(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210569252.0 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市学府路3 01号 申请人 江苏大力城电气有限公司 (72)发明人 程士杰　高涵　高勇　张西良　 韩丽玲　张洪春　孙庆勇　 (74)专利代理 机构 镇江基德专利代理事务所 (普通合伙) 32306 专利代理师 刘兰 (51)Int.Cl. B60M 1/26(2006.01) B60M 1/28(2006.01) G01D 21/02(2006.01) H04W 4/30(2018.01)H04W 4/38(2018.01) (54)发明名称 一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统 和识别方法 (57)摘要 一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统 和识别方法。 本发明针对现有传统接触网补偿装 置工作状态 监测对环境适应性不强、 状态数据查 询不够便捷、 数据不能共享、 对异常状态判断及 故障类型识别智能化不够等问题， 本发明采用的 技术方案是： 综合应用自动数据采集监测技术、 无线传输通信技术， 基于云数据服务平台， 实现 对接触网补偿 装置服役状态数据采集、 无线数据 传输和数据共享管理， 通过Web端或者其他手持 联网终端查看 设备服役状态数据； 依据新型补偿 装置的工作特性， 将补偿装置的故障诊断识别问 题转化为拉力、 位移等物理量异常的识别判断, 从物理量异常变化， 诊断识别出新型补偿装置故 障及其类型、 位置信息， 使得技术人员能够依据 补偿装置故障类型信息和位置信息， 快速完成对 补偿装置 检修维护。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 115009109 A 2022.09.06 CN 115009109 A 1.一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统和识别方法， 其特征在于， 包括恒张力弹 簧补偿装置无线监测系统和恒张力弹簧补偿装置故障诊断识别方法， 所述的恒张力弹簧补 偿装置无线监测系统， 包括若干个恒 张力弹簧补偿装置， 恒 张力弹簧补偿装置均设有供电 单元、 数据采集模块， 数据传输系统和远程 监控终端。 2.根据权利要求1所述的一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统和识别方法， 其特 征在于， 所述的数据采集模块包括拉力传感器、 位移传感器、 温度传感器和信号采集 卡。 3.根据权利要求2所述的一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统和识别方法， 其特 征在于， 所述的信号采集卡为八路模拟量采集模块， 信号采集卡为RS485接口Modbus ‑Rtu协 议， 信号采集卡向数据传输系统输出， 所述的数据传输系统为4G无线 数据传输模块， 数据传 输系统无线的向云数据服务平台输出， 供电单元为220v转24v模块， 供电单元分别与拉力 传 感器、 位移传感器和温度传感器、 信号采集 卡和4G无线数据传输模块相连。 4.根据权利要求1所述的一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统和识别方法， 其特 征在于， 所述的恒张力弹簧补偿装置故障诊断识别方法， 步骤如下； a、 通过对新型恒张力弹簧补偿装置服役状态历史数据信 息聚类分析， 实现服役状态历 史数据分类， 基于历史数据的分类情况， 建立补偿装置涡卷弹簧断裂和补偿线索卡滞故障 特征数据库； b、 基于分类完成的历史数据， 通过聚类算法建立故障判别函数； c、 依据对监测服役实时数据特征计算、 故障判断及故障类型识别， 得出补偿装置故障 诊断及其故障类型识别结果。 5.根据权利要求3所述的一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统和识别方法， 其特 征在于， 所述的故障特征数据库为MySQL数据库， 故障特征数据库存储到Dat a数据表中， 所 述的Data数据表包括中文名、 字段名、 数据类型和数据长度。 6.根据权利要求3所述的一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统和识别方法， 其特 征在于， 所述的聚类算法为K ‑means聚类算法。 7.根据权利要求3所述的一种恒张力弹簧补偿装置的无线监测系统和识别方法， 其特 征在于， 所述的判别函数为fisher判别方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115009109 A 2一种恒张力弹簧补偿装 置的无线监测系统和识别方 法 技术领域 [0001]本发明属于铁路接触网补偿装置监测技术领域， 具体涉及一种恒张力弹簧补偿装 置的无线监测系统识别方法。 背景技术 [0002]接触网是铁路电气化工程的主构架， 是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特 殊形式的输电线路。 当大气温度发生变化时， 接触网线索受热胀冷缩的影响会伸长或缩短， 从而使线索张力、 弛度发生变化， 影响受电弓与接触网之 间的接触， 影响电气化铁路的安全 稳定运行。 因此设置了接触网线索张力 补偿装置， 通过调整线索的张力， 保持线索弛度满足 铁路列车运行技 术要求。 [0003]目前的接触网补偿装置主要为传统的轮滑式补偿装置， 其机械结构简单， 但是其 补偿工作稳定性、 可靠性不能满足现代高铁、 地铁快速高强度使用的要求， 且轮滑式补偿装 置监测主要还是依赖于人工巡检， 不仅监测效果不好， 同时监测周期时间长， 人工成本太 高。 现有的自动监测方法研究中， 主 要有两类： [0004]一是以哈尔滨工业大学的李中伟为代表， 提出的基于ZigBee的接触网补偿装置线 索张力监测系统。 系统实现了对补偿装置线索 张力变化的监测， 工作人员可以通过手持终 端或者上位机软件来查看线索张力实时信息， 或者线索张力的变化情况， 不足在于没有对 监测数据进行分析处理， 实现故障自动报警， 需要依靠技术人员 在对数据查看分析后才能 发现异常， 这会导 致补偿装置出现问题时不能及时发现。 [0005]二是以北京交通大学的周佳倩为代表， 使用GPRS  DTU作为无线传输模块， 进行数 据的无线传输， 此模块解决了信息传输距离的问题， 同时抗干扰能力较强， 适用于隧道、 野 外等恶劣环境的使用。 同时在本地构建数据库系统用于数据的存储， 配合上位机可以使工 作人员随时的可以查询 状态数据， 同时具备通过短信进行状态异常报警的功 能， 以利于工 作人员及时处理故障。 但是其不足在于， 数据保存在本地数据库当中， 全网共享不便， 数据 查询不够便捷， 工作人员查看数据受限。 [0006]同时,近年来随着各种统计方法及智能算法的广泛应用， 对传统轮滑式接触网补 偿装置的故障分析也进一步发展， 例如刘光栋等人对接触网补偿装置的数据进行分析， 得 到“b值‑温度”拟合公式， 根据b值异常波动情况， 判断接触网存在的接触悬挂故障类型。 周 佳倩通过对检测数据的处理分析实现了对接触网的状态判定， 通过对数据的预测， 再与实 测曲线的对比， 进而判断接触网卡滞、 零件松动等故障。 上述两类方法均实现了对传统接触 网补偿装置故障类型的判断。 [0007]恒张力弹簧补偿装置是一种保持接触网线索张力恒定， 对其线索伸缩量自动补偿 的新型装置。 其组成结构核心 为涡簧加阿基米德螺旋形槽轮相结合， 具有 结构紧凑， 安装方 便， 可靠性高， 在线索由于环境温度变化导致伸缩量 发生缓慢变化时， 依靠补偿装置内部的 弹簧张力恒定， 对伸缩量及时进行补偿， 为接触网线索提供恒定的张力。 同时， 为了防止补 偿装置因为不可预测的因素发生涡簧断裂的情况， 补偿装置设置有反转止动装置。 在发生说　明　书 1/7 页 3 CN 115009109 A 3