Система мониторинга натяжений и перемещений проводов контактной подвески высокоскоростной магистрали
SYSTEM FOR MONITORING TENSIONS AND DISPLACEMENTS OF WIRES OF THE HIGH SPEED RAILWAY LINE CATENARY

Изобретение относится к дистанционным измерительным системам на железнодорожном транспорте и может быть использовано для мониторинга натяжений и перемещений проводов контактной подвески высокоскоростной магистрали.
Известны способ и система диагностики и удаленного мониторинга контактной сети железной дороги (RU 2444449, В60М 1/12, 10.03.2012). Способ диагностики и удаленного мониторинга контактной сети включает сбор и передачу информации о техническом состоянии элементов контактной сети посредством блоков сбора и передачи информации, а также последующую ее оценку. Расположенные в блоках датчики регистрируют акустические и вибрационные характеристики, изменение магнитного поля и температуры элементов контактной сети и передают полученные данные на концентраторы информации.
Система диагностики и удаленного мониторинга (СДУМ) контактной сети железной дороги содержит блоки сбора и передачи информации, размещенные по всей длине контактной сети и состоящие из датчиков виброакустики и вибродиагностики, датчика магнитного поля и температуры, а также автономный источник питания, микропроцессорное устройство и устройство радиосвязи между блоком и концентратором информации СДУМ состояния элементов контактной сети.
Известное техническое решение обеспечивает диагностику и удаленный мониторинг вибрационных и акустических характеристик контактной сети, изменения магнитного поля и температуры элементов контактной сети и не предназначено для мониторинга натяжений и перемещений проводов контактной подвески.
Известна бесконтактная система мониторинга контактной сети Sicat CMS производства Siemens, непрерывно отслеживающая натяжение проводов контактной подвески путем сбора и обработки информации с помощью установленного на барабане компенсатора сенсорного датчика с закрепленным на нем постоянным магнитом (siemens.kz>assets/templateCMS Monitoring).
Недостатком такого решения является крайне низкая точность мониторинга натяжения проводов. Система выявляет только такие события, которые могут вызвать внезапное и сильное изменение натяжения (разрыв провода, или, например, падение дерева на контактную сеть). По существу это решение позволяет мониторить только два состояния: «исправно»/«неисправно». Возможность выявления предотказных состояний - отсутствует. Такая система не сможет выявить увеличенное трение в подшипниках компенсатора или повышенную низкотемпературную ползучесть проводов.
Наиболее близким техническим решением является система диагностики и удаленного мониторинга (СДУМ) усилия натяжения проводов и тросов контактной сети железной дороги (RU 2631891, В60М 1/12, 28.09.2017).
Система включает закрепленные на анкерных опорах контактные провода, тросы и грузокомпенсирующие устройства и содержит расположенные вдоль контактной сети по всей ее длине измерительные устройства, соединенные со стационарно размещенными вдоль контактной сети блоками сбора и передачи информации, которые соединены посредством проводной и/или беспроводной связи с размещаемым на узловой станции промежуточным концентратором информации СДУМ, соединенным посредством проводной и/или беспроводной связи с единым концентратором информации о состоянии элементов контактной сети железной дороги, при этом измерительные устройства выполнены в виде датчиков измерения усилия натяжения тросов и проводов контактной сети, расположенных на участках несущего троса и контактного провода непосредственно за роликами блоков грузокомпенсирующих устройств и/или над гирляндами грузов грузокомпенсирующих устройств и/или на тросах средней анкеровки, причем каждое измерительное устройство соединено посредством проводной связи с близлежащим блоком сбора и передачи информации, каждый из которых содержит автономный источник питания, микропроцессорное устройство для первичной аналого-цифровой обработки информации с датчика измерения усилия натяжения тросов и проводов контактной сети, и устройство радиосвязи между блоком и промежуточным концентратором информации СДУМ.
Датчик усилия представляет собой тензобалку, в которую через специальные проемы вставляется трос и посредством его натяжения осуществляется измерение усилий, воздействующих на контактный провод или несущий трос.
Недостатком известного технического решения является применение в качестве датчиков натяжения тросов и проводов контактной сети тензобалки, устройства, обладающего точностью G5, т.е. погрешностью 0,5%, что недостаточно для измерения натяжения контактных проводов высокоскоростной магистрали.
Известное техническое решение не предназначено для измерения и контроля низкотемпературной ползучести проводов, которая приводит к образованию «шеек» на контактном проводе и их обрыву. Такая диагностика особенно важна для высокоскоростного движения, Контактная сеть которого работает при механических нагрузках, близких к предельно допустимым по механической прочности.
Задачей настоящего изобретения является создание системы мониторинга натяжений и перемещений проводов контактной подвески высокоскоростной магистрали, обеспечивающей контроль предотказного состояния проводов контактной подвески, правильную регулировку компенсирующих устройств, измерение с высокой точностью перемещения грузов.
Технический результат изобретения заключается в контроле целостности проводов контактной подвески, своевременному выявлению их предотказных состояний, динамических ударов, продольных колебаний проводов и зацепов токоприемниками элементов контактной сети, своевременной регулировке контактной сети.
Технический результат достигается тем, что в систему мониторинга натяжений и перемещений проводов контактной подвески высокоскоростной магистрали, смонтированную на анкерной опоре контактной сети, состоящую из врезанных в несущий трос и контактный провод перед компенсирующими устройствами тензодатчиков, с последовательно установленными преобразователями, включающую датчики перемещения грузов несущего троса и контактного провода, установлен мультиплексор, соединенный радиоканалами с преобразователями и датчиками перемещения грузов, и блок связи с мультиплексором соединенный с линией связи высокоскоростной магистрали.
На чертеже представлена система мониторинга натяжений и перемещений проводов контактной подвески высокоскоростной магистрали, смонтированная на анкерной опоре 9, состоящая из врезанного в несущий трос тензодатчика 1 с последовательно установленным передающим радиомодулем 2, врезанного в контактный провод тензодатчика 3 с последовательно установленным передающим радиомодулем 4, в систему введены датчик 5 перемещения грузов несущего троса с последовательно подключенным к нему передающим радиомодулем (на чертеже не показан) и датчик 6 перемещения грузов контактного провода с последовательно подключенным передающим радиомодулем (на чертеже не показан), все передающие радиомодули по каналам радиосвязи соединены с приемным радиомодулем, выходы которого подключены к соответствующим входам мультиплексора 7, выход которого соединен с входом блока 8 связи.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Система мониторинга натяжений и перемещений проводов контактной подвески высокоскоростной магистрали монтируется на анкерных опорах контактной сети (Фиг. 1) и состоит из тензодатчиков 1 и 3 для несущего троса и контактного провода соответственно, преобразователей 2 и 4, передающих информацию о натяжении проводов к мультиплексору 7, согласно предложению дополнительно введены датчики перемещения грузов 5 и 6, работающих по принципу лазерных дальномеров, обеспечивающих точность измерения не хуже ±1,0 мм.
Датчики перемещения грузов 5 и 6 соединены с мультиплексором 7, связанным с блоком связи с объектом 8, принимающим информацию от мультиплексора 7, обрабатывающим ее и передающим к линии связи высокоскоростной магистрали (на фиг. 1 не показано). Тензодатчик, врезаемый в провода, конструктивно является цельным изделием из нержавеющей стали и имеет разрывное усилие не менее 160 кН, что почти в два раза превосходит прочность на разрыв проводов.
В связи с высокой точностью измерений датчиков перемещения грузов 5 и 6, работающих по принципу лазерных дальномеров, даже незначительные перемещения, связанные с колебаниями температуры проводов контактной сети, динамическими ударами посторонних предметов или зацепов токоприемниками элементов контактной сети фиксируются датчиками перемещения. Натяжения проводов измеряются тензодатчиками 1 и 3, преобразуются в радиомодулях 2 и 4 и передаются по радиоканалу через мультиплексор 7, блок связи 8 в систему диагностики и удаленного мониторинга дорожного центра управления, где в сервере приложений и на автоматизированном рабочем месте диспетчера контактной сети осуществляется оперативный контроль безопасности функционирования контактной подвески.