一种智能受电弓

摘要

本发明公开了一种智能受电弓，涉及铁路电力机车技术领域，其包括绝缘上臂、翼型弓头、控制器、加速度传感器、压力传感器和温度传感器，翼型弓头设有主襟翼、副襟翼以及滑板，翼型弓头通过智能升降支撑架连接于绝缘上臂的上方；翼型弓头内部设置主舵机和副舵机；主舵机的转动部与主襟翼连接，副舵机的转动部与副襟翼连接，智能升降支撑架、主舵机以及副舵机均与控制器信号连接。本发明通过智能升降支撑架能够调节翼型弓头的上下高度，通过主舵机能够调节主襟翼与水平面之间的夹角，通过副舵机能够调节副襟翼与水平面之间的夹角，而调节依据为现有传感器所检测到的受电弓状态信息，如此便实现了对受电弓姿态的主动调节。

权利要求

1.一种智能受电弓，包括绝缘上臂、翼型弓头、控制器、加速度传感器、压力传感器和温度传感器，所述翼型弓头与所述绝缘上臂连接，所述翼型弓头设有主襟翼、副襟翼以及用于与接触线滑动接触的滑板，所述压力传感器能够检测所述滑板与接触线之间的压力，所述温度传感器能够检测所述滑板的温度，所述加速度传感器能够检测所述翼型弓头的振动加速度，其特征在于，所述翼型弓头通过智能升降支撑架连接于所述绝缘上臂的上方；所述翼型弓头内部设置主舵机和副舵机；所述主舵机的转动部与所述主襟翼连接，能够执行调节所述主襟翼与水平面之间的夹角；所述副舵机的转动部与所述副襟翼连接，能够执行调节所述副襟翼与水平面之间的夹角；所述智能升降支撑架、所述主舵机以及所述副舵机均与所述控制器信号连接；

所述智能升降支撑架包括伺服电动缸、支架体以及缸座，所述支架体与所述绝缘上臂连接，所述缸座固定于所述支架体上，所述伺服电动缸竖直固定于所述缸座上，所述翼型弓头固定连接于所述伺服电动缸顶部的伸缩端，所述伺服电动缸与所述控制器信号连接；所述支架体包括一横杆、与所述横杆固定连接的两竖杆，两竖杆与所述绝缘上臂连接。

2.根据权利要求1所述的智能受电弓，其特征在于，所述加速度传感器包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器以及垂向加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的智能受电弓，其特征在于，所述翼型弓头安装有与所述控制器信号连接的超声波传感器和图像传感器；所述图像传感器用于获取所述滑板的滑动接触面图像数据，并将该滑动接触面图像数据传输至所述控制器；所述超声波传感器能够发出超声波，并接收来自于所述滑板的反射超声波数据，且将该反射超声波数据传输至所述控制器。

4.根据权利要求1所述的智能受电弓，其特征在于，所述翼型弓头安装有定位系统，所述定位系统以及所述控制器均与远程服务器无线信号连接，通过所述定位系统，能够实时将所述翼型弓头的位置信息传递给所述远程服务器。

5.根据权利要求1所述的智能受电弓，其特征在于，所述翼型弓头的外弧面设有加强筋。

6.根据权利要求1所述的智能受电弓，其特征在于，所述滑板安装液冷系统，所述液冷系统与所述控制器信号连接。

7.根据权利要求6所述的智能受电弓，其特征在于，所述液冷系统包括冷凝管、液泵、装有绝缘油的油箱，所述冷凝管均匀布置于所述滑板内，其进液口延伸至所述油箱内并浸入绝缘油中，其出液口延伸至所述油箱内，并位于油箱中绝缘油的上方，所述液泵与所述控制器信号连接，且其液路接入所述冷凝管的进液管路中。

说明书

一种智能受电弓

技术领域

[0001] 本发明涉及铁路电力机车技术领域，具体而言，涉及一种智能受电弓。

背景技术

[0002] 在现代电气化铁路中，电力机车在运行的过程中需要通过机车顶部的受电弓与接触网进行接触，实现电能的传输。然而在列车运行期间，由于受电弓头的振动、列车运行轨
道的不平顺及接触线的不平顺，极易造成受电弓与接触网的离线，出现燃弧现象，从而使受
电弓滑板的磨损加剧，缩短其使用寿命。

[0003] 由于受电弓在运行中一直处于高速运动状态，受其结构影响，容易在运行过程中发生故障，当受电弓出现轻微损伤时，如果无法及时发现，将会使受电弓损伤不断扩大，最
终将导致弓网系统出现问题，另一方面，现有受电弓无法对运行状态进行实时调整，即使电
力机车上安装有在线监测系统，也只能够向控制台发送故障指令，无法防止损伤进一步扩
大，由此大大减少了受电弓的使用寿命。

发明内容

[0004] 本发明在于提供一种智能受电弓，其能够缓解上述问题。

[0005] 为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：

[0006] 本发明提供了一种智能受电弓，包括绝缘上臂、翼型弓头、控制器、加速度传感器、压力传感器和温度传感器，所述翼型弓头与所述绝缘上臂连接，所述翼型弓头设有主襟翼、
副襟翼以及用于与接触线滑动接触的滑板，所述压力传感器能够检测所述滑板与接触线之
间的压力，所述温度传感器能够检测所述滑板的温度，所述加速度传感器能够检测所述翼
型弓头的振动加速度，所述翼型弓头通过智能升降支撑架连接于所述绝缘上臂的上方；所
述翼型弓头内部设置主舵机和副舵机；所述主舵机的转动部与所述主襟翼连接，能够执行
调节所述主襟翼与水平面之间的夹角；所述副舵机的转动部与所述副襟翼连接，能够执行
调节所述副襟翼与水平面之间的夹角；所述智能升降支撑架、所述主舵机以及所述副舵机
均与所述控制器信号连接。

[0007] 本技术方案的技术效果是：通过智能升降支撑架能够调节翼型弓头的上下高度，通过主舵机能够调节主襟翼与水平面之间的夹角，通过副舵机能够调节副襟翼与水平面之
间的夹角，而调节依据为现有传感器所检测到的受电弓状态信息，如此便实现了对受电弓
姿态的主动调节，提高了受电弓的自动化性能，能够减少受电弓与接触网的离线情况，减少
出现燃弧现象，减少受电弓的滑板磨损，延长滑板以及整个受电弓的使用寿命。

[0008] 进一步地，所述智能升降支撑架包括伺服电动缸、支架体以及缸座，所述支架体与所述绝缘上臂连接，所述缸座固定于所述支架体上，所述伺服电动缸竖直固定于所述缸座
上，所述翼型弓头固定连接于所述伺服电动缸顶部的伸缩端，所述伺服电动缸与所述控制
器信号连接。

[0009] 本技术方案的技术效果是：该类智能升降支撑架结构简单，易于调节，使用成本低廉。

[0010] 更进一步地，所述支架体包括一横杆、与所述横杆固定连接的两竖杆，两竖杆与所述绝缘上臂连接。

[0011] 进一步地，所述加速度传感器包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器以及垂向加速度传感器。

[0012] 本技术方案的技术效果是：能够从三个方向全面的检测翼型弓头的振动加速度。

[0013] 进一步地，所述翼型弓头安装有与所述控制器信号连接的超声波传感器和图像传感器；所述图像传感器用于获取所述滑板的滑动接触面图像数据，并将该滑动接触面图像
数据传输至所述控制器；所述超声波传感器能够发出超声波，并接收来自于所述滑板的反
射超声波数据，且将该反射超声波数据传输至所述控制器。

[0014] 进一步地，所述翼型弓头安装有定位系统，所述定位系统以及所述控制器均与远程服务器无线信号连接，通过所述定位系统，能够实时将所述翼型弓头的位置信息传递给
所述远程服务器。

[0015] 进一步地，所述翼型弓头的外弧面设有加强筋。

[0016] 本技术方案的技术效果是：增加翼型弓头的结构强度。

[0017] 进一步地，所述滑板 安装液冷系统，所述液冷系统与所述控制器信号连接。

[0018] 本技术方案的技术效果是：通过液冷系统能够主动对滑板 进行降温，以延长滑板 的使用寿命。

[0019] 更进一步地，所述液冷系统包括冷凝管、液泵、装有绝缘油的油箱，所述冷凝管均匀布置于所述滑板内，其进液口延伸至所述油箱内并浸入绝缘油中，其出液口延伸至所述
油箱内，并位于油箱中绝缘油的上方，所述液泵与所述控制器信号连接，且其液路接入所述
冷凝管的进液管路中。

[0020] 本技术方案的技术效果是：该液冷系统结构简单，为现有常见的循环液路系统，运用于受电弓的滑板 ，能够实现滑板 的高效降温。

[0021] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。

[0023] 图1是本发明所述智能受电弓的结构示意图；

[0024] 图2是本发明所述翼型弓头的主视结构示意图；

[0025] 图3是本发明所述翼型弓头的俯视结构示意图；

[0026] 图4是本发明所述智能受电弓的控制示意框图；

[0027] 图中：1‑翼型弓头，2‑绝缘上臂，3‑推杆，4‑底座，5‑气缸，6‑滑板，7‑加速度传感器，8‑支架体，9‑缸座，10‑伺服电动缸，11‑主舵机，12‑副舵机，13‑主襟翼，14‑ 副襟翼，15‑
冷凝管，16‑图像传感器，17‑超声波传感器，18‑温度传感器，19‑加强筋， 20‑控制器，21‑压
力传感器，22‑定位系统，23‑远程服务器，24‑液泵。

具体实施方式

[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0029] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。

[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常
摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的
装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的
限制。

[0031] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连
接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理
解上述术语在本发明中的具体含义。

[0032] 实施例

[0033] 请参照图1～图4，本实施例提供了一种智能受电弓，包括绝缘上臂2、翼型弓头、控制器20、加速度传感器7、压力传感器21和温度传感器18，翼型弓头与绝缘上臂2 连接，翼型
弓头设有主襟翼13、副襟翼14以及用于与接触线滑动接触的滑板6，压力传感器21能够检测
滑板6与接触线之间的压力，温度传感器18能够检测滑板6的温度，加速度传感器7能够检测
翼型弓头的振动加速度，翼型弓头通过智能升降支撑架连接于绝缘上臂2的上方；翼型弓头
内部设置主舵机11和副舵机12；主舵机11的转动部与主襟翼13连接，能够执行调节主襟翼
13与水平面之间的夹角；副舵机12的转动部与副襟翼14连接，能够执行调节副襟翼14与水
平面之间的夹角；智能升降支撑架、主舵机 11以及副舵机12均与控制器20信号连接。

[0034] 在本实施例中，控制器20安装于受电弓的底座4下方。襟翼设置在翼型弓头后部边缘位置，由碳纤维材料制成，能减轻整体质量，襟翼包括两个主襟翼13、两个副襟翼 14，一
襟翼对应一舵机。

[0035] 本实施例所述智能受电弓，控制器20可设定压力阈值、振动加速度阈值，然后结合压力传感器21检测到的压力数据、加速度传感器7检测到的振动加速度数据主动对襟翼与
水平面的夹角、翼型弓头的高度位置进行适当调节。

[0036] 在本实施例中，智能升降支撑架包括伺服电动缸10、支架体8以及缸座9，支架体 8与绝缘上臂2连接，缸座9固定于支架体8上，伺服电动缸10竖直固定于缸座9上，翼型弓头固
定连接于伺服电动缸10顶部的伸缩端，伺服电动缸10与控制器20信号连接。其中支架体8包
括一横杆、与横杆固定连接的两竖杆，两竖杆与绝缘上臂2连接。

[0037] 在本实施例中，加速度传感器7包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器以及垂向加速度传感器，继而能够从三个方向全面的检测翼型弓头的振动加速度。

[0038] 在本实施例中，翼型弓头安装有与控制器20信号连接的超声波传感器17和图像传感器16；图像传感器16用于获取滑板6的滑动接触面图像数据，并将该滑动接触面图像数据
传输至控制器20；超声波传感器17能够发出超声波，并接收来自于滑板6的反射超声波数
据，且将该反射超声波数据传输至控制器20。超声波传感器17通过锁扣连接于弓头，防止因
振动导致的传感器松动。

[0039] 在本实施例中，翼型弓头安装有定位系统22，定位系统22以及控制器20均与远程服务器23无线信号连接，通过定位系统22，能够实时将翼型弓头的位置信息传递给远程服
务器23。远程服务器23能够记录滑板6运行状态，并进行大数据分析，找出接触网频繁燃弧
段，控制器20根据超声波数据，能够判断滑板6是否有裂纹，以及确定其磨损程度。

[0040] 在本实施例中，翼型弓头的外弧面设有加强筋19，其由高强度碳纤维材料制成。

[0041] 在本实施例中，滑板 安装液冷系统，液冷系统与控制器20信号连接。液冷系统包括冷凝管15、液泵24、装有绝缘油的油箱，冷凝管15均匀布置于滑板6内，其进液口延伸至油
箱内并浸入绝缘油中，其出液口延伸至油箱内，并位于油箱中绝缘油的上方，液泵24与控制
器20信号连接，且其液路接入冷凝管15的进液管路中。其中冷凝管15 可做成变平状结构，
以便充分的与滑板6接触，提高散热效率。绝缘油可以为变压器油，其由烷烃、环烷族饱和
烃、芳香族不饱和烃等化合物组成，不仅有良好的导热性，同时也具有良好的绝缘性。

[0042] 控制器20可设定滑板6温度阈值，当温度传感器18所检测到的温度高于该阈值，则向液泵24发出启动信号，液泵24启动，将油箱中的低温油送入滑板 内，而滑板 内的高温油
则回流至油箱中。

[0043] 在本实施例中，绝缘上臂2采用铝合金焊接为中空结构，中空部能够布置冷凝管15 的出液管道和进液管道，同时可放置数据线缆，输送传感器数据。

[0044] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、
等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。