信號機與接觸網接近限界激光測距儀的原理及應用

李壽嶺 佟德雙 馬占奎

北京鐵路局天津電務段 272017 天津

*工程師 **高級工程師 ***高級技師

信號機按高度分為高柱和矮柱 2種。在電氣化區段,由于接觸網是承載 17 k V大電流的特殊導線,所以要求設備距接觸網的距離大于 2 m,也就是高柱信號機的外邊緣與接觸網之間必須保證大于2 m的最小安全距離。而這個距離如何測試,就成為設計人員的一大難題。由此研制開發了信號機激光測距儀,不但完美地解決了高柱信號機與接觸網接近限界的測量問題,也解決了其他設備接觸限界的測量難題。

1 系統概述

信號機與接觸網激光測距儀是由山東藍光科技有限公司最新研制的智能型測距儀器,也是電氣化鐵路測量信號機與接觸網幾何參數的專用儀器。該儀器采用紅光半導體激光器和相位脈沖技術,可對信號機與接觸網的最外緣、距接觸網的最安全點和紅線等 30個幾何參數進行快速測量。同時也為用戶提供了全數字測量、實時存儲、智能分析、網絡共享、部門間無縫合作的完美解決方案。該儀器具有如下特點。

1.實用性強。體積小、重量輕,便于技術人員野外操作,配備專業攝像頭,大屏幕液晶成像,瞄準更方便。

2.安全性高。激光無接觸測量,避免接觸27k V高壓輸電線,保證測量人員人身安全。結構簡單,上、下道速度快。

3.精確性好。采用激光測距,毫米級精度,不受天氣條件影響,不論白天、夜晚、刮風、有霧天氣都可進行測量。

4.全數字化。配備各種傳感器,測量參數全數字化。

5.信息化管理。配套專業應用軟件,輕松建立網絡,可在全段、全路局范圍內數據共享,實現接觸網參數信息化管理。

該系統由數據采集、數據分析和數據網絡管理 3部分構成,在工區、電務段、鐵路局之間實現無縫鏈接,形成一個有機整體。數據采集是測距儀的重要部分,利用激光測距技術和多種傳感器融合技術,測量設備最外邊緣距接觸網的直線距離,以及設備各點距線路中心水平和垂直距離,并對數據進行初步分析和保存;數據分析和網絡管理 2部分是利用基于 B/S架構的網絡化數據分析軟件,實現數據的智能化分析和數據共享,搭建設備幾何參數數字化管理平臺。下面以測試高柱信號機與接觸網的距離為例,進行簡要說明。

2 測量基本原理

信號機與接觸網接近限界激光測距儀的數據采集部分由主機和測量架 2部分組成。參數測量時,先根據放置標準,將測量架卡在本線鋼軌上,主機卡在測量架固定座上,形成一個以鋼軌面和鋼軌中心為基準的測量平臺。測量過程中,旋轉主機或前后移動測量架,通過液晶屏的視頻成像瞄準,使激光點打在信號機距離接觸網最近的外邊緣,按“本線”控制鍵,屏幕提示 “請測量信號機”,按下 “測量”鍵,即可測出信號機最外邊緣距離本線線路中心水平與垂直距離。然后主機屏幕提示“請測量接觸網”,旋轉主機瞄準接觸網線,按下“測量”鍵,即可測出接觸網距離本線線路中心水平與垂直距離,再按下 “確認”鍵,則可得出信號機最外邊緣距接觸網的直線距離。

主機將根據鍵盤指令,調動激光測距模塊、光柵測角模塊和內部各種傳感器,分別測量距離、角度、水平和位移數據,經計算得到的參數結果最終顯示在顯示屏上,同時存儲測量數據。信號機激光測距儀原理示意圖如圖1所示。

將測得的數據自動進行分析,經過相關公式計算得出實際距離。信號機激光測距儀不僅可以測量信號機最外邊緣距接觸網的直線距離,同時還具有自由測量、限界測量以及信號機柱垂直度測量等功能,可以很方便地測出線路周圍任一目標點相對于線路中心的水平和垂直距離,給工區工人日常巡護提供了極大方便。

圖 1 信號機激光測距儀原理示意圖

3 數據分析和數據網絡管理

激光測距儀配套了基于 B/S架構及大型數據庫的計算機系統軟件,用于實現測量數據的深度分析和網絡化管理,其最大的特點是實現了非接觸測量,不需要手工記錄測量數據,而是自動存儲并具有一鍵式數據錄入功能。海量的數據都將被有序地保存于數據庫中,工作人員能以多種方式查詢、檢索、篩選和分析,甚至提供網絡權限用戶在線數據庫訪問功能,實現了網絡數據共享和數據的權限管理,從而真正實現數據管理的信息化、數字化。

4 結束語

本文所構建的智能化信號機與接觸網相關幾何參數檢測管理系統,將為電氣化鐵路高柱信號機與接觸網安全距離測量、信號機限界測量、管理提供全面完善的解決方案。隨著電氣化鐵路的不斷發展,列車安全運行對電務部門的工作要求越來越高。該系統的實用價值將逐步顯現出來,并將給電氣化鐵路的發展帶來革命性的改變。

[1］ 林瑜筠,張秉濤,熊五利.電氣化鐵路信號設備[M].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2］ 薛艷紅,劉方中.接觸網運行與檢修[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[3］ 中國鐵道電氣化產品設備手冊編寫組.中國鐵路電氣化產品設備手冊[M].北京:海洋出版社,2001.

[4］ 馮金柱.電氣化鐵路基本知識[M].北京:中國鐵道出版社,2000.

[5］ 張道俊,陶維富.接觸網運營檢修與管理[M].北京:中國鐵道出版社,2002.