具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣的制作方法

1.本实用新型涉及一种具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣，属于接触网补偿技术领域。


背景技术：

2.接触网补偿装置是自动调节接触网和承力索张力的补偿器及其制动装置的总称，是接触网的重要组成部分，接触网补偿装置的a值(坠坨杆耳环孔中心至补偿滑轮下沿的距离) 和b值(坠坨串最下一块坠坨的底面至地面的距离)是接触网的重要参数之一，直接反映接触网线索的伸缩状态。温度差会造成接触网线索的伸缩变化量较大，特别是在四季温差大的地区，这种变化尤为明显。因此，对补偿装置的a值和b值进行实时动态监测是至关重要的，这样能够进一步对因伸缩量过大导致的补偿装置卡滞等紧急情况进行预警，从而达到预防严重弓网事故发生的目的。
3.现有的接触网补偿装置主要包括两种：
4.一种是以激光测距原理为主，这种接触网补偿装置功耗较高，因此需要依赖外部稳定电源或大面积太阳能板，安装体积较大，并且，测量精度易受外部环境干扰，不能在雨雪环境下运行。
5.另一种是以超声波测距原理为主，这种接触网补偿装置功率较低，但是其测量精度也很低，并且坠坨表面、坠坨支架、地面状态等对多普勒效应影响因素也较大。
6.铁路运行，尤其是高速铁路的运行对其周围的环境有着非常高的要求，不能有其他人员、畜禽或其他物体的出现，这样才能确保铁路运行的正常进行，才能避免出现各种危险性事件。目前，铁路周围环境的安全防范措施主要包括：人防、物防和技防。人防是利用人工巡逻，物防是根据铁路沿线的地理环境，进行地势、围墙和铁丝网的防范，技防是利用视频监控、微波探测、泄漏 电缆、振动光纤等技术进行信息化防范。人防的方式不仅受地理位置的限制，还受到天气等各方面的影响。物防的方式受地理环境的制约，无法做到全面的防护。技防中的视频监控方式不仅受天气、环境、镜头安装位置的影响，并且对突发性和隐蔽性的入侵无法做到有效防范。而技防中的其他方式仅适合布设在铁路线路外隔离栅栏附近，受地理位置限制。


技术实现要素：

7.本实用新型目的是为了解决接触网补偿装置测量精度较低、易受外界环境影响，铁路线路运行环境监测设备误报率高、技防手段单一的问题，提供了一种具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣。
8.本实用新型所述的具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣，它包括：坠砣片、接触网动态补偿装置动态监测模块和铁路线路环境感知模块；
9.所述坠砣片内腔中空，接触网动态补偿装置动态监测模块和铁路线路环境感知模
块均设置在坠砣片上；
10.接触网动态补偿装置动态监测模块采用北斗定位测量模块实现；
11.北斗定位测量模块接收卫星广播信号，北斗定位测量模块的坠砣片a、b值信息输出端连接主控单元的坠砣片a、b值信息输入端；
12.铁路线路环境感知模块包括传感器模块和毫米波雷达；传感器模块包括温湿度传感器和振动传感器，温湿度传感器的温湿度信号输出端连接主控单元的温湿度信号输入端，振动传感器的振动信号输出端连接至主控单元的振动信号输入端。
13.优选的，它还包括：通讯模块，主控单元接收的信号通过通讯模块发送至远程服务器。
14.优选的，它还包括：电源模块，电源模块为主控单元提供电能。
15.优选的，所述电源模块包括电源管理模块、太阳能电池板和可充电电池，太阳能电池板和可充电电池的电能输出端连接电源管理模块的电能输入端，电源管理模块的电能输出端连接主控单元的电能输入端。
16.优选的，主控单元、北斗定位测量模块、传感器模块、电源管理模块、可充电电池和通讯模块均设置在坠砣片中空的空腔内，太阳能电池板设置在坠砣片的外侧壁上。
17.优选的，所述主控单元采用stm32l151c8t6a实现。
18.优选的，所述北斗定位测量模块采用ub4b0m实现。
19.优选的，所述毫米波雷达采用iwr1843实现。
20.优选的，所述温湿度传感器采用sht35实现。
21.优选的，所述振动传感器采用mpu9250实现。
22.本实用新型的优点：本实用新型提出的具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣，北斗定位测量模块实时接收卫星的广播信号，根据实时的卫星广播信号输出坠砣片a、b值信息；传感器模块和毫米波雷达能够对铁路线路进行感知探测，实现线路的入侵预警。
23.本实用新型提出的具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣，既能够完成接触网补偿装置的监测，又能有效弥补传统的铁路线路沿线安防设备误报率高的问题，还能够同时解决多个线路的监测问题。
24.本实用新型提出的具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣，整体的外形、重量与传统的坠陀一致，能够直接替换原有的坠陀片，不需要给接触网增加额外的设备，易安装、易维护。
附图说明
25.图1是本实用新型所述的坠砣片和太阳能电池板的结构示意图；
26.图2是本实用新型所述具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣的原理框图；
27.图3是本实用新型所述的北斗定位测量模块的电路原理图；
28.图4是本实用新型所述的毫米波雷达的电路原理图；
29.图5是本实用新型所述的振动传感器的电路原理图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
33.实施例1：
34.下面结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式所述具有接触网补偿装置动态监测和铁路线路环境感知功能的坠砣，它包括：坠砣片1、接触网动态补偿装置动态监测模块和铁路线路环境感知模块；
35.所述坠砣片1内腔中空，接触网动态补偿装置动态监测模块和铁路线路环境感知模块均设置在坠砣片1上；
36.接触网动态补偿装置动态监测模块采用北斗定位测量模块3实现；
37.北斗定位测量模块3接收卫星广播信号，北斗定位测量模块3的坠砣片a、b值信息输出端连接主控单元2的坠砣片a、b值信息输入端；
38.铁路线路环境感知模块包括传感器模块4和毫米波雷达7；传感器模块4包括温湿度传感器和振动传感器，温湿度传感器的温湿度信号输出端连接主控单元2的温湿度信号输入端，振动传感器的振动信号输出端连接至主控单元2的振动信号输入端。
39.进一步的，它还包括：通讯模块6，主控单元2接收的信号通过通讯模块6发送至远程服务器。
40.再进一步的，它还包括：电源模块5，电源模块5为主控单元2提供电能。
41.再进一步的，所述电源模块5包括电源管理模块5-1、太阳能电池板5-2和可充电电池 5-3，太阳能电池板5-2和可充电电池5-3的电能输出端连接电源管理模块5-1的电能输入端，电源管理模块5-1的电能输出端连接主控单元2的电能输入端。
42.再进一步的，主控单元2、北斗定位测量模块3、传感器模块4、电源管理模块5-1、可充电电池5-3和通讯模块6均设置在坠砣片1中空的空腔内，太阳能电池板5-2设置在坠砣片1的外侧壁上。
43.再进一步的，所述主控单元2采用stm32l151c8t6a实现。
44.再进一步的，所述北斗定位测量模块3采用ub4b0m实现。
45.再进一步的，所述毫米波雷达7采用iwr1843实现。
46.再进一步的，所述温湿度传感器采用sht35实现。
47.再进一步的，所述振动传感器采用mpu9250实现。
48.本实施方式中，太阳能电池板5-2包括顶部表面和柱形立面；顶部表面采用钢化玻璃太阳能电池片，包括36片钢化玻璃太阳能电池片，单片钢化玻璃太阳能电池片的尺寸为 52
×
26mm；柱形立面采用pet柔性太阳能板，包括36片pet柔性太阳能板，单片pet 柔性太阳能板的尺寸为78
×
26mm。
49.本实用新型中，坠砣片1、接触网动态补偿装置动态监测模块和铁路线路环境感知模块的总质量与原有坠砣的质量相同，外形也相同。
50.本实用新型中，主控单元2将接收的监测信息通过通讯模块6发送至远程服务器，远程服务器对监测信息进行存储，远程服务器还能够对监测信息进行分析处理，与历史数据进行对比，提取关键参数，根据关键参数进行故障判别。远程服务器还能够将监测信息发送至终端计算机或用户手持终端进行信息显示。
51.本实用新型中，铁路线路沿线的智能坠砣利用集成的毫米波雷达7智能组网进行周界安防，在列车来临前进行线路感知探测，通过与线路预设的摄像头联动，实现线路入侵立体预警功能。
52.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。