■ 張文軒 孫忠國

0 引言

電氣化鐵路接觸網(wǎng)工作環(huán)境惡劣、工作方式特殊、無備用設備，列車高速運行時，其工作狀態(tài)更加復雜，高速鐵路對弓網(wǎng)動態(tài)受流質(zhì)量提出了更高要求。在高速鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)檢測過程中，如何能夠高效、準確進行弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量的診斷與評估成為亟需解決的重要問題。接觸網(wǎng)動態(tài)檢測數(shù)據(jù)包括接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、弓網(wǎng)動態(tài)作用參數(shù)、供電參數(shù)等，各參數(shù)密切關聯(lián)，共同反映出接觸網(wǎng)狀態(tài)及弓網(wǎng)受流狀態(tài)。在弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量診斷與評估過程中，需要根據(jù)各檢測參數(shù)特點及相互關系，確定合適的數(shù)據(jù)分析方法，對其進行有效分析，以便更準確地通過檢測數(shù)據(jù)反映接觸網(wǎng)狀態(tài)及弓網(wǎng)受流狀態(tài)。

經(jīng)德國、法國等國家?guī)资甑纳钊胙芯浚瑲W盟鐵路已形成一套高速接觸網(wǎng)動態(tài)檢測方案，并能很好地使用接觸網(wǎng)動態(tài)檢測數(shù)據(jù)進行接觸網(wǎng)狀態(tài)及弓網(wǎng)受流質(zhì)量評估，指導工程施工和運營維修單位進行接觸網(wǎng)狀態(tài)維護及維修，尤其是能夠指導高速鐵路接觸網(wǎng)進行精調(diào)細修，優(yōu)化接觸網(wǎng)的動態(tài)運行性能。

中國鐵道科學研究院基礎設施檢測研究所基于鐵道部綜合檢測列車周期性接觸網(wǎng)動態(tài)檢測數(shù)據(jù)，兼容了動態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析所必需的接觸網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)波形信息、接觸網(wǎng)基礎信息數(shù)據(jù)等內(nèi)容，研發(fā)了弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量診斷與評估系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)）。系統(tǒng)以接觸網(wǎng)動態(tài)檢測數(shù)據(jù)波形分析為基礎，提供了檢測數(shù)據(jù)實時顯示、歷史數(shù)據(jù)對比分析、超限自動判別標注、基礎信息關聯(lián)、數(shù)據(jù)分析計算及導出等功能。系統(tǒng)能夠快速、有效進行弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量的診斷與評估。與國外同類系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)分析處理實時性高、功能集成度高、分析界面友好等優(yōu)點。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)以接觸網(wǎng)動態(tài)檢測數(shù)據(jù)波形分析為基礎，采用數(shù)據(jù)緩沖同步、波形動態(tài)調(diào)整、基礎信息關聯(lián)等技術，為運營維護單位提供了高效、直觀的數(shù)據(jù)分析平臺，通過不同時間段的檢測數(shù)據(jù)對比，實現(xiàn)了接觸網(wǎng)狀態(tài)變化過程的全面跟蹤。系統(tǒng)主界面見圖1。

系統(tǒng)主要功能如下：

圖1 弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量診斷與評估系統(tǒng)主界面

（1）檢測參數(shù)顯示分析功能：自由選擇檢測參數(shù)通道內(nèi)容及數(shù)量；自由選擇各通道參數(shù)的刻度大小及顯示顏色；方便進行準確里程定位；各通道波形數(shù)據(jù)的隨意縮放及上下位置調(diào)整；各參數(shù)通道的上下位置移動及自動位置調(diào)整；顯示接觸網(wǎng)支柱信息、吊弦信息；在錨段關節(jié)、線岔等接觸網(wǎng)特殊處所，同時顯示2支接觸線導高、拉出值。

（2）歷史數(shù)據(jù)對比功能：同時打開當前波形數(shù)據(jù)及2次歷史波形數(shù)據(jù)進行檢測參數(shù)的波形對比，跟蹤接觸網(wǎng)狀態(tài)變化；歷史檢測數(shù)據(jù)波形以灰色顯示，更好區(qū)分當前檢測數(shù)據(jù)及歷史檢測數(shù)據(jù)；自由調(diào)整歷史波形數(shù)據(jù)及當前波形數(shù)據(jù)的相對偏移，實現(xiàn)當前檢測數(shù)據(jù)及歷史檢測數(shù)據(jù)的相同位置對比；實現(xiàn)歷史波形數(shù)據(jù)的前后翻轉(zhuǎn)，方便在新建高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試中對逆向行車數(shù)據(jù)及正向行車數(shù)據(jù)進行對比。

（3）檢測數(shù)據(jù)打印、導出功能：特定處所的波形打印；特定處所的波形保存為圖片（圖片格式包括png、jpg、bmp等）；打印波形及保存圖片中波形檢測日期、線路、行別、局別等信息顯示；導出部分區(qū)段或全部檢測區(qū)段的波形數(shù)據(jù)為pdf格式文件；導出部分區(qū)段或全部檢測區(qū)段的波形數(shù)據(jù)為原始檢測文本數(shù)據(jù)。

（4）檢測過程回放功能：可完全重現(xiàn)動態(tài)檢測過程，實現(xiàn)檢測波形回放；可自由設置波形回放速度，滿足用戶不同需求；在選中歷史波形情況下，可進行當前波形數(shù)據(jù)和歷史波形數(shù)據(jù)的同步回放。

（5）基礎信息、超限信息關聯(lián)顯示功能：自動進行接觸網(wǎng)動態(tài)檢測超限判別，并在數(shù)據(jù)波形上進行超限標注及超限信息關聯(lián)，超限信息包括超限處所、超限類型、超限等級、超限內(nèi)容等；波形圖中自動關聯(lián)接觸網(wǎng)基礎信息，包括基礎信息處所、基礎信息類型、基礎信息內(nèi)容等，方便了解超限處所接觸網(wǎng)基礎信息狀態(tài)；自由添加、修改、刪除動態(tài)檢測超限信息、接觸網(wǎng)基礎信息等內(nèi)容；動態(tài)檢測超限信息、接觸網(wǎng)基礎信息導出為文本，方便進行信息統(tǒng)計與整理；動態(tài)檢測缺陷信息、接觸網(wǎng)基礎信息導入，方便進行信息處理流程跟蹤。

1.2 系統(tǒng)主要作用

（1）提供包括接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、弓網(wǎng)動態(tài)作用參數(shù)、供電參數(shù)等接觸網(wǎng)多通道連續(xù)檢測數(shù)據(jù)值，重現(xiàn)動態(tài)檢測過程。

（2）系統(tǒng)按照各參數(shù)不同的超限判別標準，自動進行超限判別，通過超限處所里程及超限附近各檢測參數(shù)特點，輔助進行超限處所定位。

（3）通過對比、分析不同時間段的接觸網(wǎng)各檢測參數(shù)，跟蹤接觸網(wǎng)狀態(tài)變化。

（4）新建高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試中，指導接觸網(wǎng)精細化調(diào)整；完成聯(lián)調(diào)聯(lián)試后，保存接觸網(wǎng)參數(shù)標準值，作為后續(xù)檢修的依據(jù)。

（5）結(jié)合動態(tài)檢測波形數(shù)據(jù)，顯示接觸網(wǎng)動態(tài)檢測超限，跟蹤接觸網(wǎng)超限現(xiàn)場復查處理流程，幫助進行接觸網(wǎng)動態(tài)檢測超限管理。

（6）結(jié)合動態(tài)檢測波形數(shù)據(jù)，顯示接觸網(wǎng)基礎信息，幫助進行接觸網(wǎng)基礎信息管理，并結(jié)合接觸網(wǎng)基礎信息、接觸網(wǎng)超限數(shù)據(jù)和接觸網(wǎng)檢測各通道波形數(shù)據(jù)，進行弓網(wǎng)動態(tài)運行超限診斷及評價。

（7）結(jié)合動態(tài)檢測波形數(shù)據(jù)，提供注釋信息顯示及管理功能，幫助接觸網(wǎng)管理單位針對特定處所的波形數(shù)據(jù)或超限進行注釋和批示，提供各級注釋及批示信息流程跟蹤，有利于提高動態(tài)檢測超限處理質(zhì)量及效率。

2 系統(tǒng)應用實例分析

2.1 拉出值超限診斷及評估

圖2為武廣高速鐵路上行檢出的拉出值超限情況。經(jīng)分析計算，超限位于錨段關節(jié)轉(zhuǎn)換柱處，動態(tài)檢測拉出值為650 mm。同時，由于拉出值超限嚴重，導致高速運行下弓網(wǎng)接觸壓力變化劇烈，弓網(wǎng)受流性能受到破壞。

經(jīng)過現(xiàn)場靜態(tài)測量后，超限處所得到復核及確認，并及時對拉出值進行了調(diào)整，鐵道部綜合檢測列車對該處所進行了重點跟蹤，對調(diào)整前后的檢測波形進行了對比，超限點調(diào)整后拉出值動態(tài)檢測值為375 mm，同時關聯(lián)跨內(nèi)弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力已恢復至μ±3σ范圍內(nèi)均勻過渡，受流性能明顯改善。動態(tài)檢測的跟蹤驗證進一步證明了原超限已調(diào)整到位，整個閉環(huán)處理過程完畢。

2.2 弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力超限診斷及評估

產(chǎn)生弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力超限的原因有多種，只有通過綜合數(shù)據(jù)分析，診斷出弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力超限的原因，才能使弓網(wǎng)壓力的檢測數(shù)據(jù)直接用于指導維修。接觸網(wǎng)動態(tài)檢測過程中，通過公式提取弓網(wǎng)壓力超限處所，將公里標與其他檢測參數(shù)同步關聯(lián)是一種常用的分析方法。圖3顯示了弓網(wǎng)接觸壓力超限產(chǎn)生的原因，通過關聯(lián)診斷可確定弓網(wǎng)壓力超限處所存在吊弦，且吊弦調(diào)整不到位，導致該處接觸線高度偏高，形成倒“V”字形接觸線高度圖形及較大的坡度變化率，當受電弓高速通過此處時，弓網(wǎng)接觸力產(chǎn)生劇烈波動，嚴重影響弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量，從弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力數(shù)值看，形成了一處最大值超限。

圖2 武廣高速鐵路上行拉出值超限診斷與評估

圖3 弓網(wǎng)接觸壓力超限診斷與評估

3 結(jié)束語

弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量診斷與評估系統(tǒng)已在12個鐵路局（公司）得到了廣泛應用，系統(tǒng)的易用性、實時性、高效性得到了一致認可。系統(tǒng)的運用大大提高了檢測數(shù)據(jù)的使用效率，能夠有效進行各通道檢測數(shù)據(jù)的關聯(lián)關系分析及弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量的診斷與分析，對提高現(xiàn)場維修效率和指導現(xiàn)場運行單位更好地進行設備維修有重要意義。同時，利用波形對比功能，可以跟蹤接觸網(wǎng)狀態(tài)的變化，總結(jié)接觸網(wǎng)狀態(tài)的變化規(guī)律，有利于對接觸網(wǎng)狀態(tài)變化進行跟蹤及趨勢預測。

今后還應在密切跟蹤接觸網(wǎng)動態(tài)檢測業(yè)務需求基礎上，通過對數(shù)據(jù)分析方法研究成果的運用，切實提高接觸網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)分析處理水平，提高弓網(wǎng)動態(tài)運行質(zhì)量診斷與評估水平，更好地發(fā)揮接觸網(wǎng)動態(tài)檢測的作用。

[1] KieBling，Puschmann，Schmieder. 電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M]. 北京：中國電力出版社，2003

[2] 于萬聚. 高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M]. 成都：西南交通大學出版社，2003