阅读说明：本技术 中低速磁浮交通供电轨的自动控温碳纤维加热除冰装置 (Automatic temperature control carbon fiber heating deicing device for medium-low speed magnetic suspension traffic power supply rail ) 是由 潘洪亮 唐少强 邱宇 杨颖� 佟来生 张杨 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种中低速磁浮交通供电轨的自动控温碳纤维加热除冰装置,该装置包括：分布式光纤测温组件：包括相互连接的测温主机和布设在供电轨内用以测量供电线附近温度的光纤传感器；无线通信组件：分别与测温主机和控制中心连接,用以传输温度信息；加热组件：包括与供电线平行布置的加热丝以及与测温主机连接带有继电器的加热控制器,所述的加热丝与加热控制器连接。与现有技术相比,本发明具有连续、准确、实时测量、适用于高电磁环境、远程监控、供灵敏度高、寿命长、成本低、电热转换效率高、方便维修等优点。(The invention relates to an automatic temperature control carbon fiber heating deicing device for a medium-low speed magnetic suspension traffic power supply rail, which comprises: distributed optical fiber temperature measurement component: the temperature measurement system comprises a temperature measurement host and an optical fiber sensor, wherein the temperature measurement host is connected with the optical fiber sensor; a wireless communication component: the temperature measuring host and the control center are respectively connected for transmitting temperature information; heating the assembly: the heating wire and the heating controller with the relay are connected with the temperature measurement host, and the heating wire is connected with the heating controller. Compared with the prior art, the invention has the advantages of continuous, accurate and real-time measurement, suitability for high electromagnetic environment, remote monitoring, high sensitivity, long service life, low cost, high electric-heat conversion efficiency, convenient maintenance and the like.)

中低速磁浮交通供电轨的自动控温碳纤维加热除冰装置

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆技术领域，尤其是涉及一种中低速磁浮交通供电轨的自动控温碳纤维加热除冰装置。

背景技术

中低速磁悬浮列车采用短定子感应电机驱动，列车安装的感应电机定子需要由地面提供电能，目前，中低速磁浮列车的供电方式为：在F形悬浮导向轨下方轨道梁侧面安装供电接触轨，在磁浮列车悬浮架底部安装侧向受流器。侧向受流器在一定压力作用下，通过与供电接触轨的机械滑动接触，将地面电能送至车上。在侧向受流器取流过程中，受到供电接触轨安装的精度、轨道的平顺性的影响较大，在冬季供电轨表面由于雨雪低温天气容易产生结冰现象，这将严重导致供电性能下降，影响行车安全。

因此，需要研究一种中低速磁悬浮列车供电轨在线测温除冰装置，来避免由于供电轨结冰导致受流不稳定，影响行车安全的问题，从而提高系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种中低速磁浮交通供电轨的自动控温碳纤维加热除冰装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种中低速磁浮交通供电轨的自动控温碳纤维加热除冰装置，该装置包括：

分布式光纤测温组件：包括相互连接的测温主机和布设在供电轨内用以测量供电线附近温度的光纤传感器；

无线通信组件：分别与测温主机和控制中心连接，用以传输温度信息；

加热组件：包括与供电线平行布置的加热丝以及与测温主机连接带有继电器的加热控制器，所述的加热丝与加热控制器连接。

所述的光纤传感器为螺旋钢管铠装测温光缆，与供电轨内的供电线平行布置。

所述的供电线、光纤传感器和加热丝以卡槽形式并排安装。

所述的加热丝设有一条或多条，当设置多条时，多条加热丝分别与供电线和光纤传感器以卡槽形式并排安装。

所述的测温主机配置有用以显示操作界面的显示器，用以显示供电轨的实时温度分布曲线以及温度变化曲线，并在温度异常时自动报警。

所述的测温主机上设置有AP Sensing外部接口，所述的AP Sensing外部接口由测温光缆接口、继电器扩展接口、网络接口和RS232/485接口组成。

所述的测温主机内设有激光脉冲发生器，当检测温度低于设定值时，则通过加热控制器启动加热丝，当检测温度高于设定值时，则通过加热控制器关闭加热丝。

所述的加热丝为碳纤维加热丝。

所述的测温主机设有光纤破坏检测、装置异常报警功能，通过设置检测温度上下限判断装置是否异常，当检测到实时温度超过检测温度上限或者低于检测温度下限时，则发出装置异常报警，当没有温度显示时，发出光纤破坏报警。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明采用的分布式光纤传感器能连续、准确、实时的测量线路各处的温度，测量精度高，并能准确定位温度异常点，漏报率和误报率降低明显，响应速度快，系统运行安全可靠。

二、本发明中光纤传感器为石英材质，抗电磁干扰性好，完全电绝缘，能在高电磁环境下工作。

三、本发明适用于远程监控，测量距离长，光纤的传输数据量大且损耗小。

四、本发明供灵敏度高，测量精度高，采用的光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器。

五、本发明寿命长，成本低，系统简单易用，光纤的材料为石英玻璃，其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以使用30年，综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。

六、本发明采用的碳纤维加热丝具有电热转换效率高，升温快，抗拉强度高，断线不起电弧、化学性质稳定等优点。

七、本发明由于加热组件的存在，能有效的去除供电线表面结冰现象，提高系统安全性、可靠性。

八、本发明采用卡槽方式安装加热丝，方便维修，降低维护成本。

附图说明

图1为本发明的供电轨在线测温除冰系统总体结构示意图。

图2为本发明的供电轨在线测温除冰系统局部结构示意图。

图3是本发明的光纤及加热丝沿线布置示意图。

图4为本发明的光纤及加热丝侧向布置示意图。

图5为另一种形式的供电轨下光纤与加热丝侧向布置示意图。

图6为另一种形式的供电轨下光纤与加热丝沿线布置示意图

图7为中低速磁浮列车供电轨在线测温除冰系统工作流程图。

图中标记说明：

1、测温主机，2、无线通信组件，3、加热控制器，4、显示器，5、光纤传感器，6、加热丝，7、供电线，8、供电轨，9、另一种形式的供电轨的供电接触面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种用于中低速磁浮交通供电轨的碳纤维电加热除冰装置，包括分布式光纤测温组件、无线通信组件和加热组件，分布式光纤测温组件包括测温主机1和光纤传感器5，测温主机1通过无线通信组件与控制中心连接，实时传输温度信息；光纤传感器5采用市面常用的螺旋钢管铠装测温光缆，定位精度1m，温度分辨率0.1℃，使用温度范围为-20℃至85℃，光纤传感器5的输出端直接与测温主机连接。

测温主,1配备显示器，安装有监控系统并搭配相应的软硬件，能实时采集信息，具备信号调理、模数转换以及数据预处理等功能，能实时接收温度数据和温度变化数据，并将数据以数字和图像两种形式展现在显示器上。

显示器4上实时显示线路上的温度分布曲线、温度变化的分布曲线。

测温主机1上设置有AP Sensing的外部接口，AP Sensing的外部接口由测温光缆接口、继电器扩展接口、网络接口和RS232/485接口组成。

测温主机1中设置激光脉冲发生器，测温主机1中的监控系统软件中设置加热启动温度和加热关闭温度，即温度低于加热启动温度时，启动加热组件，高于加热关闭温度时，关闭加热组件。

测温主机1带有光纤破坏检测、装置异常报警功能，通过系统中设置检测阈值判断装置是否异常。阈值为检测温度上下限，即当检测到实时温度超过检测温度上限或者低于检测温度下限时，发出装置异常报警；当没有温度显示时，发出光纤破坏报警。

加热组件包括加热控制器3、加热丝6，加热控制器3设置有继电器单元，且加热控制器3通过继电器单元与测温主机1相互连接。

加热控制器3具备过热保护以及漏电保护功能，加热控制器可以通过继电器单元中的继电器节点输出控制信号，接通加热丝电源，启动加热系统。

加热丝6采用碳纤维加热丝。

测温光缆7、加热丝6均以卡槽形式安装于供电轨8上。

实施例1

如图1所示，本例用于中低速磁浮交通供电轨的碳纤维电加热除冰装置，包括分布式光纤测温组件和加热组件，分布式光纤测温组件包括测温主机1、光纤传感器5、无线通信组件2，测温主机1通过无线通信组件2与控制中心连接，实时传输温度信息；光纤传感器5采用市面常用的螺旋钢管铠装测温光缆。光纤传感器5的输出端直接与测温主机1连接。

测温主机1配备显示器4，测温主机搭配windows操作系统，安装有监控软件，显示器4中直接显示软件操作界面，操作界面为中文界面，界面中显示实时温度分布曲线以及温度变化曲线，温度异常时自动报警，并将数据实时传输回总控制中心。温度测量距离根据光纤的布置可达几十千米，当检测到实时温度低于所设定的加热启动温度时，发送控制命令给加热控制器3，启动加热组件；当检测到温度超过设置的加热关闭温度时，发送控制命令给加热控制器3，关闭加热组件。

如图2所示，光纤传感器5在本实施例中，与供电线7平行布置，确保能更精确的检测到供电线7附近温度，判断其是否存在结冰现象；加热丝6在本实施例中，也与供电线7平行布置，能更均匀的加热，均匀提高供电线7温度，融化表面结冰。

如图3所示，光纤传感器5与加热丝6均以卡槽形式安装，在光纤传感器5或加热丝6损坏时，能更易于维修，节约维护成本。

实施例2

如图4、图5所示，另一种形式的供电轨，其特征在于，在现有的长沙中低速磁浮列车供电轨的基础上，下部根据需要开设多道卡槽，安装加热丝6以及光纤传感器5，其余设施设备与实施例1相同。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。