专利名称：在供电线路和沿着该线路移动的导电机件之间的接触故障的预防性探测和其成因诊断的方法
技术领域：
本发明涉及一种在地面设施的供电线路和轨道车辆的沿着该线路移动的固定导电机件之间的接触故障的预防性探测和成因诊断的方法，电弧在供电线路和移动导电机件之间出现接触故障的情况下产生。
背景技术：
在供电线路和在该线路上移动的被供电机件之间的接触故障的预防性探测和诊断的问题在技术上是普遍的。这一般与预防性维护的问题和对在故障中所涉及的车辆的识别有关，以将故障要么归到地面设施要么归到移动机件。在该领域中，更为特别地在铁路、架空电车线(LAC)或轨道的应用中，现今，并没有布置任何允许告知运营者供电的集电弓-悬链线、集电靴-轨道的接触或车轮-轨道接触的可能磨损的部件，以预防在LAC的情形中，可能会导致悬链线拔除或集电弓完全破坏的事故。可以注意到，可联合操作的列车，即能够在通过不同电压和/或电流强度供电的线路上行进的列车，通过一悬链线或一供电轨道要么在一交流电压(通常25kV和15kV) 下，要么在一直流电压(从750V到3000V)下进行供电，具有通过引导车轮的轨道进行的电流反向。为了避免电压在悬链线中过大地降低，悬链线选择以多个段部组成。这些段部的长度对于高速列车(交流电压供给)可达到50km，和对于有轨电车(直流电压供给)可达到2km。在段部的每个端部，始终为了避免电压降低，一变电站允许在段部始端和末端具有相同的电势。在铁路领域中的供电管理中的难处在于交通量大，其特征在于大量的车辆在路线 (voie)上和供电线路的相对大的长度上经过。存在路线和供电线路的维护问题，这是因为大的交通量机械磨损和热磨损悬链线的接触带以及轨道。此外这些路线的日常运营期间很长，每天超过18小时，这对于保证在长度很大的轨道上的预防性维护和形成供电线路的悬链线的预防性维护而言所留的时间很少。因此，期望的是，能够具有一种方法和一种装置，所述方法和装置允许自第一次失效迹象(signe de degradation)出现起，对在移动导电机件和供电线路之间的接触故障的成因进行诊断，以允许有效的和成本合理的预防性维护。这也允许对供电线路的磨损和集电弓或集电靴的磨损进行识别。
发明内容
更为特别地，本发明的目的在于提供一种允许在运行过程中对在铁路网的供电线路和移动接触机件之间的接触故障和接触故障的成因进行辨别的方法，这些故障尤其是由于磨损产生的。
为此，本发明的目的首先在于一种在地面设施的供电线路和轨道车辆的沿着该供电线路移动的固定导电机件之间的接触故障的预防性探测和成因诊断的方法，电弧在供电线路和移动导电机件之间出现接触故障的情况下产生，其特征在于，所述方法包括以下步骤-探测所述电弧，-定位所探测的电弧，-测定所探测的电弧的出现频率，和-通过确定固定的地面设施和轨道车辆在故障原因中的责任，从所述电弧的定位和出现频率推断接触故障的成因，所述方法通过信息处理部件实施。在一特别的实施方式中，本发明包括一个或多个以下特征-所述电弧的探测步骤包括通过所述电弧发出的声学信号的探测；-所述电弧的探测步骤包括通过所述电弧发出的电信号的探测；-所述信号的探测通过频率分析执行；-频率分析是通过小波的分析；-小波分析是通过离散小波的分析；-对所探测的电弧的定位利用在所述电信号的探测时刻和所述声学信号的探测时刻之间的时间差执行；-所述方法适用于诊断铁路网的悬链线与铁路车辆的集电弓的接触带之间的接触状态，相应地用于诊断铁路轨道与地铁路车辆的车轮之间的接触状态；-至少电弧的探测步骤在一变电站的位置执行；-电弧在悬链线的一段部上的定位步骤从给所述段部供电的两变电站执行。本发明的目的也在于一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括一套指令，当这套指令通过一信息处理单元执行时，这套指令能够实施如上所述的方法。本发明的目的也在于一种用于实施方法的预防性探测和成因诊断的设备，其特征在于，所述设备包括-所述电弧的探测部件；-所探测的电弧的定位部件；-所探测的电弧的出现频率的测定部件；和-信息处理部件，其用于通过确定地面设施和轨道车辆在故障原因中的责任，从所述电弧的位置和出现频率推断接触故障的成因。本发明的目的也在于能够实施所述方法的线路段(tron^on de ligne)和车辆。
现在将参照示意性附图描述作为非限制性实例的本发明的一具体的实施方式，附图中-图1作为在悬链线和集电弓之间的接触故障的原因的实例示出集电弓的疲劳；-图2作为在悬链线和集电弓之间的故障的另一实例示出路线的下沉；-图3作为在悬链线和集电弓之间的故障的实例示出松开的悬链线；-图4示出在产生电弧时电压和电流根据时间的变化；
-图5和图6分别地示出在由交流电流供给的供电线路上存在电弧时，在一相位上的电流和在两相位之间的电压的图形；-图7是根据本发明的一整套诊断设备的简图；-图8是用于实施根据本发明的方法的信息处理单元的运行流程图；和-图9示出在电压-电流信号上的电弧的时间-频率探测和声学探测之间的同步；-图10是用于通过实施根据本发明的方法进行诊断而配备的机车的示意图。
具体实施例方式将描述的方法适用于在接触机件，即集电弓和形成用于列车的供电线路的悬链线之间的接触故障。更为一般性地，所述方法还适用于在车轮和轨道之间的接触，和在一随动集电靴和形成供电线路的一特定集电轨之间的接触。因此，所述方法能应用于在具有接触的接触机件和供电线路之间的所有接触。在铁路网的供电系统上，即在平均电压的水平，在悬链线、轨道、列车的车轮、集电弓、集电靴上的故障的开始在运行时具有在接触上的立即反应。电弧从而在车辆经过时产生。该电弧甚至在故障明显和需要检修之前存在。因此从对电弧的跟踪可引起预防性维护。参照图1、图2和图3在三种故障情形中示出这一点。在图1上可以看见铁路车辆1，该铁路车辆配有一集电弓2，集电弓允许引受在悬链线3上的电流。附图的左侧部分示出集电弓的扩伸装置恰当运行的正常情形。相反地，在附图的右侧部分，由于例如振动引起的疲劳，这些系统是故障的，使得脱离发电机，产生电弧。可以理解的是，这类脱离和由此产生的电弧的出现比严重的集电弓的故障更加频繁，并且在线路上在任意位置发生。图2的情形是路线5的下沉4的情形。如上文所述，附图的左侧部分表示正常的情形。在右侧部分中，如果列车的速度足够，下沉4产生集电弓的脱离，并因此产生一电弧。在此情形中，在实际中在所有集电弓经过时电弧仅产生一次。此外电弧被极好地定位。图3的情形是悬链线3松开的情形。附图的右侧部分示出铁路车辆的前部。左侧部分示出铁路车辆的后部。在悬链线松开的情形中，列车的速度和集电弓在悬链线上的接触压力使得悬链线摆动，因而在机车车尾(motrice de queue)的集电弓和悬链线之间存在电弧。因而可根据定位、出现频率和成因建立电弧的类型分类。下面的表格给出一实例。
权利要求
1.在地面设施的供电线路C3)和轨道车辆的沿着所述供电线路C3)移动的固定导电机件( 之间的接触故障的预防性探测和成因诊断的方法，电弧在所述供电线路(3)和移动导电机件( 之间出现接触故障的情况下产生，其特征在于，所述方法包括以下步骤探测所述电弧G0，41)；定位02)所探测的电弧；测定^幻所探测的电弧的出现频率；和通过确定固定的地面设施和轨道车辆在故障原因中的责任，从所述电弧的定位和出现频率推断G4)接触故障的成因，所述方法通过信息处理部件实施。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电弧的探测步骤包括探测Gl)由所述电弧发出的声学信号。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，所述电弧的探测步骤包括探测GO)由所述电弧发出的电信号。
4.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其特征在于，所述信号的探测通过频率分析执行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述频率分析是小波分析。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述小波分析是离散小波分析。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所探测的电弧的定位利用在所述电信号的探测时刻和所述声学信号的探测时刻之间的时间差(τ)执行。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法适用于诊断铁路网的悬链线(3)与铁路车辆(1)的集电弓( 的接触带之间的接触状态，相应地诊断铁路轨道( 和铁路车辆的车轮之间的接触状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，至少电弧的探测步骤在一变电站(20，21) 的位置执行。
10.根据权利要求7和9共同的所述的方法，其特征在于，电弧在悬链线的一段部上的定位步骤从给所述段部供电的两变电站执行。
11.计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括一套指令，当这套指令通过一信息处理单元执行时，这套指令能够实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
12.用于实施根据权利要求1到10中任一项所述的方法的预防性探测和成因诊断的设备，其特征在于，所述设备包括所述电弧的探测部件(23，24，25，26，27 ;66)；所探测的电弧的定位部件(23，24，25，26，27 ;68)；所探测的电弧的出现频率的测定部件03，M，25J6，27 ;70)；和用于通过确定地面设施和轨道车辆在故障原因中的责任，从所述电弧的定位和出现频率推断接触故障的成因的信息处理部件03，M，25J6，27 ；70)。
13.配设有供电线路(3)和给所述供电线路(3)供电的至少一变电站的线路段，其特征在于，所述变电站包括根据权利要求12所述的设备。
14.铁路车辆，所述铁路车辆至少包括根据权利要求12所述的设备的电弧的探测部件 (66)和电弧的定位部件(68)，所述定位部件用于通过卫星来地理定位铁路车辆而定位电弧。
15.根据权利要求14所述的铁路车辆，其特征在于，所述铁路车辆包括根据权利要求 12所述的设备。
全文摘要
在地面设施的供电线路(3)和轨道车辆的沿着所述供电线路(3)移动的固定导电机件(2)之间的接触故障的预防性探测和成因诊断的方法，电弧在供电线路(3)和移动导电机件(2)之间出现接触故障的情况下产生。所述方法包括以下步骤探测所述电弧(40，41)；定位(42)所探测的电弧；测定(43)所探测的电弧的出现频率；和通过确定固定的地面设施和轨道车辆在故障原因中的责任，从所述电弧的定位和出现频率推断(44)接触故障的成因，所述方法通过信息处理部件实施。
文档编号B60M1/28GK102307748SQ201080005391
公开日2012年1月4日 申请日期2010年1月21日 优先权日2009年1月26日
发明者C·奥比尼, T·克洛诺弗斯基 申请人:阿尔斯通运输股份有限公司