基于棘輪補(bǔ)償器參數(shù)檢測(cè)的接觸網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究
發(fā)布時(shí)間:2013-07-23 15:05:01 編輯:wangying
本文摘要:北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)王毅
北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)王毅
研究背景及意義
對(duì)于接觸網(wǎng)故障來(lái)講有很多種,零部件的,斷線的,外部環(huán)境的這些故障。對(duì)于這些故障從在線監(jiān)測(cè)來(lái)講,如何把這些故障能辨別出來(lái)是一個(gè)很需要研究的課題。從接觸網(wǎng)故障來(lái)講,之前都是人工巡檢,現(xiàn)在開(kāi)展6C自動(dòng)巡檢。這些檢測(cè)實(shí)際上它的特點(diǎn)都是定時(shí)檢測(cè),不是一個(gè)在線的檢測(cè)。過(guò)去人工檢測(cè)的時(shí)候,不能夠直線檢測(cè),就是說(shuō)它在實(shí)施的情況。
那么對(duì)在線檢測(cè)來(lái)講,它的特點(diǎn)就是能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的故障,甚至可以能夠判別、預(yù)測(cè)潛在的故障。那么從物聯(lián)網(wǎng)的角度上來(lái)講故障的檢測(cè)就是形成一個(gè)傳感器的網(wǎng),那么這些網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)無(wú)線實(shí)現(xiàn)傳輸。顯而易見(jiàn)這里面關(guān)鍵的部分,還是如何來(lái)檢測(cè)的問(wèn)題。
那么對(duì)接觸網(wǎng)狀態(tài)的變化,大體上可以分成兩類,一類就屬于正常性的,就是由于風(fēng)的作用,受電弓的作用,溫度的變化,那么這些來(lái)講都是由于環(huán)境因素造成的。那么我們檢測(cè)的目的,實(shí)際上是想通過(guò)在補(bǔ)償器的加裝傳感器,可以檢測(cè)到接觸網(wǎng)一些微弱的變化,那么這些微弱的變化來(lái)講我們必須要把風(fēng)的作用,受電弓的作用,溫度的作用等等,一些正常的情況把它辨識(shí)出來(lái),這些作用產(chǎn)生的信號(hào)比故障的信號(hào)可能還要大,所以說(shuō)如果不把它區(qū)分出來(lái),我們沒(méi)有辦法分析接觸網(wǎng)變化的一些細(xì)節(jié)。當(dāng)然了有一些接觸網(wǎng)的故障,比如說(shuō)斷線等等這些故障,那么它比較明顯,特征比較明顯很容易識(shí)別,沒(méi)有必要考慮這些作用。但是我們的目的來(lái)講呢,還是想相對(duì)來(lái)講從補(bǔ)償器狀態(tài)測(cè)量來(lái)講比較簡(jiǎn)單,成本也比較低,那么這樣的話我們能夠通過(guò)這樣安裝傳感器以后,可以獲得盡可能詳細(xì)的信息,這樣的話我們就可以在相對(duì)比較低成本的情況下,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)的在線檢測(cè)。
棘輪補(bǔ)償器傳動(dòng)效率的計(jì)算
那么對(duì)這樣的問(wèn)題來(lái)講其實(shí)很多的問(wèn)題需要解決,目前我們只做了其中的一部分,主要是兩類:風(fēng)的作用和覆冰環(huán)境下的接觸網(wǎng)補(bǔ)償器的指紋識(shí)別。為了實(shí)現(xiàn)這樣兩個(gè)目的呢,我們就要研究補(bǔ)償器的運(yùn)動(dòng)特性,風(fēng)激勵(lì)下的接觸網(wǎng)的響應(yīng),冰激勵(lì)下的接觸網(wǎng)的響應(yīng),所謂的響應(yīng)就是在補(bǔ)償器上,那么當(dāng)這些作用發(fā)生了之后,那么在補(bǔ)償器它是怎么響應(yīng)的,這樣我們研究了以后,才能把這些作用區(qū)分開(kāi)來(lái)。核心方法我們采用了一些數(shù)據(jù)處理的方法。
那么第一個(gè)要研究的就是棘輪補(bǔ)償器的運(yùn)動(dòng)特性,那么我們要把一些狀態(tài)辨識(shí)出來(lái),不研究它肯定是不行的。
接觸網(wǎng)的風(fēng)振響應(yīng)
第二個(gè)我們要研究的就是接觸網(wǎng)的風(fēng)振響應(yīng)。當(dāng)風(fēng)以不同的風(fēng)速和方向碰到接觸網(wǎng)的時(shí)候,棘輪補(bǔ)償器上它如何響應(yīng)的。只有把這個(gè)辨識(shí)出來(lái)之后,我們才能在風(fēng)的作用下,我們還能夠把接觸網(wǎng)的一些其它,或者由于故障,或者由于漸變性的狀態(tài)改變,那么產(chǎn)生微弱的變化,才能把它識(shí)別出來(lái)。那么我們采用的方法是,首先是通過(guò)理論計(jì)算,那么對(duì)理論計(jì)算來(lái)講,對(duì)這個(gè)在線檢測(cè)來(lái)講,理論建設(shè)是不可能的,我們拿了信號(hào)之后,然后用理論去詳細(xì)的計(jì)算,這個(gè)實(shí)時(shí)性是辦不到的,但是通過(guò)前期的理論計(jì)算,我們可以推導(dǎo)出一個(gè)公式也好,或者說(shuō)表格也好,就是說(shuō)我們可以推導(dǎo)出一個(gè)容易在線檢測(cè)的,就是通過(guò)棘輪補(bǔ)償器的運(yùn)動(dòng)特性的變化,這樣的話我們能夠得到一個(gè)快速計(jì)算的公式,這樣的話我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候,就可以實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)這個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
因此,我們理論計(jì)算的目的,實(shí)際上要推導(dǎo)出一個(gè)能夠用來(lái)在線監(jiān)測(cè)的一個(gè)實(shí)用的計(jì)算方法。我們最后得到的計(jì)算結(jié)果還是比較滿意的,就是通過(guò)理論計(jì)算得到的結(jié)果和我們最后推導(dǎo)出的公式得到的計(jì)算結(jié)果呢,應(yīng)該說(shuō)比較接近。
那么這些計(jì)算是不是靠譜,這很關(guān)鍵,這個(gè)公式是不是好用也很關(guān)鍵,所以說(shuō)我們也在這個(gè)實(shí)際的線路上做實(shí)驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)也做了實(shí)驗(yàn)。那么我們?cè)谶@里裝了兩個(gè)角度傳感器,這頭上裝了位移傳感器,然后在這個(gè)桿上裝了一個(gè)風(fēng)速和風(fēng)向的傳感器。那么由于對(duì)一個(gè)錨段來(lái)講,我們?cè)趦蓚?cè)都裝了同樣的傳感器,那么為了采樣的同步,所以說(shuō)我們采用了GPS的方式,所以說(shuō)進(jìn)來(lái)的信號(hào)我們時(shí)間可以一一對(duì)應(yīng),為后來(lái)的數(shù)據(jù)處理提供方便。
最終我們通過(guò)這些處理,證明我們前面理論分析的結(jié)果和提供了一些計(jì)算的方法這是可用的。另外,我們針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況,我們?nèi)斯さ脑谟美K掛在了接觸網(wǎng)上,用人工把它施加一個(gè)力,我們做了一個(gè)測(cè)量,這個(gè)吊繩在不同的地段分別加力,我們實(shí)驗(yàn)了一下,我們的測(cè)量和辨識(shí)的情況。這個(gè)就是我們測(cè)量的波形,采集到的數(shù)據(jù),這是一個(gè)近端,這是遠(yuǎn)端的,這兩個(gè)有時(shí)差的,我們通過(guò)這樣一個(gè)測(cè)量系統(tǒng),實(shí)際上通過(guò)這個(gè)時(shí)差我們可以算出施加力具體的地點(diǎn),就是相當(dāng)于定位了,這樣如果不是一個(gè)繩的施加力,也可能是吊弦的脫落等等,或者一些異物的導(dǎo)入等等,這些故障我們實(shí)際上是通過(guò)這個(gè)方法來(lái)講,就可以把它識(shí)別出來(lái),而且可以定位出來(lái)。
接觸網(wǎng)覆冰的在線監(jiān)測(cè)
第二個(gè)我們要研究接觸網(wǎng)覆冰在線檢測(cè)。采用的方法也是這樣,先做理論分析。理論分析以后,能夠在覆冰的情況下覆冰不同,覆冰的位置不同的情況下,那么補(bǔ)償器響應(yīng)。然后為了證明我們的計(jì)算是不是可用,因?yàn)楦脖覀兙€上做實(shí)驗(yàn)不好弄,我們做了一個(gè)1:50的一個(gè)小比例模型,就是完全按照1:50做了一個(gè)模型。然后我們按照這個(gè)模型的參數(shù)做了算,然后我們?cè)谀P蜕夏M加上一定的力來(lái)替代覆冰的效果,然后根據(jù)模型和計(jì)算這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了一個(gè)對(duì)比。從對(duì)比的情況來(lái)看呢,應(yīng)該說(shuō)誤差還是在可以接受的范圍之內(nèi),最大的誤差是6%,當(dāng)然也蠻大的,但是起碼來(lái)講還是能夠有一定的識(shí)別效果。
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