1.一种接触网除冰系统,其特征在于:包括结冰传感器、除冰机、控制电路板、汇聚节点,结冰传感器安装在承力索与水平拉杆连接的位置,用于检测接触网结冰的情况,除冰机安装在腕臂上,用于为接触线或承力索除冰,控制电路板安装在除冰机旁边,用于接收结冰传感器采集到的信息和铁路调度中心发来的指令信息,并根据指令信息控制除冰机工作,在接触网旁设置有汇聚节点,用于汇聚线路区间内结冰传感器采集到的信息,并将信息汇总传输至铁路调度中心,由铁路调度中心向除冰机发送除冰指令,控制除冰机向接触线或承力索上施加振动,通过传输至接触线或承力索上的机械波来迫使覆冰掉落。
2.根据权利要求1所述的接触网除冰系统,其特征在于:所述除冰机包括步进电机、伸缩电机、金属连接件、振动棒、软轴软管组件、振动棒电机、变频器,振动棒电机安装在步进电机的旋转轴上,伸缩电机安装在振动棒电机上,伸缩电机的伸缩杆与振动棒之间采用金属连接件进行连接,变频器安装在振动棒电机旁边,用于控制振动棒电机的转速,以调节振动棒的振动幅度和频率,软轴软管组件安装在振动棒与振动棒电机之间,由控制电路板控制变频器为振动棒电机供电,通过调节变频器的输出来调节振动棒电机的转速的电源,调度中心通过5G通信技术向汇聚节点发送除冰指令,汇聚节点将指令传输至控制电路板,控制电路板根据接收到的指令控制步进电机转动,将振动棒电机的输出端旋转到接触线与承力索之间,再控制伸缩电机拉动振动棒移动到接触线或者承力索上,振动棒电机的输出在振动棒上产生振动,再通过振动棒将振动力传输到接触线或者承力索上,在接触线或者承力索上产生振动,进而将覆冰去除掉,需要对接触线进行除冰时,控制电路板控制伸缩电机收缩,将振动棒往下拉,使振动棒与接触线接触,进而对接触线进行除冰,需要对承力索进行除冰时,控制电路板控制伸缩电机升出,将振动棒往上推,使振动棒与承力索接触,进而对承力索进行除冰,除冰结束后,由控制电路板控制步进电机反转,将振动棒电机上的振动棒转到另一侧,防止振动棒在接触线上干扰列车运行。
3.根据权利要求1所述的接触网除冰系统,其特征在于:所述结冰传感器包括塑料外壳、电极板、信号调理电路板、电热丝网,采用两块相同的电极板放入到塑料外壳内,作为电容的电极片,塑料外壳下方设置成电热丝网,信号调理电路板安装在塑料外壳表面,当接触网结冰时,塑料外壳内也会结冰,由于冰块的电介质和其他物质的电介质不同,当塑料外壳中结冰时,冰块与两电极板形成电容,随着冰块的增多,电容越来越大,通过信号调理电路板接收电容的变化值,并将信号调理电路板处理后的信息传输至单片机最小系统,在单片机最小系统中计算出塑料外壳中结冰的含量,以判断当前接触网是否结冰。
4.根据权利要求1所述的接触网除冰系统,其特征在于:所述控制电路板上设有ZigBee终端节点、单片机最小系统、PLC控制板、继电器,ZigBee终端节点与汇聚节点建立无线连接通信,单片机最小系统用于接收结冰传感器检测到的信息,在单片机最小系统中计算出当前接触网是否结冰,当接触网出现结冰时,单片机最小系统控制ZigBee终端节点向汇聚节点发送接触网结冰的信息,再通过汇聚节点向铁路调度中心的PC机上发送接触网结冰的信息,然后由铁路调度中心通过PC机、汇聚节点、ZigBee终端节点向PLC控制板发送除冰指令,由PLC控制板控制变频器、步进电机、伸缩电机工作,使振动棒伸到接触线或者承力索上进行除冰,当除冰结束后,由控制电路板控制继电器工作,使得电热丝加热,去除掉结冰传感器中的冰块。
5.根据权利要求1所述的接触网除冰系统,其特征在于:所述汇聚节点包括ZigBee路由器、5G模块、STM32控制板,ZigBee路由器、5G模块与STM32控制板建立电性连接关系,由ZigBee路由器接收ZigBee终端节点传来的信息,输送至STM32控制板,由STM32控制板控制
5G模块将接收到的信息传输至铁路调度中心和列车,提醒工作人员该区间内的接触网上出现结冰情况,由铁路调度中心工作人员通过PC机、5G模块将除冰指令发送至STM32控制板,STM32控制板控制ZigBee终端节点向PLC控制板发送除冰指令。
6.根据权利要求3所述的接触网除冰系统,其特征在于:所述信号调理电路板上设有电桥电路、信号放大电路、滤波电路、模数转换电路,通过两电极板与一个电阻并联作为电桥电路的一个桥臂,当两电极板间存在冰块时,电桥电路失衡,输出电压信号,通过信号放大电路将变化的电压信号进行放大处理,再通过滤波电路滤除杂波,再通过模数转换电路将采集到的模拟信号转换为数字信号传输至单片机最小系统中进行计算分析。
7.根据权利要求4所述的接触网除冰系统,其特征在于:所述ZigBee终端节点与ZigBee路由器组网,在接触网的每根支柱上方安装一套结冰传感器和除冰机,每两个站点之间的所有ZigBee终端节点组成一群监测节点,这些监测节点均与ZigBee路由器组网,再通过STM32控制板将ZigBee通信协议转换为5G通信协议,通过控制5G模块将该区域内所有监测节点采集到的信息输送至终端节点,终端节点包括铁路调度中心的PC机和列车,形成以ZigBee通信和5G通信的互联网平台。
8.根据权利要求1所述的接触网除冰系统,其特征在于:所述除冰机对接触线、承力索进行除冰的流程为:先对系统进行初始化,由结冰传感器对接触网上的结冰信息进行采集,当采集到接触网上有结冰情况时,单片机最小系统控制ZigBee终端节点向汇聚节点发送接触网结冰的信息,再通过汇聚节点向铁路调度中心的PC机和该区间内的列车上发送接触网结冰的信息,当工作人员判断出该区间内的接触网需要除冰时,向该区间内发送断电停车的调度信息,并通过PC机、汇聚节点、ZigBee终端节点向PLC控制板发送除冰指令,PLC控制板控制变频器、步进电机、伸缩电机工作,使振动棒伸到接触线或者承力索上进行除冰,一直到除冰结束后,调度中心向PLC控制板发送除冰结束的指令,PLC控制板控制振动棒电机停止工作,并控制步进电机反转,将振动棒电机上的振动棒转到另一侧,防止振动棒在接触线上干扰列车运行,接着铁路调度中心向区间内发送除冰结束、可以通车的信息,列车便上电运行,同时控制电路板控制继电器工作,使得电热丝加热,去除掉结冰传感器中的冰块。