对城市轨道交通基础设施的投资，我国城市地铁发展速度较快。

在地铁的供电方式中，接触轨(即第三轨)供电有着美观、安装方便、安全等优点，使接触轨的运用前景越来越广泛。在地铁机车集电系统中，需保持稳定的受流状态，因此要求受电靴与接触轨需保持有一定的接触压力：当接触压力过小时，容易造成离轨，即受电靴脱离接触轨并产生电弧；当接触压力过大时，使得受电靴与接触轨之间的磨损增大，增加靴头的更换成本。

目前，我国靴轨间接触压力的实际测量数据严重缺乏，然而这方面数据的检测对靴轨间接触压力的研究和受流质量的分析具有重要意义。因此，急需研发一种合适的受电靴接触压力检测装置。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种检测装置，其中结合机车受电靴自身的特点，相应设计了适用于检测机车受电靴与接触轨之间接触压力的检测装置，通过对应变片和加速度传感器的具体布置方式及设置位置的研究和设计，相应的可实现靴轨间接触压力的可靠检测，具有结构简单，检测效率高，检测方便等优点。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种机车受电靴接触压力检测装置，该检测装置设置在机车的受流器上，所述受流器包括受电靴、摇臂和扭转弹簧，该受电靴和扭转弹簧分设于所述摇臂的两端；所述检测装置包括应变片和加速度传感器，所述应变片安装在所述摇臂靠近扭转弹簧的一端，所述加速度传感器通过绝缘基座安装在所述受电靴上。

作为进一步优选的，所述应变片共设有多个，多个应变片对称设置在所述摇臂的上下两表面，并且位于同一表面上的应变片左右对称设置。

作为进一步优选的，所述应变片共设有八个，其中四个应变片设置在摇臂的上表面，另四个应变片设置在摇臂的下表面，并且摇臂上下表面的应变片上下对称设置，此外，位于摇臂同一侧的上下表面的四个应变片采用全桥接法相连。

作为进一步优选的，所述应变片的测量方向与所述摇臂的长度方向一致，所述摇臂同一侧的上表面两个应变片和下表面的两个应变片均沿所述摇臂的长度方向间隔相同的距离布置。

作为进一步优选的，所述摇臂由绝缘材料制成。

作为进一步优选的，所述绝缘基座由环氧树脂制成。

作为进一步优选的，所述检测装置还设置有数据采集显示模块，该数据采集显示模块包括动态信号数据记录子模块和信号显示子模块，其中，所述动态信号数据记录子模块中设置有数据采集卡，该数据采集卡通过信号线与所述应变片和加速度传感器相连，该数据采集卡还通过数据接口卡与信号显示子模块相连。

作为进一步优选的，所述应变片和加速度传感器与数据采集卡相连的信号线表面设置有电磁防护层。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本实用新型采用应变间接测量受电靴与接触轨之间的接触力，具有无附加质量、抗干扰能力强，测量方便快捷、极大的动态范围，成本低廉，检测精度高等优点，在不影响列车运行及不对受电靴进行拆卸改装的情况下同时得到接触压力、振动加速度等多种振动相关物理量，从而为受流器与第三轨的配合的评价和改进提供数据支持。

2.本实用新型通过对应变片和加速度传感器布置方式的研究和设计，使多个应变片设置在摇臂靠近扭转弹簧的一侧，并使应变片上下对称且左右对称布置，并使加速度传感器通过绝缘基座安装在受电靴的背面，以提高检测精度，获得可靠的检测数据。

3.本实用新型共设有八个应变片，其中摇臂同一侧上表面两个应变片以及下表面两个应变片之间的距离相同，通过如此布置安装多个应变片，可进一步提高检测精度以及检测效率。

4.本实用新型还设置有数据采集显示模块，通过数据采集卡可实现检测装置检测数据的实时采集，并通过信号显示子模块实现检测数据的实时显示，具有检测自动化程度高，检测便利等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种机车受电靴接触压力检测装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图(去掉受流器的电气箱)；

图3是图1中A部放大部分的示意图；

图4是应变片组桥桥路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种机车受电靴接触压力检测装置，该检测装置设置在机车的受流器上，该受流器用于从布置在行车轨道旁的供电轨道上将电流导入到车内，以实现为列车提供电力的目的，该检测装置用于有效测量受流器的接触压力和振动加速度。通过上述各个部件的相互配合，可实现受电靴与接触轨之间的接触压力的可靠检测，具有结构简单，检测方便，检测效率高等优点。

下面将对各个部件逐一进行更为具体的说明。

如图1所示，受流器包括受电靴2、摇臂3和扭转弹簧5，其中，受电靴2和扭转弹簧5分设于摇臂3的两端，其中受电靴2用于在接触轨上滑行时将电流从接触轨中取出导入到受流器电气箱中，摇臂3采用绝缘材料制成，用于连接受电靴与受流器扭转弹簧等部件，使得高压电不能传导至受流器其他部件，扭转弹簧5用于使受电靴与接触轨之间保持一定接触力大小的接触，使得受电靴能够良好取电，受流器具体由电气箱6供电运作。

再如图1所示，检测装置包括应变片4和加速度传感器7，其中，应变片4用于检测受电靴2静态接触压力，其安装在受流器摇臂3的根部，具体的粘贴在摇臂3靠近扭转弹簧5的一端，加速度传感器7用于检测受电靴运动过程中的振动情况，以得到受电靴与接触轨(即第三轨1)之间的动态接触压力(即惯性力)，其安装在受电靴2的背部，具体通过绝缘基座8安装在受电靴2上，并与受电靴2底部平面垂直，本实用新型优选采用环氧树脂绝缘材料制备绝缘基座8，具有质量小、绝缘性好、耐高压的优点。利用本实用新型的检测装置进行检测时，当受电靴导入接触轨，达到工作位置时，通过应变片测量得到受电靴静态压力，通过加速度传感器得到受电靴的振动加速度，从而得到受电靴的惯性力，然后计算受电靴静态压力和受电靴惯性力之和即可获得受电靴接触压力。

进一步的，应变片4共设有多个，多个应变片4对称设置在摇臂3的上下两表面，并且位于同一表面上的应变片4左右对称，应变片4的测量方向与摇臂3的延伸方向一致。如图2所示，应变片4共设有八个，其中四个应变片4设置在摇臂3的上表面，另四个应变片4设置在摇臂3的下表面，摇臂3上下表面的应变片4上下对称设置，并且位于摇臂3同一侧(即图1中的前侧，图2中的左侧)的上下表面的四个应变片采用全桥接法相连，采用此接法可有效提高接触压力测量的灵敏度，具体如图4所示，其中R₁与R₂位于摇臂上表面，R₃与R₄位于摇臂下表面，当受电靴2与第三轨1作用时，应变片产生变形，其中R₁与R₃变形量大小相同，符号相反，R₂与R₄变形量大小相同，符号相反。

如图3所示，摇臂3同一侧的上表面两个应变片和下表面的两个应变片均沿摇臂3的长度方向布置，并且摇臂3同一侧的上表面两个应变片之间的距离和下表面两个应变片之间的距离相同，均为S，具体视摇臂大小选取，方便黏贴应变片的距离即可。更进一步的，摇臂3同一面两侧的两个应变片之间的距离L，具体根据摇臂的宽度进行选取。

通过上述检测装置即可实现受电靴接触压力的可靠检测，具有检测效率高，检测可靠，检测方便等优点。

为了便于检测装置检测获得的检测数据的实时显示，本实用新型还设置有数据采集显示模块，该数据采集显示模块用于存储检测装置中应变片4和加速度传感器7采集的接触压力与受电靴振动情况，以输出并显示靴轨之间的接触压力与受电靴振动数据。具体的，该数据采集显示模块包括动态信号数据记录子模块和信号显示子模块，其中动态信号数据记录子模块通过信号线与检测装置中的应变片4和加速度传感器7相连，以通过该动态信号数据记录子模块内的数据采集卡采集并记录应变片与加速度传感器所产生的信号(即受电靴静态接触压力和动态接触压力)，数据采集卡通过数据接口卡与信号显示子模块相连，以将动态信号数据记录子模块所采集的信号，进行实时显示与滤波分析处理。

由于检测时，上述检测装置处于电磁干扰较大的环境下，为了提高信号的传输质量，保障数据的正确性与可靠性，对各传感器与数据采集卡之间的连接线路进行电磁防护处理，例如线路表面设置电磁防护层。

为了消除机车车厢内部电源不稳等影响，检测装置与数据采集显示模块均通过UPS不间断电源稳流后进行供电，通过UPS不间断电源，可保障数据采集显示模块的不间断的电力供应，同时对动态信号数据记录子模块中的硬件设施予以保护。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。