专利名称：铁路接触网霜冻预测的制作方法
技术领域：
本发明属于铁路防灾领域，尤其涉及一种铁路接触网霜冻预测的系统和算法。
背景技术：
接触网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。接触网霜 冻是铁路防护的薄弱环节，霜冻可能引起接触网绝缘水平下降，导致接触网频繁放电，是铁 路安全的隐患。一般的，接触网防止霜冻的方法有喷涂防冻液或间接加热，这种方法是在发现接 触网发生霜冻后，进行的补救措施，目前尚无对铁路接触网霜冻进行预测的技术。
发明内容
本发明提供了一种铁路接触网霜冻预测的系统，其特征在于，包括监控终端、监控 单元、自动气象站、接触网温度计和日照辐射计；其中，所述自动气象站、接触网温度计和日照辐射计分别与所述监控单元连接；所述监控单元与所述监控终端连接。所述自动气象站、接触网温度计和日照辐射计将采集到的气象信息传送至所述监 控单元。所述监控单元接收采集气象信息后直接上传至监控终端。所述监控单元具有串口和网口。所述监控终端对气象信息进行存储、分析，并决定是否触发霜冻报警。
所述监控终端具备管理多个监控单元的能力。所述监控终端接收天气预报信息。所述监控终端具备网络接口。本发明提供了一种铁路接触网霜冻预测的算法，其特征在于，包括以下步骤步骤一判断第二日天气是否晴朗如果晴朗，转步骤二 ；否则，预测将不发生霜 冻；步骤二 预测第二日最低气温是否低于0. 5°C 如果低于，转步骤三；否则，预测将 不发生霜冻；步骤三计算水蒸气过饱和量；步骤四如果水蒸气过饱和量为正，预测将发生霜冻；否则，预测将不发生霜冻。所述计算水蒸气过饱和量为今日傍晚水蒸气浓度与第二日清晨水蒸气饱和浓度 的差值；所述今日傍晚水蒸气浓度为
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其中，T1, RH1, esl分别为今日傍晚的温度、湿度、温度T1时的饱和水蒸气压；es2为 温度(T2-3)时的饱和水蒸气压。本发明能够提前预测接触网霜冻，预警通知铁路维护人员采取有效措施防止接触 网由于霜冻而发生事故。
下面结合附图对本发明作详细说明图1为铁路接触网霜冻预测系统框架图；图2为铁路接触网霜冻预测算法流程图。
具体实施例方式霜冻预测系统如图1所示。现场设备由自动气象站、接触网温度计和日照辐射计 组成，目前气象行业中应用比较广泛的自动气象站，通过气象传感器采集铁路沿线的气象 信息风速、风向、温度、气压、湿度、雨量等六要素，并直接通过数字接口向外传送至监控单 元。监控单元采集这些传感器信息，并将信息传送至监控终端，监控终端接收数据后，结合 气象预报信息，对接触网霜冻情况进行分析和预测，并显示预测结果。监控单元可采用高可靠的工控机，或者嵌入式单板机，监控单元不做现场存储，数 据采集后直接上传，在监控终端进行分析、报警和信息存储，监控单元需要具有串口、网口 等电气接口。监控终端为高可靠的服务器，具备管理多个监控点的能力，同时监控终端要求能 够存储3个月左右的数据。接触网温度计用于测量接触网温度，线路架线时已经设置的，不需要额外设置，如 果没有，可以通过红外测温装置等方式来实现。现场设备的接口配置为-自动气象站至监控单元，传送现场传感器信息，为RS485接口；_监控单元至监控终端，传送处理后的现场采集到得数据，为网络接口 ；-监控终端至气象部门，接收气象预报信息，为网络接口。预测算法融合了气象理论，气象预报信息，以及铁路接触网特性，并结合了长期观 测数据，算法流程如图2所示。霜冻发生与气温、湿度、风速和日照辐射有关，霜冻产生的三个条件是1)晴朗的清晨；2)气温较低，经验表明，气温低于0. 5°C时产生霜冻概率较大；3)水蒸气过饱和。在第二个条件的前提下，如果根据前一天傍晚的水蒸气浓度和第二天清晨的预计 温度，计算出空气中的水蒸气过饱和，则第二天可能会发生霜冻。
权利要求
一种铁路接触网霜冻预测的系统，其特征在于，包括监控终端、监控单元、自动气象站、接触网温度计和日照辐射计；其中，所述自动气象站、接触网温度计和日照辐射计分别与所述监控单元连接；所述监控单元与所述监控终端连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自动气象站、接触网温度计和日照辐射 计将采集到的气象信息传送至所述监控单元。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述监控单元接收采集气象信息后直接 上传至监控终端。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述监控单元具有串口和网
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控终端对气象信息进行存储、分析， 并决定是否触发霜冻报警。
6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述监控终端具备管理多个监控单元的 能力。
7.如权利要求1、5或6所述的方法，其特征在于，所述监控终端接收天气预报信息。
8.如权利要求1、5、6或7所述的方法，其特征在于，所述监控终端具备网络接口。
9.一种铁路接触网霜冻预测的算法，其特征在于，包括以下步骤步骤一判断第二日天气是否晴朗如果晴朗，转步骤二 ；否则，预测将不发生霜冻；步骤二 预测第二日最低气温是否低于0.5°C 如果低于，转步骤三；否则，预测将不发 生霜冻；步骤三计算水蒸气过饱和量；步骤四如果水蒸气过饱和量为正，预测将发生霜冻；否则，预测将不发生霜冻。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述计算水蒸气过饱和量为今日傍晚水蒸 气浓度与第二日清晨水蒸气饱和浓度的差值；所述今日傍晚水蒸气浓度为<formula>formula see original document page 2</formula>所述第二日清晨水蒸气饱和浓度为<formula>formula see original document page 2</formula>其中，T1, RH1, esl分别为今日傍晚的温度、湿度、温度T1时的饱和水蒸气压；es2为温度 (T2-3)时的饱和水蒸气压。
全文摘要
本发明通过在铁路沿线布置相关的传感器，采集天气现象，并结合天气预报，预测第二天接触网是否会产生霜冻。本发明能够提前预测接触网霜冻，预警通知铁路维护人员采取有效措施防止接触网由于霜冻而发生事故。
文档编号G01W1/10GK101806925SQ20101012035
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者张智祥, 杨勇, 段成明 申请人:北京佳讯飞鸿电气股份有限公司
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