专利名称：一种接触网线索张力测量传感器及测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种张力测量传感器及测量装置，特别是涉及一种电气化铁路接触网线索张力测量传感器及测量装置，属于电动车辆架空线的制造或修理领域。
背景技术：
接触网是沿电气化铁路分布架设的无备用的，为电气列车提供电能的供电线路，属于铁路固定设施，其空间几何结构直接影响电气列车的受流质量。接触线张力和承力索张力是控制接触网空间几何结构的重要参数，对其测量的一般方法是把连续线索分成两段，中间串接拉力传感器，直接测量线索张力的大小。但此方法的问题在于串入拉力传感器，改变原有接触网结构，增加接触网的安全风险。线索张力测量最直接的方式是在线索中串入拉力传感器，但作为在线检测，这种方式行不通，只能采用间接测量的方式。授权公告号为CN2897723Y的中国实用新型专利公开了一种铁路接触网放线线索张力施加及测量机构，该机构的支撑架上平行安装有两根支撑轴，支撑轴上装有摩擦轮和自由轮，两个摩擦轮组成一对摩擦副；在支撑架上投有驱动装置，驱动装置与摩擦副传动连接；支撑架底座上装有张力测量装置。机构工作时，驱动装置驱动摩擦轮转动，利用摩擦力放大缠绕在摩擦轮上线索的张力，作业时所放出的线索进入张力测量装置，由张力测量装置测量出其垂直方向的分力并间接得到线索张力的实际值。该测力装置主要存在两点技术缺陷，一是结构过于复杂；二是采用三角形测力原理，使用时需保证摩擦轮切向张力与水平线的夹角保持不变，操作要求较高； 三是通过放大的摩擦力计算线索张力，测量精度有限。
发明内容本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种设备轻便小巧，操作简单易行的接触网线索张力测量装置，该装置能够简化接触网在线检测的操作。为实现上述目的，本实用新型首先提供一种接触网线索张力测量传感器，其技术方案如下:一种接触网线索张力测量传感器，其特征在于:主体是一圆柱销，所述圆柱销的轴心开有轴向通孔，通孔内布置二应变传感器及必要的供电电路；所述应变传感器以通孔的轴向中心对称布置，应变传感器的连接头位于圆柱销一端头。上述测量传感器是中心对称结构，在传感器表面整体划分为三个功能区域:一、线索承力区:圆柱销轴向中心位于二应变传感器之间的区域为线索承力区，使用时承受接触网线索拉力产生沿圆柱销切向的形变；二、形变采集区:应变传感器所在区域为形变采集区，通过布置在轴向通孔内的应变传感器测量由于线索张力引起的圆柱销的切向应变，采集形变数据并经由连接头输出至测量模块。应变传感器可以使用不同类型，常见如FBG类、电阻类，因此应变传感器的具体安装方向在可见条件下无统一特征，但总的要求是实现应变传感器的应变方向沿圆柱销切向；三、固定区:二应变传感器至圆柱销两端头的区域为固定区，在传感器工作时通过夹持固定等操作保持圆柱销整体固定不动。[0008]上述测量传感器中心轴向通孔的开孔形状设计是保证准确测量应变数据的重要条件之一。在理想条件下，通孔的开孔形状与规格需根据测量对像要求具体设计。一般情况下，轴向通孔为椭圆孔，其长轴方向与应变传感器的应变方向同向。上述测量传感器结构，可做如下四方面优化:上述测量传感器，其应变传感器的安装方向是使其应变方向沿圆柱销切向。上述测量传感器，其二应变传感器近圆柱销轴向中心的两相邻边间距d = 20cm 25cm。上述测量传感器，其轴向通孔是椭圆孔，应变传感器的安装方向是其应变方向与椭圆孔长轴同向。进一步地，上述测量传感器，圆柱销长度33cm 38cm，二应变传感器中心在圆柱销圆周上的投影间距D = 21cm 26cm。以上述接触网线索张力测量传感器为基础，本实用新型进一步提供一种接触网线索张力测量装置，其技术方案如下:一种利用上述测量传感器实现的接触网线索张力测量装置，其特征在于:包括接触网线索张力测量传感器，所述圆柱销中部外套滑轮/棘轮，圆柱销与滑轮/棘轮间有轴承，圆柱销与滑轮/棘轮通过轴承滚动联接；所述滑轮/棘轮位于二应变传感器近圆柱销轴向中心的两相邻边在圆柱销圆周上的投影位置之间，以圆柱销轴向中心对称布置。本接触网线索张力测量装置是在接触网线索张力测量传感器的中心外周加装滑轮/棘轮，滑轮/棘轮位置在圆柱销的线索承力区内，滑轮/棘轮与测量传感器通过轴承滚动联接。测量装置的整体结构是中心对称的滑轮轴销结构，与接触网中既有的张力补偿器的轴销相同。使用本装置进行接触网线索张力在线测量时，只需将本滑轮轴销(即本接触网线索张力测量装置)安装在·接触网中代替既有的张力补偿器的轴销，即可完成测量传感器安装。测量装置安装完成后，测量时，滑轮/棘轮上外绕测量线索，通过测量线索张力引起的传感器的切向变形，由作用力与反作用力的关系，推算出线索承力区的受力情况。测量传感器的切向变形与线索承力区受力有函数关系，可经计算得出测量线索张力。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:(I)测量传感器属于轴销传感器、测量轴销类型，能够提高接触网线索张力测量精度；(2)测量装置不用改变接触网结构，间接得到接触网线索张力，最大限度地减少测量设备对接触网的安全影响；(3)测量装置可在接触网中既有的张力补偿器上加装完成，工程量小，并具有良好的通用性；(4)测量装置结构简单、测量操作方便。
图1-1是实施例一接触网线索张力测量传感器结构示意图。图1-2是图1-1的A-A剖面示意图图2是实施例二接触网线索张力测量传感器轴向剖面结构示意图。图3是实施例三接触网线索张力测量传感器径向剖面结构示意图。图4-1是实施例四接触网线索张力测量装置结构示意图。图4-2是实施例四接触网线索张力测量装置轴向剖面结构示意图。图5-1是实施例五接触网线索张力测量装置安装端面结构示意图。[0025]图5-2是实施例五接触网线索张力测量装置安装轴向剖面结构示意图。图5-3是实施例五接触网线索张力测量装置安装径向剖面结构示意图。图5-4是实施例五测量传感器测量状态受力结构示意图(示Θ /2处)。附图中的数字标记分别是:I圆柱销11通孔12应变传感器13连接头2滑轮/棘轮21轴承3夹板
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的优选实施例作进一步的描述。实施例一如图1所示，加工一种接触网线索张力测量传感器。图1-1是接触网线索张力测量传感器结构不意图；图1-2是图1-1的A-A首I]面不意图。接触网线索张力测量传感器，主体是一圆柱销1，圆柱销I的轴心开有轴向通孔11，通孔11内布置二应变传感器12及必要的供电电路。应变传感器12以通孔11的轴向中心对称布置，应变传感器 12的连接头13位于圆柱销I 一端头。应变传感器12的安装方向是使其应变方向沿圆柱销I切向。实施例二如图2所示，加工一种接触网线索张力测量传感器，其与实施例一相同之处不再重复，其不同之处在于:图2是接触网线索张力测量传感器轴向剖面结构示意图。应变传感器12近圆柱销I轴向中心的两相邻边间距d = 20cm 25cm。在本实施方式中，圆柱销I长度L = 33cm 38cm，二应变传感器12中心在圆柱销I圆周上的投影间距D = 21cm 26cm。实施例三如图3所示，加工一种接触网线索张力测量传感器，其与实施例一或二相同之处不再重复，其不同之处在于:图3是接触网线索张力测量传感器径向剖面结构示意图。接触网线索张力测量传感器的轴向通孔11是椭圆孔。应变传感器12的安装方向是其应变方向与椭圆孔长轴同向。实施例四如图4所示，加工一种接触网线索张力测量装置，该装置在上述测量传感器基础上进一步加工实现，其与实施例一或二或三相同之处不再重复。图4-1是接触网线索张力测量装置结构示意图；图4-2是接触网线索张力测量装置轴向剖面结构示意图。接触网线索张力测量装置，包括接触网线索张力测量传感器；圆柱销I中部外套滑轮/棘轮2，圆柱销I与滑轮/棘轮2间有轴承21，圆柱销I与滑轮/棘轮2通过轴承21滚动联接；滑轮/棘轮2位于二应变传感器12近圆柱销I轴向中心的两相邻边在圆柱销I圆周上的投影位置之间，以圆柱销I轴向中心对称布置。滑轮/棘轮2厚度小于应变传感器12近圆柱销I轴向中心的两相邻边间距d。为简化测量装置的现场安装，本实施方式中，滑轮/棘轮2是铁路接触网中线索张力补偿器中的滑轮或棘轮。实施例五如图5所示，加工一种接触网线索张力测量装置，其与实施例四相同之处不再重复，其不同之处在于包括夹板。图5-1是接触网线索张力测量装置安装端面结构示意图；图5-2是接触网线索张力测量装置安装轴向剖面结构示意图。圆柱销I两端头或距离两端头IOcm 12cm区域内分别可拆卸地固定联接夹板3，二夹板3以圆柱销I的轴向中心对称布置。图5-3是接触网线索张力测量装置安装径向剖面结构示意；图5-1、图5-3显示，线索张力T、线索角度Θ、线索承力区受力F三则满足平行四边形力学法则，假设线索角度Θ不变的前提下，线索张力T与线索承力区受力F有函数关系。图5-4是测量传感器测量状态受力结构示意图(示0/2处)。图5-4显示的截面的位置为图5-1或图5-3中线索间角度Θ的一半Θ /2处。由于图5-1或图5-3已经得出线索张力T与轮转区域受力F有函数关系，图5-4中测量轴销的切向变形与轮转区域受力F又有相应的函数 关系，即通过测量轴销的切向变形能间接得出线索张力T。
权利要求1.一种接触网线索张力测量传感器，其特征在于:主体是一圆柱销(1)，所述圆柱销(I)的轴心开有轴向通孔(11)，通孔(11)内布置二应变传感器(12)及必要的供电电路；所述应变传感器(12)以通孔(11)的轴向中心对称布置，应变传感器(12)的连接头(13)位于圆柱销(1) 一端头。
2.根据权利要求1所述的测量传感器，其特征在于:所述应变传感器(12)的安装方向是使其应变方向沿圆柱销(I)切向。
3.根据权利要求1所述的测量传感器，其特征在于:所述二应变传感器(12)近圆柱销(I)轴向中心的两相邻边间距d = 20cm 25cm。
4.根据权利要求1或2或3所述的测量传感器，其特征在于:所述轴向通孔(11)是椭圆孔，所述应变传感器(12)的安装方向是其应变方向与椭圆孔长轴同向。
5.根据权利要求4所述的测量传感器，其特征在于:所述圆柱销(I)长度33cm 38cm，所述二应变传感器(12)中心在圆柱销(I)圆周上的投影间距D = 21cm 26cm。
6.一种利用权利要求5所述测量传感器实现的接触网线索张力测量装置，其特征在于:包括接触网线索张力测量传感器，所述圆柱销(I)中部外套滑轮/棘轮(2)，圆柱销(I)与滑轮/棘轮(2 )间有轴承(21)，圆柱销(I)与滑轮/棘轮(2 )通过轴承(21)滚动联接；所述滑轮/棘轮(2)位于二应变传感器(12)近圆柱销(I)轴向中心的两相邻边在圆柱销(I)圆周上的投影位置之间，以圆柱销(I)轴向中心对称布置。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于:所述滑轮/棘轮(2)厚度小于二应变传感器(12)近圆柱销(I)轴向中心的两相邻边间距d。
8.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于:所述滑轮/棘轮(2)是铁路接触网中线索张力补偿器中的滑轮或棘轮。
9.根据权利要求6或7或8所述的测量装置，其特征在于:所述圆柱销(I)两端头或距离两端头IOcm 12cm区域内分别可拆卸地固定联接夹板(3)，二夹板(3)以圆柱销(I)的轴向中心对称布置。
专利摘要本实用新型公开了一种张力测量传感器及测量装置。针对现有技术中接触网放线线索张力测量机构存在结构复杂、测量精度有限、操作要求高的缺陷，本实用新型提供了一种接触网线索张力测量传感器及测量装置。测量传感器主体是一圆柱销，圆柱销的轴心开有轴向通孔，通孔内布置二应变传感器及必要的供电电路，应变传感器以通孔的轴向中心对称布置，应变传感器的连接头位于圆柱销一端头。张力测量装置包括张力测量传感器，圆柱销中部外套滑轮/棘轮，圆柱销与滑轮/棘轮间通过轴承滚动联接，滑轮/棘轮位于圆柱销轴向中心区部位。本传感器测量精度高。本测量装置使用时不用改变接触网结构，对接触网的安全影响低；安装简便，具有良好通用性；测量操作方便。
文档编号G01L5/04GK203116899SQ201320003108
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者关金发, 徐可佳, 方岩 申请人:西南交通大学