專(zhuān)利名稱:用于監(jiān)測(cè)通過(guò)集電弓的集電質(zhì)量的鐵路牽引機(jī)集電弓和傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由一鐵路牽引機(jī)集電弓所收集的、在一吊線上循環(huán)的電流的質(zhì)量控制。
背景技術(shù)：
集電弓是一種安裝在電動(dòng)車(chē)輛的頂上的裝置，用于將電流傳輸至其驅(qū)動(dòng)件。它通常包括一骨架和一頭部，該骨架繞樞軸鉸接而用于展開(kāi)或縮回，該頭部通過(guò)其它樞軸或稱為弓體懸掛件的懸掛元件、用一個(gè)或兩個(gè)摩擦帶來(lái)支持一弓體。
當(dāng)在液壓缸和減震彈簧的聯(lián)合作用下、鉸接的骨架展開(kāi)時(shí)，該頭部靠在吊線上升起，并以例如大約70牛的一接觸力保持在那里。隨著電動(dòng)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)，弓體靠在吊線上滑動(dòng)，并保持與其接觸。
但在高速時(shí)，相對(duì)較弱的接觸力不足以防止在摩擦帶和吊線之間的接觸的中斷，這導(dǎo)致了電弧和傳輸至電機(jī)的電流強(qiáng)度波動(dòng)。集電的質(zhì)量取決于這些波動(dòng)。此外，太強(qiáng)的集電弓一吊線接觸力會(huì)導(dǎo)致接觸線升得太高，而有損壞吊線和支持的危險(xiǎn)。
有很多種方法來(lái)監(jiān)測(cè)集電的質(zhì)量。
當(dāng)然，可直接測(cè)量電流強(qiáng)度的波動(dòng)。
可選擇地，可測(cè)量接觸中斷期間產(chǎn)生的電弧的頻率或測(cè)量由這些相同的電弧消耗的能量。
但是，還可實(shí)時(shí)地測(cè)量瞬時(shí)接觸力，弓體憑借此瞬時(shí)接觸力保持壓靠在吊線上。
本發(fā)明尤其涉及一種傳感器，該傳感器可使用后面的方法，通過(guò)測(cè)量接觸力來(lái)監(jiān)測(cè)集電的質(zhì)量。
本申請(qǐng)的力傳感器能夠用作在某個(gè)歐洲型傳感器驗(yàn)收試驗(yàn)期間批準(zhǔn)的工具，尤其是用光導(dǎo)纖維布拉格光柵來(lái)試驗(yàn)，該力傳感器還必須滿足非常精確的與其性能尤其相關(guān)的規(guī)格。這些規(guī)格在歐洲標(biāo)準(zhǔn)NF EN 50137中有詳細(xì)描述。
該傳感器包括固定地附連至一試件的應(yīng)變儀，該試件插入支持集電弓的機(jī)械鏈，并設(shè)置成接近弓體，從而測(cè)量例如通過(guò)存在減震彈簧而不會(huì)被將試件從弓體分開(kāi)的鏈部分所影響，尤其是不會(huì)被那些可在弓體懸掛件中提供的鏈部分所影響。
接近吊線，傳感器經(jīng)受由循環(huán)于其中的強(qiáng)電流和電弧發(fā)生所引起的電磁效應(yīng)。因此，通過(guò)在電測(cè)量回路上提供的電過(guò)濾元件和電絕緣元件，保護(hù)傳感器而不受這些效應(yīng)影響。
最重要的是，必須架空的其安裝自然地涉及遵循試件的一空氣動(dòng)力學(xué)輪廓。尤其，在上至可達(dá)350千米/每小時(shí)的速度時(shí)，它在集電弓上的存在必須不引起大于其公稱值5％的任何接觸力修正。
用于從一吊線集電的鐵路牽引機(jī)集電弓已知包括一骨架、一弓體、至少一個(gè)弓體支持件、一軛和至少一個(gè)力傳感器，該弓體用于在吊線上摩擦，該軛附連至骨架，并且該弓體支持件附連至該軛。
通常，軛安裝在附連至一橫梁上的一彈簧懸掛箱上，該橫梁自身附連至骨架的頂部叉架，并且弓體支持件用一樞軸插入軛的兩個(gè)頰板之間，用于固定地附連軛和支持件、通過(guò)支持件并附連至軛的兩個(gè)頰板，傳感器例如在弓體摩擦帶之下附連。
本申請(qǐng)?zhí)綄ち烁倪M(jìn)這種集電弓并提供一種引起最小可能的干擾并只記錄垂直力的傳感器。

發(fā)明內(nèi)容因此，本申請(qǐng)的發(fā)明首先涉及一種用于從一吊線集電的鐵路牽引機(jī)的集電弓，該集電弓包括一弓體、至少一個(gè)弓體支持件、一軛、以及至少一個(gè)傳感器，該弓體用于在吊線上摩擦，該軛附連至懸掛裝置以及該弓體支持件附連至該軛，該傳感器用于測(cè)量弓體在吊線上的接觸力，其中，軛形成傳感器。
因?yàn)閭鞲衅髋c軛是不能區(qū)分的，因此傳感器不僅僅盡可能地靠近軛。本發(fā)明的集電弓傳感器引起了至少可想像到的干擾。
有利地，由于軛包括兩個(gè)頰板，該軛的兩個(gè)頰板每個(gè)都包括一試驗(yàn)梁，一樞軸被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入該試驗(yàn)梁，用于固定地附連軛和弓體支持件。
本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測(cè)通過(guò)一鐵路牽引機(jī)的一集電弓從一吊線集電的質(zhì)量的傳感器，其中，它包括用于附連一集電弓弓體支持件的一軛。
較佳地，附連的軛的每個(gè)頰板都包括一試驗(yàn)梁和用于限制其彎曲的裝置，該裝置有利地是一支承柱(abutment shank)。
更佳地，削弱軛的試驗(yàn)梁以增強(qiáng)其靈敏度，有利地通過(guò)用于接納應(yīng)變儀的凹處來(lái)實(shí)現(xiàn)。
更佳地，軛包括用于接納一加速計(jì)的一外殼。
借助于下面對(duì)本發(fā)明的集電弓和力傳感器的描述，并參照附圖，將更好地理解本發(fā)明，其中圖1是集電弓的弓體及其支持件和附件軛的一立體圖；圖2是圖1的集電弓的兩個(gè)軛中一個(gè)的一立體圖；圖3是圖2的軛的兩頰板的一分解的立體圖，帶有其試驗(yàn)梁，每個(gè)試驗(yàn)梁都安裝有應(yīng)變儀；以及圖4是應(yīng)變儀的較佳電路布線的一簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖1，一集電弓1——僅僅顯示了其頭部——包括在其骨架2的頂部的、此處為減震器的懸掛件5、6，以及在此例中的彈簧箱，該彈簧箱用來(lái)將具有兩個(gè)半弓體3、4的一弓體保持靠在用于傳輸電流的一吊線(未顯示)上，每個(gè)半弓體都被其摩擦帶9、10所覆蓋。
當(dāng)電動(dòng)車(chē)輛移動(dòng)時(shí)，一種機(jī)制運(yùn)作而使集電弓1的鉸接骨架2展開(kāi)，從而用一力F將半弓體3和4的摩擦帶9和10壓靠在接觸線上。
通過(guò)大致垂直于半弓體3、4的兩對(duì)臂11、12和13、14，半弓體3、4固定地保持彼此附連并且彼此平行。
每個(gè)臂11、12、13、14都通過(guò)其兩端中的一端、固定地附連至兩半弓體3、4中的一個(gè)弓體的兩端中的一端。臂11、12、13、14的另一端固定地附連至兩個(gè)中心弓體支持件25和26中的一個(gè)。
懸掛箱5和6都在其頂部固定地附連至一附連的軛15、16，弓體支持件25和26都接合于其中，從而給半弓體3和4提供支持，這在下文參照?qǐng)D2將變得更清楚。
圖2中的每個(gè)軛15、16都包括兩個(gè)平行的頰板21和22，這兩個(gè)平行的頰板21和22安置于一底板23上，用于附連至相應(yīng)的懸掛箱5、6。每個(gè)頰板21、22都包括一孔27、28，并且設(shè)置成配裝在兩個(gè)頰板21、22之間的面對(duì)其的每個(gè)支持件25、26用一實(shí)際連接的樞軸29、30配裝，該樞軸29、30設(shè)置成在插入孔27和28的同時(shí)插入其中并在其中樞轉(zhuǎn)，但支持件25、26部分地僅僅通過(guò)一足夠角度的移動(dòng)而可相對(duì)于軛15、16樞轉(zhuǎn)，用于兩個(gè)摩擦帶9和10能夠在摩擦力F下保持與吊線接觸，而不論吊線的傾斜?？?7和28離底板23足夠遠(yuǎn)，因?yàn)闃修D(zhuǎn)時(shí)支持件25和26的底面并不鄰接在底板23上。
軛15和16設(shè)置成共同地一直測(cè)量力F，并因此用作半弓體3和4的支持件的同時(shí)，用作力傳感器。
兩個(gè)頰板21和22每個(gè)都包括一整體的拱形框架36和一中心部分34，該拱形框架36通過(guò)兩個(gè)底腳31和33而安置在底板23上，這兩個(gè)底腳31和33在它們的頂端通過(guò)一通常矩形截面的梁32來(lái)結(jié)合在一起，該梁32包括水平面32’和垂直面32”，孔27和28穿透了該中心部分34。兩個(gè)頰板21和22是相同的。
參見(jiàn)圖3，頰板21和22的梁32設(shè)置成用作承受引起移動(dòng)的變形的試件，該移動(dòng)可通過(guò)移動(dòng)傳感器來(lái)檢測(cè)，該移動(dòng)傳感器在此為應(yīng)變儀。
每個(gè)梁32都安裝有四個(gè)應(yīng)變儀，在頰板21的梁32上為應(yīng)變儀41、42、43、44，而在頰板22的梁32上為應(yīng)變儀45、46、47、48。
通過(guò)孔38削弱了梁32的橫截面，從而足以獲得一良好的應(yīng)變靈敏度，如同本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能夠做到的一樣。
因?yàn)榱?2支持了弓體3、4的重量并永久地處在由力F的存在而導(dǎo)致的一應(yīng)力下，并且因?yàn)樗鼈儽仨毤炔凰苄宰冃味箿y(cè)量失真，也不更糟地?cái)嗔眩虼怂鼈兲峁┯幸淮怪编徑又е?9，該支柱39在中心部分34下固定地附連至梁32，并通過(guò)平行于底板23的一擋板39’而延伸，該擋板39’與底板分開(kāi)一段距離，而該距離對(duì)應(yīng)于梁32的最大有效塑性變形。
因此，防止梁32的任何殘余變形。
在圖3的例子中，應(yīng)變儀41、42、43、44、45、46、47、48安裝在凹處35的底部，該凹處35設(shè)置于梁32的垂直面32”中，從而這些應(yīng)變儀在剪切作用中工作。在這些凹處35中，應(yīng)變儀被保護(hù)而不受軛15、16運(yùn)作時(shí)可能發(fā)生的突然沖擊。
應(yīng)變儀可設(shè)置于其凹處35的一水平面上，并因此成為在彎曲中工作。
還可將這些凹處35設(shè)置在梁32的水平面32’中，并且使應(yīng)變儀在彎曲中工作而應(yīng)用在力F方向梁32的變形的測(cè)量。
假如替代應(yīng)變儀而較佳地使用加速計(jì)，則最后的兩個(gè)選擇更為強(qiáng)制性。每個(gè)梁在中心部分34中設(shè)置的一外殼中安裝一個(gè)加速計(jì)就可足夠。
應(yīng)該注意，凹處35有助于削弱梁32，同時(shí)上文提到的孔38也有助于此。
在力F的應(yīng)力下，頰板21的梁32上的應(yīng)變儀41、42、43、44以及頰板22的梁32上的應(yīng)變儀45、46、47、48測(cè)量了兩個(gè)頰板21、22的梁32的變形(或移動(dòng))，這些變形產(chǎn)生了與力F基本成正比的應(yīng)變電流，但具有同號(hào)或異號(hào)，該同號(hào)或異號(hào)取決于應(yīng)變儀在梁32上的位置和其電路布線而必須加上或減去。
假如應(yīng)變儀如圖3所示定位，兩頰板中的一個(gè)的對(duì)41、42和43、44分別面向兩頰板中的另一個(gè)的對(duì)47、48和45、46，則較佳地選擇如圖4的電路圖所示的電路布線。
此電路圖是傳統(tǒng)的一個(gè)惠斯通(Wheatstone)電橋50，該惠斯通電橋50包括具有四個(gè)節(jié)點(diǎn)61、62、63、64的一網(wǎng)51，節(jié)點(diǎn)61和63連接至電源A，節(jié)點(diǎn)62和64提供基本正比于力F的一測(cè)量電量M。
一個(gè)和同一個(gè)頰板21的、并且是此頰板相對(duì)于中心部分34的一個(gè)和同一側(cè)的第一對(duì)的兩個(gè)應(yīng)變儀41、42設(shè)置成串聯(lián)在網(wǎng)51的一個(gè)和同一支路64-61上，此同一頰板21的另外兩個(gè)應(yīng)變儀43、44設(shè)置成彼此串聯(lián)在與第一對(duì)兩個(gè)應(yīng)變儀41、42反相的鄰近支路61-62上。
四個(gè)應(yīng)變儀41、42、43、44連接了提供測(cè)量M的兩個(gè)端子62、64。但由力F導(dǎo)致的其信號(hào)，由于如上文所述設(shè)置成反相而具有相反的符號(hào)，而將加在一起。
同樣，應(yīng)變儀45和46設(shè)置成串聯(lián)在鄰近支路62-63上，而應(yīng)變儀47和48設(shè)置成串聯(lián)在支路63-64上但與前面兩個(gè)應(yīng)變儀反相，因?yàn)樵诰W(wǎng)51上，電信號(hào)的總和必須是零。
以此方式獲得了一最佳測(cè)量，而消除了可能發(fā)生的水平干擾力。
最后應(yīng)該注意，由于軛作為力傳感器，無(wú)論是否有力傳感器，空氣動(dòng)力阻力都保持完全不變。
權(quán)利要求
1.一種用于從一吊線集電的鐵路牽引機(jī)的集電弓(1)，該集電弓包括一弓體(3、4)、至少一個(gè)弓體支持件(25、26)、一軛(15、16)、以及至少一個(gè)傳感器，該弓體(3、4)用于在所述吊線上摩擦，該軛(15、16)附連至懸掛裝置(2；5、6)以及該弓體支持件(25、26)附連至該軛(15、16)，該傳感器用于測(cè)量所述弓體(3、4)在所述吊線上的接觸力，其特征在于，所述軛(15、16)形成所述傳感器。
2.如權(quán)利要求
1所述的集電弓，其特征在于，所述軛(15、16)包括兩個(gè)頰板(21、22)，所述軛(15、16)的所述兩個(gè)頰板(21、22)每個(gè)都包括一試驗(yàn)梁(32)，一樞軸(29、30)被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入該試驗(yàn)梁(32)，用于固定地附連所述軛(15、16)和所述弓體支持件(25、26)。
3.一種用于監(jiān)測(cè)通過(guò)一鐵路牽引機(jī)的一集電弓(1)從一吊線集電的質(zhì)量的傳感器，其特征在于，包括用于附連一集電弓弓體支持件(25、26)的一軛(15、16)。
4.如權(quán)利要求
3所述的傳感器，其特征在于，所述軛(15、16)包括兩個(gè)頰板(21、22)，所述附連的軛(15、16)的每個(gè)頰板(21、22)都包括一試驗(yàn)梁(32)和用于限制其彎曲的裝置(39、39’)。
5.如權(quán)利要求
3所述的傳感器，其特征在于，用于限制所述彎曲的所述裝置包括一支承柱(39)。
6.如權(quán)利要求
4或5所述的傳感器，其特征在于，削弱(38)所述軛(15、16)的所述試驗(yàn)梁(32)，以增加其靈敏度。
7.如權(quán)利要求
6所述的傳感器，其特征在于，通過(guò)凹處(35)來(lái)削弱所述試驗(yàn)梁，該凹處(35)用于接納應(yīng)變儀(41、42、43、44、45、46、47、48)。
8.如權(quán)利要求
3-6中的任意一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，所述軛(15、16)包括用于接納一加速計(jì)的一外殼。
專(zhuān)利摘要
集電弓(1)包括一弓體(3、4)、至少一個(gè)弓體支持件(25、26)、一軛(15、16)、以及至少一個(gè)傳感器，該弓體(3、4)用于在一吊線上摩擦，該軛(15、16)附連至懸掛裝置(2；5、6)以及該弓體支持件(25、26)附連至該軛(15、16)，該傳感器用于測(cè)量弓體(3、4)在吊線上的接觸力。該軛(15、16)形成傳感器。它包括兩個(gè)頰板，每個(gè)頰板都包括一試驗(yàn)梁和用于限制其彎曲的裝置。
文檔編號(hào)G01L5/00GK1994779SQ200610168402
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月1日
發(fā)明者N·瑟沃勒, A·蓋岡 申請(qǐng)人:法國(guó)國(guó)營(yíng)鐵路公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan