一种地铁接触网支架松动的在线监测装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种地铁接触网支架松动的在线监测装置及方法。它包括光纤传感动态分析仪、传输光纤和设置于每一个接触网与隧道顶部之间的接触网支架，所述接触网支架顶部一端设有连接片，连接片一端与接触网支架端部固定连接、另一端与隧道顶部固定连接，所述连接片上固定有光纤应变传感器，多个光纤应变传感器通过传输光纤串联后与光纤动态分析仪连接形成回路。本发明可实现远程在线实时监测接触网的紧固情况，节约大量人工检测所耗费的时间和人力，并为接触网紧固件的检修加固提供丰富的数据支持，真正做到按需、定位检修，具有较强的实用性。
【专利说明】
一种地铁接触网支架松动的在线监测装置及方法
技术领域
[0001]本发明属于地铁隧道工程技术领域，具体涉及一种地铁接触网支架松动的在线监测装置及方法。
【背景技术】
[0002]承载高压接触网的支架，在列车长期往复运行带来的振动和列车活塞风的双重作用下，其安装紧固状况具有很大的松动故障风险。现阶段，常规的接触网支架布置密集、距离长，其安装支架的松动没有有效的在线监测手段，一般依靠人工定期的巡查，根据标记相对位置判断是否存在位移，巡检效率低、易遗漏。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了解决上述【背景技术】存在的不足，提供一种低成本、高可靠性、实时在线的地铁接触网支架松动的在线监测装置及方法。
[0004]本发明采用的技术方案是:一种地铁接触网支架松动的在线监测装置，包括光纤传感动态分析仪、传输光纤和设置于每一个接触网与隧道顶部之间的接触网支架，所述接触网支架顶部与隧道顶部固定连接、底部与接触网固定连接，所述接触网支架顶部一端设有连接片，连接片一端与接触网支架端部固定连接、另一端与隧道顶部固定连接，所述连接片上固定有光纤应变传感器，多个光纤应变传感器通过传输光纤串联后与光纤动态分析仪连接形成回路。
[0005]进一步地，所述接触网支架包括与隧道顶部固定连接的第一连接板、与接触网固定连接的第二连接板和连接支架，所述第一连接板与第二连接板平行布置，所述连接支架固定于第一连接板与第二连接板之间，所述连接片一端与第一连接板的端部固定连接。
[0006]进一步地，所述连接支架为倒Y字形支架，倒Y字形支架的顶部与第一连接板固定连接、底部两端与第二连接板固定连接。
[0007]进一步地，所述连接片包括一体化连接的三段，左段和右段平行且水平布置，中间段倾斜布置，左段与接触网支架固定连接，右段与隧道顶部固定连接，所述光纤应变传感器固定于中间段上。
[0008]进一步地，所述光纤应变传感器包括位于两端的固定段和位于中部的应变段，所述两端的固定段固定于连接片的中间段上。
[0009]更进一步地，所述多个光纤应变传感器中一个光纤应变传感器的一固定段与相邻的另一个光纤应变传感器的一固定段通过传输光纤串联。
[0010]—种地铁接触网支架松动的在线监测方法，在每一个接触网支架的端部与隧道顶部之间设置光纤应变传感器，多个光纤应变传感器之间通过传输光纤串联后与光纤动态分析仪连接形成回路，光纤动态分析仪定时循环向串联的光纤应变传感器发送调制信号、并接收光纤应变传感器反馈的信号，光纤动态分析仪根据反馈信号的变化及回路中位置的对应关系判断发生应变的光纤应变传感器的位置及应变程度，进而获得与其对应的接触网支架的松动情况，实现地铁接触网支架松动的在线监测。
[0011 ]进一步地，所述接触网支架顶部与隧道顶部固定连接、底部与接触网固定连接，所述接触网支架顶部一端设有连接片，连接片一端与接触网支架端部固定连接、另一端与隧道顶部固定连接，所述光纤应变传感器固定于连接片上。
[0012]进一步地，所述接触网支架包括与隧道顶部固定连接的第一连接板、与接触网固定连接的第二连接板和连接支架，所述第一连接板与第二连接板平行布置，所述连接支架为倒Y字形支架，倒Y字形支架的顶部与第一连接板固定连接、底部两端与第二连接板固定连接，所述连接片一端与第一连接板的端部固定连接。
[0013]更进一步地，所述连接片包括一体化连接的三段，左段和右段平行且水平布置，中间段倾斜布置，左段与接触网支架固定连接，右段与隧道顶部固定连接，所述光纤应变传感器固定于中间段上。
[0014]本发明在每一个接触网支架上安装光纤应变传感器，通过光纤动态分析仪远程接收光纤应变传感器信号的变化来检测接触网支架的松动情况，实现远程在线实时监测接触网的紧固情况，节约大量人工检测所耗费的时间和人力，并为接触网紧固件的检修加固提供丰富的数据支持，真正做到按需、定位检修，具有较强的实用性，有利于提高地铁系统运行的安全性，推广应用前景广阔。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的在线监测的原理示意图。
[0016]图2为本发明的结构示意图。
[0017]图3为本发明连接片的示意图。
[0018]图4为图3的俯视图。
[0019]图5为本发明光纤应变传感器的示意图。
[0020]图6为本发明连接片与光纤应变传感器的配合示意图。
[0021 ]图7为本发明非监测端松动的示意图。
[0022]图8为本发明直接监测端松动的示意图。
[0023]图中:1-光纤传感动态分析仪;2-传输光纤;3-接触网支架;3.1-第一连接板;3.2-连接支架;3.3-第二连接板;4-隧道顶部;5-接触网;6-连接片;6.1-左段;6.2-中间段、6.3-右段、7-光纤应变传感器;7.1-固定段;7.2-应变段。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0025]本发明针对地铁隧道中接触网支架分布密集、隧道距离长、电磁环境复杂等情况，提出利用分布式光纤应变传感测量技术对接触网支架进行在线监测，【具体实施方式】原理框图如图1所示，在每一个接触网支架的端部与隧道顶部之间设置光纤应变传感器7，分布在各个接触网支架上的光纤应变传感器SI?Sn+Ι通过传输光纤2串联后与光纤动态分析仪I连接形成回路，光纤动态分析仪I定时循环向回路中串联的光纤应变传感器发送调制信号(即光纤传感动态分析仪依次顺序地向串联回路中的每个光纤应变传感器发送信号，每次向其中一个光纤应变传感器发送信号，每个光纤应变传感器都发送完成后再返回重新信号;接收信号与发送信号一样，每次接收一个光纤应变传感器反馈的信号)，该信号通过被拉伸或被挤压的应变传感器发生频移和相位差，并通过回路返回到光纤动态分析仪中，光纤动态分析仪通过检测信号频移、相位变化的对应关系，解析发生应变的光纤应变传感器的位置及应变程度，进而获得与其对应的接触网支架的松动情况，实现地铁接触网支架松动的在线监测。
[0026]如图2-8所示，实现上述地铁接触网支架松动的在线监测原理的装置，包括光纤传感动态分析仪1、传输光纤2和设置于每一个接触网5与隧道顶部4之间的接触网支架3，所述接触网支架3顶部与隧道顶部4固定连接、底部与接触网5固定连接，所述接触网支架3顶部一端设有连接片6，连接片6—端与接触网支架3顶部端部固定连接、另一端与隧道顶部4固定连接，所述连接片6上固定有光纤应变传感器7，多个光纤应变传感器7通过传输光纤2串联后与光纤动态分析仪I连接形成回路。
[0027]上述方案中，接触网支架3包括与隧道顶部4通过预埋螺栓固定连接的第一连接板3.1、与接触网5固定连接的第二连接板3.3和连接支架3.2，所述第一连接板3.1与第二连接板3.3平行布置，所述连接支架3.2固定于第一连接板3.1与第二连接板3.3之间，所述连接片6—端与第一连接板3.1的端部固定连接。连接支架3.2为倒Y字形支架，倒Y字形支架的顶部与第一连接板3.1固定连接、底部两端与第二连接板3.3固定连接，连续密集的接触网支架将整条接触网保持一定高度和平稳度。
[0028]上述方案中，连接片6包括一体化连接的三段，如图3、图4所示，左段6.1和右段6.3平行且水平布置，中间段6.2倾斜布置，左段6.4与接触网支架3顶部的第一连接板3.1边缘焊接固定连接，右段6.3上开孔与隧道顶部4通过预埋螺栓固定连接，所述光纤应变传感器7固定于中间段6.2上，连接片采用延展性好、耐腐蚀不锈的金属材料制成，结构性能好。
[0029]上述方案中，光纤应变传感器7包括位于两端的固定段7.1和位于中部的应变段7.2，实施时，将两端的固定段7.1通过焊接固定于连接片6的中间段6.2上，如图5、图6所示，两端的固定段分别与传输光纤相连，即多个光纤应变传感器中一个光纤应变传感器的一固定段与相邻的另一个光纤应变传感器的一固定段通过传输光纤串联。接触网支架在安装前将如上所述焊接有光纤应变传感器的连接片焊接到接触网支架边缘的设计位置，安装时，联同接触网支架、连接片一同通过预埋螺栓紧固，安装完毕后，采用传输光纤串联各应变传感器。
[0030]本发明工作时，如上所述光纤传感动态分析仪定时循环发送调制信号、接收分析解调信号，当监测回路中，有任何一个接触网支架顶部发生松动，如图7所示，如果非监测端(即接触网支架上未设置光纤应变传感器的一端)发生松动，由于结构对称和支撑关系，监测端所安装的连接片产生挤压应变，导致连接片上的光纤应变传感器产生挤压应变，即沿图中A方向产生应变，所对应的光纤应变传感器返回光波发生变化;如图8所示，如果监测端(即接触网支架上设置光纤应变传感器的一端)发生松动，监测端与隧道顶部发生相对位移，此时如上所述连接片产生拉伸，导致连接片上的应变传感器产生拉伸应变，即沿图中B方向产生应变，所对应光纤应变传感器返回光波λ?’发生变化。如上所述，接触网支架顶部的第一连接板任意紧固点松动，均可造成连接片及光纤应变传感器的应变，光纤传感动态分析仪可通过对光纤应变传感器返回信号的解调分析，计算出应变发生的位置、应变量，进而获得与其对应的接触网支架的松动情况，实现地铁接触网支架松动的在线监测。
[0031]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种地铁接触网支架松动的在线监测装置，其特征在于:包括光纤传感动态分析仪(I)、传输光纤(2)和设置于每一个接触网与隧道顶部之间的接触网支架(3)，所述接触网支架(3)顶部与隧道顶部(4)固定连接、底部与接触网(5)固定连接，所述接触网支架(3)顶部一端设有连接片(6)，连接片(6)—端与接触网支架(3)端部固定连接、另一端与隧道顶部(4)固定连接，所述连接片(6)上固定有光纤应变传感器(7)，多个光纤应变传感器(7)通过传输光纤(2)串联后与光纤动态分析仪(I)连接形成回路。2.根据权利要求1所述的一种地铁接触网支架松动的在线监测装置，其特征在于:所述接触网支架(3)包括与隧道顶部固定连接的第一连接板(3.1)、与接触网固定连接的第二连接板(3.3)和连接支架(3.2)，所述第一连接板(3.1)与第二连接板(3.3)平行布置，所述连接支架(3.2)固定于第一连接板(3.1)与第二连接板(3.3)之间，所述连接片(6)—端与第一连接板(3.1)的端部固定连接。3.根据权利要求2所述的一种地铁接触网支架松动的在线监测装置，其特征在于:所述连接支架(3.2)为倒Y字形支架，倒Y字形支架的顶部与第一连接板(3.1)固定连接、底部两端与第二连接板(3.3)固定连接。4.根据权利要求1所述的一种地铁接触网支架松动的在线监测装置，其特征在于:所述连接片(6)包括一体化连接的三段，左段(6.1)和右段(6.3)平行且水平布置，中间段(6.2)倾斜布置，左段(6.1)与接触网支架(3)固定连接，右段(6.3)与隧道顶部(4)固定连接，所述光纤应变传感器(7)固定于中间段(6.2)上。5.根据权利要求4所述的一种地铁接触网支架松动的在线监测装置，其特征在于:所述光纤应变传感器(7)包括位于两端的固定段(7.1)和位于中部的应变段(7.2)，所述两端的固定段(7.1)固定于连接片(6)的中间段上。6.根据权利要求4所述的一种地铁接触网支架松动的在线监测装置，其特征在于:所述多个光纤应变传感器中一个光纤应变传感器的一固定段与相邻的另一个光纤应变传感器的一固定段通过传输光纤串联。7.一种地铁接触网支架松动的在线监测方法，其特征在于:在每一个接触网支架的端部与隧道顶部之间设置光纤应变传感器，多个光纤应变传感器之间通过传输光纤串联后与光纤动态分析仪连接形成回路，光纤动态分析仪定时循环向串联的光纤应变传感器发送调制信号，信号通过被拉伸或被挤压的应变传感器发生频移和相位差，并通过回路返回到光纤动态分析仪中，光纤动态分析仪通过检测信号频移、相位变化的对应关系解析发生应变光纤应变传感器的位置及应变程度，进而获得与其对应的接触网支架的松动情况，实现地铁接触网支架松动的在线监测。8.根据权利要求7所述的一种地铁接触网支架松动的在线监测方法，其特征在于:所述接触网支架(3)顶部与隧道顶部(4)固定连接、底部与接触网(5)固定连接，所述接触网支架(3)顶部一端设有连接片(6)，连接片(6)—端与接触网支架(3)端部固定连接、另一端与隧道顶部(4)固定连接，所述光纤应变传感器(7)固定于连接片(6)上。9.根据权利要求8所述的一种地铁接触网支架松动的在线监测方法，其特征在于:所述接触网支架(3)包括与隧道顶部固定连接的第一连接板(3.1)、与接触网固定连接的第二连接板(3.3)和连接支架(3.2)，所述第一连接板(3.1)与第二连接板(3.3)平行布置，所述连接支架(3.2)为倒Y字形支架，倒Y字形支架的顶部与第一连接板(3.1)固定连接、底部两端与第二连接板(3.3)固定连接，所述连接片(6)—端与第一连接板(3.1)的端部固定连接。10.根据权利要求7所述的一种地铁接触网支架松动的在线监测方法，其特征在于:所述连接片(6)包括一体化连接的三段，左段(6.1)和右段(6.3)平行且水平布置，中间段(6.2)倾斜布置，左段(6.1)与接触网支架(3)固定连接，右段(6.3)与隧道顶部(4)固定连接，所述光纤应变传感器(7)固定于中间段(6.2)上。
【文档编号】G01D21/00GK106017541SQ201610614407
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】蔡崇庆, 熊朝辉, 车轮飞, 刘俊, 林昶隆, 付维纲, 赵建伟, 夏继豪, 胡清华, 吴敏军
【申请人】中铁第四勘察设计院集团有限公司