Устройство для замера и регистрации износа контактного провода Советский патент 1984 года по МПК B60M1/12 

Изобретен,ие относится к электрическому транспорту и может быть использовано в устройствах диагностик контактных проводов. Известны устройства для замера и регистрации износа контактного провода, содержащее установленные на транспортном средстве световод, источнмки излучения и измерительную головку, перемещаемую вдоль специального полоза и соединенную с сер водвигателем 11 . Однако указанное устройство из-з сложности конструкции измерительной .головки обладает недостаточной надежностью и точностью измерения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для замера и регистрации износа контактного провода, содержащее установленные на токоприемнике подвижного средства измерительный полоз и кронштейн, на котором расположены источники и при емники светового излучения с экрана ми, и блок регистрации, соединенный через оптоэлектронный преобразователь с каждым из приемников светово излучения. Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности И скорости измерения, особенно при из мерении нескольких проводов одной подвески. Цель изобретения - повышение точ ности измерения известных устройств Поставленная цель достигается те что устройство для замера и регистрации износа контактного провода, содержащее установленные на токопри . емнике подвижного средства измерительный полоз и кронштейн, на котором расположены источники и приемники светового излучения с экранами, и блок регистрации, соединенный через оптоэлектронный преобразо ватель с каиодым из приемников све.тового излучения, снабжено дополнительными источниками и приемниками светового излучения, расположенными по длине полоза рядами, и дополнительными экранами, разделяк1щими приемники излучения на отдельные секции, причем соответствующие приемники излучения разных секций одного ряда соединены параллельно дру другу, а дополнительные экраны в. каждом ряду приемников излучения установлены друг от друга на расстоянии, равном ширине отраженного от Поверхности контактного провода луча на уровне установки приемников при этом излучатели расположены меж ду собой на рассто-янии, большем мак симального расстояния между двумя контактными проводами. На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий вИд на фиг. 2 схема размещения осио.вных элементов устройства одного ряда измерительно го полоза; на фиг, 3 - электрическая схема устройства (для одного ряда) ; иа фиг,. 4 - пример записи измерений износа, Рассмотрим устройство на одном из возможных примеров конкретного выполнения. На подвижных рамах 1 (фиг. 1) токоприемника установлен измерительный полоз, состоящий.из токосъемного (типового) полоза 2 и нескольких рядов кронштейнов 3, соединенных между собой коромыслами 4. На каждом из кронштейнов 3 в верхней части установлены источники излучения (светодиоды) 5, закрытые кожухами и оборудовайные линзами б с малыми фокусными расстояниями, обеспечивающими излучение из одной точки и направляющими инфракрасные лучи в сторону контактного провода 7, Внизу каждого кронштейна закреплены приемники излучения (фотодиоды) 8, защищенные от попадания прямых, солнечных лучей экранами 9. Измерительный полоз в процессе измерения, износа контактного провода соприкасается,с последним износостойкими контактными элементами 10, между линзами 6 и контактньл проводом 7 постоянно сохраняется определенный воздушный зазор. Токосъемный полоз 2 установлен на подвижньгх рамах 1 асимметрично для выравнивания весовых моментов от масс, расположенных по разным сторонам от места закрепления измерительного полоза на верхнем шарнире И подвижных рам. Верхний шарнир 11 выполнен таким образом, что позволяет производить поворот измерительного полоза вокруг него на 180 в плане.. Линзы 6 расположены на бо.льшем расстоянии от светодиодов-, чем от контактного провода, при малом фокусгном расстоянии линз этим обеспечи- вается малое расстояние между фокусами линз и поверхностью 12 трения провода (фиг. 2). По сравнению с последним расстоянием расстояние между фотодиодами и поверхностью трения провода в несколько раз больше, чем обеспечивается высокая точность измерений износа. Фотодиоды каждого ряда сгруппированы в секции, между которыми установлены дополнительные экраны 13, не пропускающие инфракрасные лучи. Длина каждой секции равна ширине отраженного луча на уровне приемников излучения при максимальном износе контактного провода. Расстояние между соседними свётодиодами 5 одного ряда (фиг, 2) принято- таким, что расстояние между соседними положениями провода, попадающего в зону обнаружения, больше максимально возможного расстояния между контактными проводами одной контактной подвески. Линзы 6 над светодиодами 5 установлены таким образом, что лучи от светодиодов, расположенных над той или иной секцией фотодиодов, отражаются от поверхностей трения контактных проводов только на фотодиод дайной секции. Светодиоды 5 получают питание от импульсного генератора 14 (фиг. 3). Сигнал от каждого фотодиода 8 посту пает на усилители 15, фильтр-пробку 16 и оптоэлектронный преобразователь 17, например оптрон, состоящий из светодиода и фотодиода. Фотодиод оптрона в открытом состоянии шунхир ет резистор 18. Резисторы 18 каждого ряда (количество этих резисторов равно количе ву фотодиодов в одной секции) соеди нены последовательно между собой и с резистором 19, параллельно которо му подключен вход измерительного ка нала быстродействующего самопишущего прибора (самописца), и подсоедине ы к мосту 20, создающему пульсирующее напряжение. Пульсирующее напряжение необходимо для того, чтобы через каждую половину периода происходило закры тие фотодиодов тех .оптоэдектронных преобразователей 17, через светодиоды которых в данный момент ток не протекает. Количество измерительных каналов самописца, а следовательно, и цепей резисторов, равно числу рядов фотодиодов на измерительном полозе. Расположение светодиодов и фотодиодов несколькими рядами (на нескольких кронштейнах 3) вызвано необходимостью иметь меньший шаг- замеров износа провода, чем тот, который может обеспечить расположение их в один ряд.. Для уменьшения количества усилителей, фильтров-пробок, оптронов и резисторов, что обеспечивает повыше ние надежности, соответствующие фотодиоды разных секций одного ряда запдраллелены между собой. Иными словами,например,в ряду А запаралле лены между собой фотодиоды 1 сек-г цйй 1,11,Ш и т.д. (ПАХ ,Пдл ,П,„ и т.д. сигналы от которых поступают на пер вый общий усилитель J далее запараллелены между собой фотодиоды W 2 этих секций ( т.д.) , сигналы от которых поступают на второй общий усилитель и т.д. . В эксплуатайионной практике обыч но нет необходимости в измерении из носа малоизношенного контактного про вода, т.е. измерение начинают при определенной наименьшей ширине по,,верхности трения. В связи с этим с целью уменьшения количества элементов измерительной схемы в сред- . них частях всех секций на длине, соответствукмдей ширине отраженного луча при наименьшей измеряемой ширине поверхности трения, фотодиоды 8 не установлены (фиг. 2). Для удобства расшифровки лент самописца, т.е. для определения, к какому контактному проводу (правому или левому по ходу движения) относится тот или иной замер износа, устройство снабжено двумя отметчиками, каждый из которых состоит из излучателя 21, установленной над ним линзы 22, ось которой ориентирована вертикально, и расположенного под ними приемника 23 излучения. Эти отметчики размещены на разных сторонах измерительного полоза на расстоянии от его середины несколько меньше минимального, зигзага контактного провода, наиболее удаленного от оси пути. Каждый из двух приемников 23 излучения подает сигнал при проходе контактного провода нгщ излучателем 21 через свои усилители на отдельный канал самописца. Устройство работает следующим образом. При попадании поверхности 12 трения контактного провода 7 в зону проходящего через линзу 6 излучения одного из светодиодов 5, инфракрасные лучи отражаются от этой поверхности и попадают на несколько фотодиодов 8. Чем шире поверхность 12 трения (зависящая от износа -контактного провода) , тем больше количество фотодиодов 8, на которые одновременно падают отраженные инфракрасные лучи. Сигнал от каждого возбужденного фотодиода 8, усиленный усилителями 15, через фильтр-пробку 16 попадает на блок 17. В результате этого соответствующий резистор 18 оказывается зашунтированным и ток в цепи всех резисторов 18 данного ряда и резистора 19, а следовательно, и напряжение на входе измерительного канала са.мописца возрастут на определенную величину. Таким образом, положением конца пишущего устройства (пера) канала самописца, принадлежащего данному ряду, определяется количество заииунтированных резисторов 18, т.е. количеством фотодиодов 8, на которые в этот момент падают инфоракрасные лучи, отраженные от поверхности 12 трения или, в конечном счете, шириной поверхности трения контактного ровода. Внешний фокус линзы О расположен лизко к поверхности 12 трения, а отодиоды - на значительно большем асстоянии. Поэтому малые изменения

ширины поверхнбсти трения приводят к эиачительным изменениям количества облучаемых фотодиодов; это значит, что предлагаемое устройство обеспечивает высокую, точность измерений.

В процессе поперечного {относительно измерительного полоза) смещения контактного провода в пролете контактной сети данный провод в определенный момент перестает находиться в зоне излучения указанного светодиода и его сигнал пропадает. В дальнейшем в зону излучения этого светодиода попадает контактный провод (если он имеется в контакт-i ной подвеске) и производится измерение ширины его поверхности трения.

Первый контактный провод в это время еще не доходит до зоны потока инфракрасных лучей от следующего светодиод. Этот провод попадает в. зону излучения от второго светодиода лишь после того, как второй контактный провод уйдет из зоны излучения первого светодиода. Таким же образе происходит облучение провода и от .следующих светодиодов.

Наличие отметчиков позволяет при анализе ленты самописца с записью износа двух контактных пройодов легко определять/ к какому из проводов относится каждый замер. В каждом про лете контактной сети, которому соответствует отрезок ленты между осями OiOi и ОгОг (проведенными по середине между соответствующими четырьмя отметками левого и правого отметчиков (фиг. 4) последовательность замеров правого (П) по ходу движения вагона-лаборатории и левого (Л) контактного проводов соответствует последовательности срабатывания отмет чиков.

Если, например, отметчики в данном пролете А сработали сначала от правого провода (П), а затем от левого (л), то и замеры износа относятся сначала к правому проводу (П), затем - к левому (Л), затем - снова к правому и т.д.; в следующем пролете - наоборот (здесь следует иметь 5 в ВИДУ, что в зоне зигзагов контактного провода отметк.и левого отметчика расположены в последовательности Л-П-П-л, а правого отметчика - в последовательности П-Л-Л-П). 10 Измерение износа контактного провода производят при движении токоприемника кронштейнами 3 .вперед, это исключает запыление светодиодов и фотодиодов продуктами износа, кото5 Рые выносятся встречным .потоком воздуха из скользящего контакта. Для этого на вагоне-лаборатории ставят два токоприемника, измерительные полозы которых сориентированы в разные стороны. .

При наличии экранов 9 и расположении светодиодов 5 на высоких стойках из листового металла попадание прямых солнечных лучей на фотодиоды

5 8 практически исключено (поскольку на средних широтах солнце в зените не располагается) при любом направлении движения вагона.

Устройство обеспечивает возможность измерения износа как одинарного, так и двойного контактного провода с высокой точностью (не более 0,2 мм по ширине поверхности трения), в любое время суток (включая солнечную погоду) и при любой

5 скорости движения. Если учесть, что прототип позволяет производить измерения износа при скорости движения не свыше 50 км/ч, и принять, что по условиям движения оборудованного

0 предлагаемым устройством вагона-лаборатории в парном .графике его скорость составляет 100-125 км/ч, то можно заключить, что по сравнению с прототипом предлагаемое устройство

5 обеспечивает повшоение производительности в 2-2,5 раза.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА И РЕГИСТРАЦИИ ИЗНОСА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА, содержащее установленные на токоприемнике подвижного средства измерительный полоз и кронштейн, на котором расположены источники и приемники светового излучения с экранами,и блок W 8 5 6 Ч oftpaS fHuf dSuiffeHu/tл fтокоприемник регистрации, соединенный через оптоэлектронный преобразователь с каждым из приемников светового излучения, отлич ающе е ся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дополнительными источниками и приемниками светового излучения, расположенными по длине полоза рядами, и дополнительными экранами, разделяющими приемники излучения на отдельные секции, причем соответствующие приемники излучения разных секций одного ряда соединены параллельно друг другу, а дополнительные экраны в каждом ряду приемников излучения установлены друг от друга i на расстоянии, равном ширине отраженного от поверхности контактного провода луча на уровне установки приемников, при этом излучатели расположены между собой на расстоянии, большем максимального расстояния между двумя контактными проводами. дэ«г. f