DSAO120A 3BSE018293R1 用数字电流收集器设备改进电流收集

　　三条铁轨对于地铁和地铁来说就像高架线对于长途和高速列车一样重要，因为它们都为电气化列车提供电力。沿着铁路线运行，第三轨道承载电流，而电流收集器在沿着电力轨道滑动时收集电流。电流通过通常由浸铜石墨制成的集电靴传输到轨道车辆。安装在集电器上的两个坚固的螺旋弹簧确保闸瓦与电源轨的持续接触。

　　这种物理接触，加上750 V的电压、列车通常相当高的速度以及第三轨接触面上的不平整，都是安装在每辆列车上的集电靴遭受严重磨损的原因。

　　鞋子通常每六到十二个月更换一次。在整个集电器(CCD)的使用寿命期间，该鞋占其总拥有成本的70%。

　　Mersen的数字电流收集器设备(D-CCD)。图片由提供博多的动力系统[PDF]

　　数字电流收集器设备

　　机电工程师Bilal Naim说:“经过近四年的努力，我们的项目团队现在已经设计出一种解决方案，这种解决方案将大大提高对CCD工作性能的理解。Mersen的解决方案是D-CCD，即数字电流收集器设备。该装置用于实时监测闸瓦与电轨之间的接触力。

　　D-CCD的清晰可见部分是一个连接到集电器臂上的黑匣子，其中装有所谓的MAT(模块采集和传输)。MAT包括读数记录器(应变仪和温度传感器)和负责处理信号、存储数据和提供无线通信的电子系统。测量的变量有:

　　集电器的温度上升(如果汽车的一个集电器关闭)

　　闸瓦施加在第三根钢轨上的力(N)

　　集电体在运行过程中受到的冲击和振动

　　光学传感器

　　光学传感器用作电弧检测，可以检测闸瓦与电源轨接触处电弧产生的光的峰值。

　　数字电流收集器设备允许实时监控闸瓦和电轨之间的接触力。图片由提供博多的动力系统[PDF]

　　这些数据表明了集电靴、整个集电体以及间接的第三轨的状况。

　　“这些信息使我们能够确定鞋子是否仍然可以使用，或者是否需要立即更换。它让我们对第三轨的质量有了清晰的了解，”R&D部门经理Olivier Dosda透露。

　　发展挑战

　　开发MAT测量技术给Mersen的工程师带来了巨大的挑战。

　　“尽可能精确地测量接触力的目标要求我们尽可能靠近接触点，但750 V的电压也要求提供可靠的绝缘，”Dosda解释道。"两个目标很难结合。"

　　同样具有挑战性的是开发一种能够在高电压、高水平冲击和振动以及电磁效应的恶劣环境中可靠工作的电子模块。

　　工程团队的解决方案采用特别设计的应变仪技术，使用厚膜应变仪。这项先进的技术于2018年获得专利，可在运行过程中检测集电器臂的变形。由于其电绝缘特性，它可以安全地应用于带电集电器，从而精确表征工作期间集电器闸瓦和带电第三轨之间发生的冲击。

　　MAT模块由电池供电，设计有自己的数据存储器。这些特性使其成为一个独立的单元，与列车没有任何联系，也不会干扰列车，其电源和数据容量足以运行一天。希望对该系统进行一天的试驾并检查其电源轨/集电器状况的客户将获得一个可行的解决方案，通过即插即用的方式轻松集成到Mersen的集电器中。

　　现场监控模拟中的D-CCD。图片由提供博多的动力系统[PDF]

　　分析磨损行为

　　那些对持续监控其电流收集器感兴趣的人必须通过以太网电缆和24 V电源电压将列车网络连接到垫子。MAT计算器的接口会将数据直接传输到列车系统，并根据需要扩展实时测量。

　　“特别是这种长期监测功能，为分析集电器的磨损行为和得出适当的结论创造了最佳的先决条件，”Dosda说。“我们的目标是最终实现预测性维护，包括可规划的维护间隔，这将使我们的客户能够以更高的可靠性运行他们的列车，并降低总拥有成本。”

　　关于他们自己的好处，Mersen希望D-CCD收集的数据将有助于他们优化电流收集器的设计。

　　Mersen服务提供预防性维护并降低总拥有成本。图片由提供博多的动力系统[PDF]

　　高效率

　　作为高科技行业电能和先进材料的全球专家，Mersen是世界领先的地铁和地铁用集电器供应商之一。D-CCD提供了一种高效率的解决方案，能够洞察第三轨和碳鞋之间发生的情况，碳鞋是延长鞋寿命的垫脚石。