一种弓网电弧检测装置的制作方法

本实用新型涉及节接触网检测技术领域，特别是一种弓网电弧检测装置。

背景技术：

弓网系统是城市轨道交通牵引供电系统最重要的关键环节之一，接触网是与弓网正常取流直接相关的架空设备，其工作环境恶劣—铁路沿线环境十分复杂，沿线架设且无备用，是整个牵引供电系统最为薄弱的环节。近来城市轨道交通的快速发展，维修时间的大量减少以及缺乏合理的检测手段，导致弓网系统运行检修问题日益凸显。因此，保障弓网系统的运行正常关系着铁路的安全运营。

根据相关资料调研可知，弓网系统经常出现弓网燃弧等问题，影响安全运营，主要表现在两个方面。

弓网燃弧的产生，会影响弓网受流质量。

弓网燃弧的产生易磨损接触线和碳滑板，影响弓网运行关系。

若存在上述影响因素，使接触线与受电弓接触面稍有不良接触，弓网之间就可能产生燃弧。该放电现象的产生不仅恶化了弓网受流之间的质量，而且对接触线和受电弓滑板造成电气磨耗，极大的减少了使用寿命。如何对接触网和受电弓受流质量实时在线检测监测，及时掌握真实弓网之间的运行状态和各项指标就显得非常必要。

调研国内成熟的检测技术发现，弓网动态关系检测大都采用传统的基于在受电弓滑条上安装力传感器的方式来实现。通过弓网接触压力参数评估弓网受流质量的优劣。但由于测量接触压力的方式改变了受电弓原有的结构，因此弓网接触压力不能真实准确地反映弓网动态关系。

另外，国外成熟的检测技术对弓网动态关系的检测大都检测弓网之间产生的燃弧。如日本、意大利相继都采用了燃弧检测方法。但目前只实现了弓网燃弧的检测，没有关联相关的电气参量，如牵引电流、弓网运行热图像等，来辅助分析弓网动态关系。

如果能提供一种检测结构，该检测结构能够做到不改变受电弓原有的结构，能真实准确地反映弓网动态关系，且在弓网燃弧的检测过程中还能够关联相关的电气参量来辅助分析弓网动态关系，将是十分有意义的。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种弓网电弧检测装置。

本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种弓网电弧检测装置包括：车顶检测部分、车内检测部分以及远程管理中心；车内检测部分分别与车顶检测部分、远程管理中心连接；

车顶检测部分包括用于捕获并提取弓网紫外光的光学采集单元、用于采集弓网燃弧温度值的红外测温单元；

车内检测部分包括用于将所述紫外光转换为电信号的紫外光电传感器、信号预处理单元、数据处理单元、辅助参量检测单元、无线发送单元、综合定位单元；

信号预处理单元与紫外光电传感器输出端连接；信号预处理单元输出端、红外测温单元输出端、辅助参量检测单元输出端分别与数据处理单元输入端连接；数据处理单元输出端分别与无线发送单元、综合定位单元连接；

进一步的，所述用于光学采集单元与紫外光电传感器通过紫外光纤连接。

进一步的，所述光学采集单元依次包括捕捉弓网燃弧产生紫外光的玻璃层、用于滤除除紫外光外的杂散光的滤光片以及用于对紫外光进行聚光的凹凸透镜组；凹凸透镜组与接收紫外光的紫外光传感器连接。

进一步的，所述信号预处理单元包括小信号调理电路和AD转换电路；紫外光电传感器输出端通过小信号调理电路、AD转换电路与数据处理单元连接。

进一步的，所述辅助参量检测单元主要包括用于测量牵引电流的电流传感器；所述红外测温单元是红外热像仪。

进一步的，所述综合定位单元是通过获取车辆PIS系统车辆输出定位参数的单元。

进一步的，所述车顶检测部分安装在车体纵轴中心上；车顶检测部分安装距受电弓约5000mm～6500mm。

进一步的，所述无线发送单元是基于GSM和/或GPRS网络的数据无线传输模块。

进一步的，一种弓网电弧检测装置还包括与数据处理单元连接的数据存储单元

进一步的，一种弓网电弧检测装置还包括移动终端，数据处理单元通过无线传输单元、基站将信息下发给移动终端。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本公司研制的非接触式紫外弓网燃弧装置严格遵照GB/T 20908-2007《城市轨道交通接触网检测车通用技术条件》及EN50317-2002《铁路应用—受流系统—弓网关系测试要求及确认》等相关规范标准研发生产，采用基于机器视觉以及紫外光电转换的非接触式检测、数字图像智能分析处理、自适应抗强电磁干扰等先进技术，居国内领先。

具有实时在线检测弓网燃弧状态功能。

具有通过红外热像仪实现对受电弓(弓网接触点以及受电弓弓头、绝缘部件、等区域的)和接触网拍摄区域的测温与红外图像检测功能。

通过电流传感器能实时检测机车牵引电流信息。

通过光学采集单元、紫外光电传感器以及信号预处理单元与数据处理单元的配合，能实时定位弓网燃弧发生点。

具备数据存储功能，且能基于检测日期进行循环保存，用户可以通过离线拷贝到移动硬盘中。

设备具备上电自启动功能。

具备能全程回放弓网运行状态监测过程功能。

数据处理单元实时监控弓网燃弧相关值，并能将检测结果第一时间通过短信方式将结果传输至调度或运营工程师手机终端。方便用户用于评估弓网受流质量以及指导接触网和受电弓的维护作业。

附图说明

图1是本实用新型安装于电力接车上的示意图。

图2是本实用新型的原理框图。

图3是本实用新型光学采集单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

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。

如图1所示，所述数据处理单元包括FPGA和ARM芯片。

定位参数主要包括实时运行速度、里程、公里标、下一站ID、上下行信号数据等。

如图1所述，为本实用新型安装于电力列车时上的示意图。其中车顶检测部分安装在弓网系统后端，车内检测部分安装于受电弓底部的车厢内，与车顶检测部分2通信连接。本实用新型架构于电力列车上，与电力列车共同组成了一套检测监控装置。

一、工作原理：基于本装置的弓网燃弧检测过程是：检测弓网燃弧紫外特征光的方法来实现。

通过光学采集系统单元采集弓网燃弧的紫外光特征量，同时采用红外热像仪实现对弓网运行状态的全程实时监控，同时检测弓网接触点以及受电弓弓头、绝缘部件、等区域的红外图像和温度。

光学采集系统单元将燃弧光信号传输至紫外光电传感系统，通过紫外光电传感器将光信号转换成电信号送入数据处理系统。同时，利用相应的传感模块同步测量列车辅助电气量，如牵引电流信号，并通过电缆将信号传输至数据处理系统。

经过数据处理系统进行数据处理后，获取与燃弧相关的参数指标和红外热图像进行显示、存储以及打印报表等工作，同时通过无线方式将检测结果发送至移动终端。

实施例一：本装置结构包括三部分：

1)车顶检测部分；车顶检测部分包括用于捕获并提取弓网紫外光的光学采集单元、用于采集弓网燃弧温度值的红外测温单元；

2)车内检测部分；车内检测部分包括用于将所述紫外光转换为电信号的紫外光电传感器、信号预处理单元、数据处理单元、辅助参量检测单元、无线发送单元、综合定位单元；所述用于光学采集单元与紫外光电传感器通过紫外光纤连接。

其中，信号预处理单元与紫外光电传感器输出端连接；信号预处理单元输出端、红外测温单元输出端、辅助参量检测单元输出端分别与数据处理单元输入端连接；数据处理单元输出端分别与无线发送单元、综合定位单元连接；

3)远程管理中心；车内检测部分分别与车顶检测部分、远程管理中心连接；

基于实施例一的另一实施例中：本装置还包括移动终端。本装置的相关信息是数据处理单元通过短信的方式，经过无线传输单元、基站后发送到移动终端(客户端)供用户查看。

下面对各个部分进行详细说明：

1)光学采集单元依次包括捕捉弓网燃弧产生紫外光的玻璃层、用于滤除除紫外光外的杂散光的滤光片以及用于对紫外光进行聚光的凹凸透镜组；凹凸透镜组与接收紫外光的紫外光传感器连接。

优选的，在另一实施例中还包括衰减片。滤光片用于滤除除紫外光以外的光线，而衰减片用于按照一定透过率衰减整个波段的光线，该方式极大的降低了太阳光的干扰，实现弓网燃弧特征紫外光信号的有效采集。在一个具体实施例中，如图3，凹透镜与凸透镜组合包括一片凹透镜及三片凸透镜，它们从外到内依次排列，目的在于将紫外光线汇聚成具有一定直径的光斑，以便于后续检测。

2)辅助参量检测单元是红外摄像仪，参数如下：

表1 红外热成像仪技术参数

3)信号采集处理板：基于FPGA和ARM的架构方式，实现了所采集信号的滤波、放大、同步采样、控制等功能。通过车载PIS系统所采集信息包括弓网燃弧电信号、牵引电流、速度以及公里标信息等。通过采集定位信息实现了弓网燃弧发生区段的定位。

4)无线传输单元：采用基于GSM和/或GPRS网络的数据无线传输模块，例如：SIM900无线发送电路模块，实现了数据无线传输。

5)车顶检测部分与车内检测部分的通信连接方式：

所述车顶检测部分的光学采集单元和车内检测部分的紫外光电传感器通过紫外光纤连接。所述车顶检测部分的红外热像仪和车内检测部分数据处理部分通过网线连接。

紫外光电传感器及红外热像仪处理后的输出信息通过数据处理单元传输至数据存储单元后，然后该输出信息在通过数据处理单元传输到无线传输单元下发检测结果。

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。