一种接触线测量装置及测量方法与流程

本发明属于铁路接触线测量，尤其是涉及一种接触线测量装置及测量方法，用于接触线的扭面测量和磨耗测量。

背景技术：

1、在接触线安装施工过程中，架设工艺的不当以及接触线自身的蠕变形变等，都会造成接触线截面在竖直方向的扭转变形(即接触线扭面)，接触线扭面会导致接触线的偏磨。此外，铁路线路的曲线段由于外轨超高的设置，也是接触线发生偏磨的集中区域。接触线偏磨会缩短接触线的使用寿命，严重时还会造成接触线线夹碰触受电弓的打弓事故。检修曲线区段的接触线磨耗时，需要重点关注接触线的扭面角度和偏磨角度。

2、经检索，申请号为201921995271.x的专利文献公开了一种接触线扭面角度测量工具，使用时需要测量人员在梯车上将测量工具调平后采用机械式标尺对接触线扭面角度进行指示。该测量工具结构简单，但需要较多的人员配合，测量效率较低。此外，现有的接触式接触线磨耗测量仪的测量功能单一，测量的参数大多是接触线磨耗高度或者磨耗面的宽度，未考虑接触线偏磨对接触线磨耗面积和接触线寿命的影响。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种接触线测量装置及测量方法，本发明技术方案如下：

2、一种接触线测量装置，包括：测量头、绝缘杆和工业手机，所述的测量头固定安装在绝缘杆的上端部，所述的工业手机固定安装在绝缘杆的外周，所述的绝缘杆为高度可调的伸缩结构；所述的测量头包括：接触线扭面测量组件、接触线磨耗测量组件、倾角传感器、数显千分表和数据采集及处理板，所述的倾角传感器和数显千分表分别与数据采集及处理板电性连接，数据采集及处理板与工业手机无线连接；接触线扭面测量组件用于钩挂接触线凹槽并定位接触线；接触线磨耗测量组件用于从上下侧面夹紧接触线，数显千分表的测杆与接触线磨耗测量组件固定连接；所述的测量头包括测量头壳体，接触线扭面测量组件和接触线磨耗测量组件固定安装在测量头壳体的上表面，倾角传感器、数显千分表和数据采集及处理板固定安装在测量头壳体的内部；接触线扭面测量组件包括：定位块安装架、固定定位块、活动定位块和拉伸弹簧，所述的定位块安装架为l型板结构，定位块安装架的下部水平底板通过竖支撑板和接触线磨耗测量组件与测量头壳体的上部固定连接，定位块安装架的竖直侧板的外侧面固定安装固定定位块，固定定位块和活动定位块的上部通过拉伸弹簧活动连接；接触线磨耗测量组件包括：第一滚轮型测量块、联动板、伸缩压簧、伸缩导向组件、千分表测杆连接座、侧定位块和第二滚轮型测量块，所述的联动板的下表面固定安装千分表测杆连接座和伸缩导向组件，伸缩导向组件的下端部贯穿测量头壳体的上表面并且固定安装在测量头壳体的内部，伸缩压簧套装在伸缩导向组件的上端部并且位于测量头壳体的上表面和联动板的下表面之间，侧定位块固定安装在靠近千分表测杆连接座的联动板一侧，侧定位块靠近联动板的侧面的上端转动安装第一滚轮型测量块，第一滚轮型测量块的转轴一端转动安装在侧定位块的侧面的上端，第一滚轮型测量块的转轴另一端转动安装在定位块安装架的水平底板的凸出边沿上；第二滚轮型测量块的转轴两端转动安装在联动板上，第一滚轮型测量块和第二滚轮型测量块的上下位置相对应。

3、优选的，固定定位块和活动定位块相对的侧面设置有凸起结构，凸起结构的形状与接触线凹槽相配合，在拉伸弹簧的两侧分别设置活动的限位杆。

4、优选的，伸缩导向组件采用带有压缩弹簧的直线导轨结构，或者采用压缩弹簧、直线轴承和光轴的组合结构。

5、优选的，测量头壳体的内部固定安装电池，测量头壳体的外部固定安装开关和蓝牙天线。

6、优选的，数据采集及处理板集成有基于arm cortex-m内核的stm32f103c8t6微控制器，数据采集及处理板与倾角传感器和数显千分表均通过rs232串口线连接。

7、优选的，倾角传感器采用量程±30°、精度0.01°的hvt829t型单轴倾角传感器，数显千分表采用测量范围12.7mm的543系列绝对式数显千分表。

8、优选的，所述的绝缘杆是由多节耐高压环氧树脂杆组合而成的高度可调的伸缩结构。

9、一种接触线测量方法，应用前述的一种接触线测量装置，包括以下步骤：

10、步骤1、测量接触线扭面角度：使接触线进入接触线扭面测量组件内，在竖直平面内旋转绝缘杆使固定定位块和活动定位块卡入接触线凹槽中，通过工业手机选择接触线扭面角度测量选项完成测量；

11、步骤2、测量接触线偏磨角度和磨耗面积：升举测量头，使接触线推动联动板、伸缩压簧和伸缩导向组件向下移动直至进入磨耗测量组件内，并贴靠在侧定位块上，通过工业手机选择接触线偏磨角度和磨耗面积测量选项，数据采集及处理板实时获取倾角传感器和数显千分表的测量数据，在竖直平面内左右旋转绝缘杆，数据采集及处理板自动筛选提取磨耗高度最大值和对应的倾斜角度，磨耗高度最大值处为磨耗面所在位置，对应的倾斜角度即为接触线偏磨角度，数据采集及处理板计算出该位置的接触线磨耗面积；

12、步骤3、测量跨距内接触线磨耗：通过工业手机输入或导入待测线路区间名称、跨距支柱代号和当前测量位置的吊弦组代号，选择跨距内接触线磨耗测量选项，进行单点测量或者动态连续测量；

13、步骤4、测量接触线平直度：将接触线卡紧在接触线磨耗测量组件内，通过工业手机输入或导入必须的线路和跨距，选择接触线平直度测量选项，测量人员匀速推动测量装置，测量头间隔相同时间自动保存接触线磨耗数据直至手动确认结束测量。

14、优选的，测量功能模块的计算模型如下：

15、a.接触线扭面角度α＝αc-α0，αc为接触线扭面测量组件对接触线定位时倾角传感器的测量值，α0为测量装置在竖直平面时倾角传感器的测量值；

16、b.接触线偏磨角度β＝βc-α0，βc为接触线磨耗高度最大位置处倾角传感器的测量值；

17、c.接触线磨耗面积s＝s扇-s三角，s扇＝θ*r2，s三角＝(a-r)*r*sin(θ)，s扇为磨耗面对应的扇形面积，s三角为磨耗面对应的三角形面积，θ为接触线磨耗面对应的圆心角的一半，r为接触线半径，a为数显千分表的测量值；

18、d.接触线平直度δb＝|max(bi)-min(bi)|，bi为任意测量点i处的接触线磨耗高度，bi＝2r-ai，max(bi)为测量间距内磨耗高度的最大值；min(bi)为测量间距内磨耗高度的最小值；ai为任意测量点i处的千分表的测量值。

19、本发明的有益效果：

20、本发明使用时无需站到梯车上，在地面上利用绝缘杆即可完成接触线扭面角度、接触线偏磨角度、接触线磨耗面积和接触线平直度等参数的快速、准确测量。可有效避免曲线区段工网事故的发生，保障列车运行安全！同时，本发明轻巧易携且操作简单，提高了接触线参数测量的效率、减少了上线人员的数量、降低了测量人员的劳动强度。此外，测量装置设有滚轮型磨耗测量块，可以在接触线上连续滑行，实现了跨距内接触线磨耗的单点精确测量、动态连续测量以及接触线平直度的测量。