杜高峰　伍川輝

摘 要 對(duì)監(jiān)測(cè)最高運(yùn)行速度在80 km/h～300 km/h之間的機(jī)車、動(dòng)車組的受電弓動(dòng)態(tài)性能檢測(cè)方法研究，具體包括弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸壓力、硬點(diǎn)、沖擊檢測(cè)，接觸線動(dòng)態(tài)高度和離線火花的檢測(cè)，以及弓網(wǎng)工作狀態(tài)圖像監(jiān)視等功能。

關(guān)鍵詞 受電弓；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：U225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）16-0069-01

機(jī)車受電弓是電氣化鐵路電力從接觸網(wǎng)上受取電流的裝置，受電弓在線路上運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響到列車的安全運(yùn)行，其故障甚至可能造成運(yùn)輸中斷。隨著高速鐵路的飛速發(fā)展，對(duì)受電弓的可靠運(yùn)行提出了更高的要求，實(shí)現(xiàn)機(jī)車對(duì)受電弓的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)具有重大意義。

1 動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)高壓部分

高壓端包含振動(dòng)加速度傳感器，力傳感器，數(shù)據(jù)采集器，無(wú)線路由器，電池等，只要負(fù)責(zé)采集弓網(wǎng)接觸力和硬點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，所有傳感器和設(shè)備都安裝固定在受電弓支架上，處于等電位，不與車頂面接觸（大地）。數(shù)據(jù)采集器上電自動(dòng)采集并保存在隨機(jī)的存儲(chǔ)卡中，數(shù)據(jù)采集器通過(guò)與無(wú)線路由器的連接，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到車內(nèi)的測(cè)試工作站并且能實(shí)時(shí)顯示。高壓端部分設(shè)備采用電池供電。

1.1 弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸力檢測(cè)方案

動(dòng)態(tài)接觸力的測(cè)試方案采用四個(gè)加裝力傳感器的方式，即在受電弓碳滑板與其支撐之間加入力傳感器，每根碳滑板的兩端都需要安裝力傳感器，碳滑板上所承受的弓網(wǎng)之間的垂向力，即接觸力，全部通過(guò)傳感器支撐。傳感器只感應(yīng)垂直方向上的力。2 動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)低壓端部分

壓端部分由紫外相機(jī)，工業(yè)相機(jī)，視頻采集卡，測(cè)試工作站構(gòu)成。紫外相機(jī)和工業(yè)相機(jī)都安裝在車輛頂面，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)受電弓的電弧和動(dòng)態(tài)高度，通過(guò)專用數(shù)據(jù)線連接至安裝在測(cè)試工作站上的視頻采集卡，測(cè)試工作站放置在車輛客室內(nèi)，同時(shí)接收高壓端數(shù)據(jù)采集器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)和視頻采集卡接收到的視頻信息，以及從車輛系統(tǒng)中接引的速度信號(hào)，公里標(biāo)等信息。

1）電弧檢測(cè)方案。弓網(wǎng)之間的電弧，由接觸網(wǎng)的銅材料輻射出。對(duì)于銅和銅合金接觸線，輻射波長(zhǎng)范圍為220 nm～225 nm或323 nm～329 nm，兩個(gè)波長(zhǎng)范圍均位于紫外光區(qū)域。因而可采用紫外相機(jī)對(duì)弓網(wǎng)的接觸點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)錄像，再通過(guò)視頻圖像處理得到電弧反生的時(shí)間、地點(diǎn)、持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度等信息。紫外相機(jī)相比可見光相機(jī)對(duì)于紫外區(qū)域的光波具有更高的靈敏度。相機(jī)安裝在車輛的車頂面，相機(jī)的空間大小不超過(guò)車輛的運(yùn)動(dòng)限界，相機(jī)的可視范圍包含受電弓的最低工作高度到最高工作高度。

2）動(dòng)態(tài)高度檢測(cè)方案。受電弓動(dòng)態(tài)高度的檢測(cè)先通過(guò)工業(yè)攝像機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)受電弓的工作狀態(tài)，再通過(guò)視頻圖像處理方法識(shí)別受電弓在每一幀是弓的高度，攝像機(jī)的視野范圍包括受電弓的最小工作高度和最大工作高度。攝像機(jī)具備紅外自動(dòng)補(bǔ)光功能，以滿足測(cè)試系統(tǒng)在晚上或在隧道中都能正?？梢?。

3 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，測(cè)試系統(tǒng)分為高壓端和低壓短兩個(gè)部分。

該檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了受電弓動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)所需要檢測(cè)的電弧，動(dòng)態(tài)高度，接觸力，硬點(diǎn)，沖擊振動(dòng)，受電弓運(yùn)行限界等項(xiàng)目，囊括相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)要求。

采用高清的紫外相機(jī)和監(jiān)控?cái)z像機(jī)，能辨識(shí)2 ms以上的電弧和±2 mm的工作高度波動(dòng)，采用高精度的力傳感器和加速度傳感器，具有千分之一的精度等級(jí)，能分辨0.02N的接觸力

變化。

4 結(jié)束語(yǔ)

該受電弓動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法分高壓端和低壓端，對(duì)受電弓和機(jī)車運(yùn)行無(wú)影響特點(diǎn)。該檢測(cè)方法能夠檢測(cè)受電弓運(yùn)行時(shí)所需要檢測(cè)的電弧，動(dòng)態(tài)高度，接觸力，硬點(diǎn)，沖擊振動(dòng)，受電弓運(yùn)行限界等項(xiàng)目。

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