大连交通大学2010届本科生毕业设计
差动变压器是一种电感式传感器。它把被测位移量转换戚传感器互感的变化。传感器本身是一个变压器。选用了螺旋形的差动变压器作为传感器，便于安装在车体上。传感器由线圈和铁芯组成。线圈由初级线圈和次级线圈组成，线圈中心插圆柱形铁芯。螺管和线圈固定在车体下方 圆柱形铁芯可在圆营内上下运动 其一端定位于转向架轴箱上。当轴箱相对于车体上下运动时，铁芯也在螺管内作上下运动，如图1所示。在初级线圈加人一定的交流电压E时,次级线圈由于电磁感应产生感应电压，其大小与铁芯的轴向位穆成比例。把感应电压U1和U2反极性连接便得到转出电压 。当铁芯处在中心位置时，U1= U2，转出电压U=0；当铁芯向上运动时，U1>U2；当向下运动时，U1< U2。这个转出电压再通过差动整流和电压调节电路，将其调整为适台计算机用于A／D变换的电压输出量，经计算机变换后得出车体振动的补偿结果。
图1 差动变压器电气连接图
通过以上数据比较和实际运行结果统计可以看出，拉出值绝对误差小于40 mm的测点占90％ 以上；高度值绝对误差小于50 mm的测点占90％ 以上 其误差米源主要为人工测量值约15mm的误差，拉出值传感器以20 mm的间距分布限制了分辨率受电弓相对车体的位移以及钢轨本身的位移的影响。
经多次现场实际运用证明，该补偿装置具有结构简单，线性度好，工作稳定可靠，机械安装及维护简单等优点。该补偿装置已在多辆接触网检谢车上安装使用，现场反映良好。对车体运行在弯道时的补偿效果尤为明显。
3.6接触网检测车的一点改进
随着计算机和测控技术的高速发展,接触网检测车的原有方案暴露出以下缺点和不足之处:
A处理速度跟不上列车提速的要求; B系统的数据采集和处理部分过于复杂; C各状态量的显示、记录与保存方式落后; D缺乏一个直观显示检测结论的专家系统; E系统稳定性较低,没有备用系统; F受电弓的作用不大。
针对运营过程中出现的问题,结合现场运行实际的需要和计算机测控技术的发展,
15
大连交通大学2010届本科生毕业设计
对原有系统做如下改进:
A改用1台高性能的工业控制计算机做系统采集机和处理机;
B采用先进的视频合成技术,改由大屏幕显示器对接触网工况和检测数据进行监测; C将受电弓改造为具有检测功能的检测弓,并建造一套新系统作为原有系统的备用系统;
D增加模拟自检信号发生器,可随时对系统进行自检,保证检测过程中系统的稳定; E采用双机双备用方式保证系统的稳定性;
F在保留原有的打印机、扫描仪等数据保存方式的同时,增加光盘刻录设备,利用廉价的存储介质保存图像和数据;
G对高压台的编码与转换电路进行改造,缩小高压台体积,增加高压台运行的稳定性; H开发接触网综合评价专家系统;
I充分利用计算机与测控技术的最新成果,采用高性能的主机和板卡,从软、硬件两方面保证检测速度的要求。
第四章 接触网非接触检测新技术
4.1激光接触网检测
长期以来，我国依赖梯车、绝缘测杆线坠、钢卷尺对接触网进行人工步行测量，该方式效率低、时间长．浪费大量人力、物力。现有的大型接触网检测车尽管可对接触网参数进行快速、准确的监测，但由于造价昂贵．难以大量装备，且检测车需占用行车区间，扰乱铁路调度运行图。上述手段均远不能满足对接触网及时安全监控的需要。
要实现接触网修制改革，由传统的计划性维修向状态性维修．其前提就是要有实时性强、检测方法先进、测量结果精确的检测工具作为基本保障。针对上述问题，研制了铁路接触网激光数字检测装置。其装置如下图1
16
大连交通大学2010届本科生毕业设计
4.1.1测量原理
接触网的参数测量可以通过数学模型归纳成以轨道平面中心为原点的一个平面坐标系，对所需要测量的接触网零部件坐标值进行测量。即轨道为坐标中的 轴，所有的接触网静态参数都分布在坐标系的一、二、三、四象限。如在轨道上方的定位点就分布在一、二象限，支柱上的红线就有可能出现在坐标系的三、四象限中。由于测量点可能分布在这4个象限中，如果采用单纯的沿轨平面(轴)滑动对被测量物进行测量，就会受到轨平面距离的限制，无法对轨道外的被测物进行测量，即使能测量也需要添加额外的装置，造成使用麻烦．降低测量效率。为此，采用以轨道平面中心(坐标原点)为圆心，通过旋转激光测量仪，配合高精度角度光电编码器，对接触网参数进行测量。
4.1.2关键技术
接触线测量系统的控制是铁路接触网激光数字检测装置的关键技术之一。系统采用了目前最先进的激光无接触测量方法，由于激光具有测量速度快，精度高等优点，对系统硬件的处理速度和软件的优化都有很高的要求，所以没有采用传统的8位单片机做为测量处理的硬件平台，而选用了32位的ARM处理器作为处理核心，保证了处理速度，同时提高了测量精度。
为适应高速、准高速电气化铁路发展趋势，接触网架空导线多采用银铜合金、铜合金的截面为圆形的接触线为材料， 《中华人民共和国铁路技术管理规程》规定，接触线最大弛度距钢轨顶面的高
度不超过6 500 mm：在区间和中问站场，不少于6200mm；客运专线为5 300～5 500 mm，站场和区间宜取一致。基于以上要求，要实现对接触网导线高度和拉出值等参数的精确带电测量(接触网最高工作电压为27．5 kV)，必须运用非接触式检测技术。为此．对超声波测距技术和激光测距技术做了对比试验．因超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t，然后求出距离S。S=Ct／2，式中，c为超声波波速．然后根据超声波的往返时间，即可求得距离。由于接触网架空导线现行区段多为复线和网状，往往不能确定超声波扫描的确切位置，故不能
17
大连交通大学2010届本科生毕业设计
确定其测量结果的正确性．且超声波常用型号最大测量精度为距离的1％，不能满足设计要求。激光测距是光波测距的一种测距方式，如果光以速度C在空气中传播，在A、B 2点问往返1次所需时间为t，则A、B 2点间距离D可用下列公式表示：D=Ct／2。激光测距仪通常可分为脉冲和相位2种测量形式。相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制．并测定调制光往返侧线1次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算出相位延迟所代表的距离，即用间接方法测定出光径往返侧线所需的时间。如图2所示。
4.1.3装置特点
铁路接触网激光数字检测装置具有精度高、效率高、体积小、携带方便、数据实时传输等特点。其体积小，携带灵活，有效地解决了现有的大型接触网检测车占用行车区间，扰乱铁路调度运行图等缺点。高精度和高效率的测量，解决了我国长期使用梯车、绝缘测杆线坠、钢卷尺对接触网人工步行测量造成的精度低、测量速度慢的缺点。系统基于网络的实时信息传输，解决了以往需要把当日所有测量工作进行完后，回到工区才能将测量数据再逐级上报，周期长的缺点，系统能实时将所有数据发送到网络服务器上，实现数据共享，保证数据的实时性。
4.2接触网视觉检测系统
“电气化铁道接触网视觉检测系统”成功地将模糊技术（被誉为21世纪的新技术）应用于电气化铁道接触网检测，是建立在包括模糊图像识别和图像处理技术在内的视觉技术基础上的高科技系统。它是一种非接触动态实时检测系统，可直接搭载电力机车，在机车运行的同时完成接触网检测任务，检测内容涵盖了接触网的基本技术参数。系统配有功能强大的软件包，可对检测数据进行不同要求的分析处理，自动生成分析报告。该系统可为供电部门的检修工作提供可靠翔实的技术数据。
过去的接触网检测需用专门的检测车进行，受速度等因素的限制，工作效率极低。随着铁路的全面提速和车流密度的增加，以前的检测方式已不能胜任。“电气化铁道接触网视觉检测系统”的“FDC—2000”型便携式系统可在160km的时速下完成接触网
18