李加鑫

（濟(jì)南鐵路局供電處 山東省濟(jì)南市 250001）

淺談接觸網(wǎng)拉出值檢測(cè)方式

李加鑫

（濟(jì)南鐵路局供電處 山東省濟(jì)南市 250001）

本文介紹了接觸網(wǎng)拉出值在鐵路運(yùn)輸中的重要性、特殊性，以及我國現(xiàn)階段對(duì)接觸網(wǎng)拉出值檢測(cè)的幾種常見方法、原理、優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了合理建議。

檢測(cè)；接觸網(wǎng)；拉出值

引言

高速電氣化鐵路中，接觸網(wǎng)的無備用特性決定了它在鐵路運(yùn)輸中舉足輕重的地位，而在接觸網(wǎng)參數(shù)中，拉出值與受電弓最為密切，據(jù)統(tǒng)計(jì)接觸網(wǎng)事故中由拉出值超標(biāo)引起的事故占75％，所以及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)出拉出值的參數(shù)，對(duì)接觸網(wǎng)安全運(yùn)營起著至關(guān)重要的作用。

目前我國拉出值的測(cè)量分為靜態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，動(dòng)態(tài)檢測(cè)根據(jù)是否與接觸線接觸又分為接觸式和非接觸式測(cè)量兩種，接觸式設(shè)備一般是在受電弓上安裝相應(yīng)壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)拉出值參數(shù)的測(cè)量；非接觸式設(shè)備一般是通過激光雷達(dá)、線陣相機(jī)對(duì)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

本文對(duì)我國現(xiàn)階段幾種接觸網(wǎng)拉出值檢測(cè)的方法、原理、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討，從而對(duì)以后的接觸網(wǎng)拉出值檢測(cè)技術(shù)改進(jìn)提供一些合理建議。

1 接觸網(wǎng)定義

接觸線直接與電力機(jī)車受電弓接觸且發(fā)生摩擦，為保證受電弓和接觸線可靠接觸、不脫線和保證受電弓磨損均勻，要求接觸線在線路上按技術(shù)要求固定位置，即在定位點(diǎn)處保證接觸線與電力機(jī)車受電弓滑板中心有一定距離，這個(gè)距離在直線區(qū)段叫做接觸線的“之”字值，在曲線區(qū)段稱作拉出值，一般用符號(hào)“a”表示，拉出值的大小由電力機(jī)車受電弓的最大允許工作范圍、線路情況、運(yùn)行速度共同決定，高速鐵路拉出值一般為±200mm。

2 拉出值的變化及危害

2.1 引起拉出值變化的原因

（1）受電弓在高速運(yùn)行過程中產(chǎn)生的震動(dòng)，造成接觸懸掛定位裝置松脫和變形，從而引起拉出值的變化。

（2）工務(wù)大機(jī)清篩、撥道等地面線路參數(shù)變化，從而引起拉出值的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而導(dǎo)致拉出值相對(duì)變化。

（3）由于極端溫度影響，接觸線熱脹冷縮，導(dǎo)致定位裝置順線路方向發(fā)生偏移，從而導(dǎo)致拉出值發(fā)生變化。

（4）大風(fēng)等惡略天氣下，使接觸線發(fā)生橫向移動(dòng)。

2.2 拉出值超標(biāo)的危害

在弓網(wǎng)故障中大約75％是由拉出值超標(biāo)引起的，拉出值過大，接觸線大于受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，會(huì)導(dǎo)致脫工和鉆工事故。

（1）拉出值過小，會(huì)造成接觸線只在受電弓中心很小的區(qū)間滑動(dòng)摩擦，降低了受電弓碳滑板的使用壽命，受電弓碳滑板不能充分使用，造成資源浪費(fèi)。

（2）拉出值過大，則會(huì)導(dǎo)致接觸線脫離受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，出現(xiàn)脫工和鉆弓現(xiàn)象，是造成弓網(wǎng)事故的主要原因。

因此，定期對(duì)接觸網(wǎng)拉出值進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)掌握接觸網(wǎng)拉出值的工作狀態(tài)和技術(shù)參數(shù)是預(yù)防弓網(wǎng)事故發(fā)生的重要手段。

3 拉出值的檢測(cè)方法

3.1 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測(cè)量

拉出值的測(cè)量方法一般分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量兩種方式。

靜態(tài)測(cè)量主要運(yùn)用于車間和工區(qū)，利用激光測(cè)量儀在沒有弓網(wǎng)接觸的情況下進(jìn)行測(cè)量。動(dòng)態(tài)測(cè)量是指利用接觸網(wǎng)檢測(cè)車在弓網(wǎng)接觸的運(yùn)行過程中進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)是否與接觸線直接接觸又分為接觸式測(cè)量方法和非接觸式測(cè)量。

3.2 接觸式檢測(cè)方法

接觸式檢測(cè)方法就是利用在受電弓兩滑板下兩端四個(gè)位置安裝壓力傳感器和速度傳感器，如圖1。利用接觸線和受電弓滑板間的作用力和反作用力。在靜止?fàn)顟B(tài)下，檢測(cè)出滑板上四個(gè)壓力傳感器上的合力，F(xiàn)1+F2+F3+F4-FJ=0，從而得到FJ=F1+F2+F3+F4，F(xiàn)J即為接觸線和受電弓之間的壓力，通過FJ在各位置受力情況，通過力與力臂的關(guān)系，可以建立函數(shù)估算出接觸線各點(diǎn)的拉出值。

圖1 觸式檢測(cè)

該測(cè)量方式的優(yōu)點(diǎn)在于直接和接觸線接觸，能較好的反應(yīng)弓網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，不受雨、霧天氣影響，在一些線路較為復(fù)雜的車站，不受非工作支的影響。缺點(diǎn)在于在大風(fēng)天氣情況下精確性差，檢測(cè)的拉出值數(shù)值容易受接觸線影響，穩(wěn)定性差。

3.3 非接觸式測(cè)量方法

非接觸式檢測(cè)方法根據(jù)使用設(shè)備的不同分為線陣相機(jī)和激光雷達(dá)兩種方式。

線陣相機(jī)檢測(cè)：動(dòng)態(tài)檢測(cè)過程中其采樣間隔采用不大于200mm等間距進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)采樣；4臺(tái)線陣相機(jī)兩兩一組，每臺(tái)相機(jī)分別獲取接觸網(wǎng)位置狀態(tài)并以灰度值形態(tài)呈現(xiàn)，借助圖像識(shí)別、分析、處理等技術(shù)將相機(jī)獲取的灰度值還原為目標(biāo)所成像對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)，為一組的兩臺(tái)相機(jī)通過三角測(cè)量法，計(jì)算接觸網(wǎng)幾何參數(shù)，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)高精度檢測(cè)（幾何參數(shù)精度：±5mm），如圖2所示。

圖2 線陣相機(jī)檢測(cè)

雷達(dá)檢測(cè)：采用激光雷達(dá)來檢測(cè)拉出值及其導(dǎo)線高度等參數(shù)。激光雷達(dá)安裝于車頂上，測(cè)得激光雷達(dá)中心于車體頂面的中心的偏離值為C（大小區(qū)分方向性，一般規(guī)定左為負(fù)，右為正）。激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)為非接觸的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，通過連續(xù)發(fā)射激光束的方式對(duì)被測(cè)物體或背景進(jìn)行二維平面測(cè)量。激光雷達(dá)以角分辨率0.25°對(duì)背景做扇面掃描，得到以安裝平面為橫軸的距離輪廓曲線。安裝于車頂?shù)募す饫走_(dá)可以很容易的獲得包括接觸懸掛在內(nèi)的距離信息，由于激光雷達(dá)將超出測(cè)量范圍的距離設(shè)為FF，因而只要再加上距離、角度限定，便可獲得接觸懸掛的位置信息，從而獲得所需要的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)。激光雷達(dá)輸出數(shù)據(jù)格式為：每一個(gè)角度值對(duì)應(yīng)一個(gè)距離值。所以只要能判斷出哪個(gè)距離值或角度值是被測(cè)物體所產(chǎn)生的，即可能得到導(dǎo)高及計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的拉出值，如圖3所示。

非接觸檢測(cè)方式的優(yōu)點(diǎn)：精確度高、對(duì)拉出值的檢測(cè)不受接觸線平滑程度的影響。缺點(diǎn)在于在大霧、大雪、大雨能見度低的惡略條件下，由于波在傳播中中發(fā)生折射、反射，致使一些數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生較大的變化。當(dāng)檢測(cè)裝置在線路交叉密集的戰(zhàn)場(chǎng)等地方，會(huì)發(fā)生工作支和非支識(shí)別錯(cuò)誤。

圖3 雷達(dá)檢測(cè)

4 如何提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性

（1）檢測(cè)前及時(shí)做好線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的及時(shí)更新?；A(chǔ)數(shù)據(jù)管理人員時(shí)刻關(guān)注有關(guān)站改和新線開通的LKJ，將新公布的及時(shí)導(dǎo)入系統(tǒng)，避免桿號(hào)和公里標(biāo)混亂。

（2）研發(fā)部門應(yīng)該通過換算和選擇方式的變化，將非接觸式和接觸式的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行整合，做出一套集合兩種優(yōu)點(diǎn)、自動(dòng)智能篩選的新的計(jì)算軟件。

（3）加強(qiáng)檢測(cè)人員培訓(xùn)，使檢測(cè)人員能夠了解現(xiàn)場(chǎng)，了解各種技術(shù)參數(shù)及線路的導(dǎo)線的布置方式，發(fā)現(xiàn)缺陷分歧，能夠快速準(zhǔn)確的判定是否為系統(tǒng)誤判。

[1]蔡學(xué)敬，陳唐龍，牛大鵬.基于onuris線陣列CCD攝像技術(shù)的高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)[J].軌道交通，2007（5）：54～55.

[2]吳積欽，董昭德.鐵道部客運(yùn)專線接觸網(wǎng)培訓(xùn)教材[Z].成都：西南交通大學(xué)出版社，2007.

[3]于萬聚.接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)及檢測(cè)原理[M].北京：中國鐵道出版社，1990.

[4]張衛(wèi)華，沈志云.接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)研究[J].鐵道學(xué)報(bào)，1991（04）：26～33.

U225

A

1004-7344（2016）02-0070-02

2015-12-22

李加鑫（1986-），男，山東臨沂人，助理工程師，本科，從事鐵路供電管理工作。