超声波接触网测量仪的研究

    接触网是电气化铁路由牵引变电所向电力机车输送电能的重要设备.它架设在铁道上方,一般要承受27.5kV的电压,承载几百至几千安的电流,并承受机车受电弓几十米/秒的滑动摩擦.为了保证电力机车良好的受流特性,要求接触网设备具有良好的电气特性和机械特性.与机车受电弓直接接触的接触线的形位尺寸对保证上述特性也起重要作用.其中接触线的高度和拉出值是两个重要参数,由于接触网设备露天架设,工作环境、自然环境恶劣多变,为保证这两个参数符合要求,维修人员要经常进行测量和检调,因此测量手段优劣是影响接触网维修质量和效率的重要的前提.

    目前,我国对接触线高度和位出值的测量方法一直采用绝缘杆线坠法,其计算公式为:

    导高=绝缘杆长度+绝缘杆高于轨面距离-导线截面高度.

    这种测量方法有以下缺点:

    (1)测量步骤烦琐,测量结果需多步计算,测量效率低.

    (2)人工多步测量多步计算,增加了积累误差和偶然误差,准确度低.

    (3)吊杆、线坠易受风吹摆动,影响正确测量.

    (4)接触测量,要求测量工具具有很高绝缘性能.

    在这种背景下,设计成了集声、光电于一体的TJC-1接触网测量仪.

    1　技术指标和基本结构

    1.1主要技术指标

    (1)接触网高度的测量范围;5～8m,精度±20mm;

    (2)拉出值测量范围600mm,精度±20mm;

    (3)外轨超高测量范围0～120mm,精度±20mm;

    (4)轨距测量范围1430～145mm,精度±20mm;

    (5)主机重0.75kg;

  　(6)电源,9V充电电池;

    (7)工作温度范围-10℃～45℃.

    1.2　结构及各部分功能

    其结构如图1所示:由主机和支架两大部分组成.

    主机由超声波收发及处理电路和对中测量光路组成.

    支架各部分的主要作用:(1)调中旋钮带动支架内部左右两个测脚,等距离向两侧铁轨靠近,使支架强制调中和测量轨距.(2)支架左侧的超高测量装置测量外轨超高,抬高支架一端,超高尺上下移动,支架上水平泡处于平衡时,超高尺上的刻度示值即为超高值.(3)移动滑块,带动主机在支架上左右移动,使光路正对接触线.它由主机固定块、十二只轴承及调整定位装置组成.

    1.3　超声波测距原理

    基本公式为　D=vt,式中:D——导高声速;v——声波;t——往返一次的时间.

    1.4　电路方框图

    如图2示:

    上述系统各部分电路作用如下:(1)晶振电路:产生计时信号,且具有抗干扰能力.(2)控制器电路:控制触发脉冲、处理器、激励电路.(3)激励电路:根据控制器来的触发信号,激励发射器,由发射器进行电声转换,发射超声信号.(4)放大电路:将接收器经声电转换的信号进行放大,选频,输出计时信号.(5)处理器电路:对放大器来的信号进行处理,运算,将结果送入显示器.(6)温补电路:温补偿声速随温度变化带来的误差.