程小科

摘 要：介紹了接觸網(wǎng)在線檢測系統(tǒng)的主要設(shè)備組成、主要功能，及檢測原理，結(jié)合重慶地鐵接觸網(wǎng)在線檢測實(shí)例對其主要功能、應(yīng)用情況、數(shù)據(jù)分析等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對接觸網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng);在線檢測;原理;應(yīng)用

中圖分類號：U225 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）12-0154-02

0 引言

隨著城市軌道在全國的快速發(fā)展，接觸網(wǎng)作為地鐵列車唯一的供電設(shè)備，其供電可靠性和穩(wěn)定性直接影響地鐵列車的行車安全，對接觸網(wǎng)加強(qiáng)檢測、維護(hù)顯得尤為重要，由此，接觸網(wǎng)在線檢測系統(tǒng)孕育而生。接觸網(wǎng)在線檢測主要是將線陣檢測相機(jī)、紫外燃弧相機(jī)等非接觸式檢測設(shè)備集成安裝于運(yùn)營電客車上進(jìn)行弓網(wǎng)動態(tài)檢測。該系統(tǒng)集接觸網(wǎng)巡視、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測、弓網(wǎng)燃弧檢測等功能于一體，實(shí)時檢測接觸網(wǎng)狀態(tài)，相較于傳統(tǒng)的檢測方式，在線檢測解決了人工靜態(tài)檢測時效性較差、精度較低、效率較低等問題，克服了接觸網(wǎng)檢測車無法檢測弓網(wǎng)燃弧的弊端，且在線檢測不受檢修時間限制，是較為理想的接觸網(wǎng)檢測工具。

1 接觸網(wǎng)在線檢測的主要功能及其原理

接觸網(wǎng)在線檢測系統(tǒng)檢測內(nèi)容包括接觸線高度、接觸線動態(tài)拉出值、弓網(wǎng)硬點(diǎn)、弓網(wǎng)接觸力、弓網(wǎng)離線燃弧、機(jī)車速度，機(jī)車位置定位等參數(shù)。接觸網(wǎng)在線檢測系統(tǒng)是一套完整的檢測體系，整套系統(tǒng)中各個檢測模塊雖各自獨(dú)立檢測，系統(tǒng)輸出檢測數(shù)據(jù)是通過對各個模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，各個模塊檢測參數(shù)相互對應(yīng)。

1.1 接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測量

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測量利用非接觸式測量原理。利用雙目線陣主動視覺測量技術(shù)，將兩臺線陣相機(jī)和激光發(fā)射器進(jìn)行空間組合，激光發(fā)射器發(fā)射直線結(jié)構(gòu)光，與接觸線相交后形成包括接觸線輪廓結(jié)構(gòu)信息的激光光條，兩臺線陣相機(jī)的公共視角和激光平面覆蓋接觸網(wǎng)的導(dǎo)高和拉出值波動范圍，兩臺線陣相機(jī)從不同的角度獲取接觸線激光光條圖像。由于兩臺線陣相機(jī)拍攝角度不同，激光反射光條在兩臺線陣相機(jī)中所成圖像產(chǎn)生視差，將該視差與兩臺線陣相機(jī)內(nèi)外部參數(shù)結(jié)合，利用三角檢測原理，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)導(dǎo)高和拉出值的測量。

1.2 弓網(wǎng)燃弧檢測

接觸網(wǎng)燃弧檢測是基于紫外光檢測原理。主要是在車頂加裝一組燃弧檢測裝置，紫外線的波段為10-400nm，其中燃弧現(xiàn)象產(chǎn)生的波段集中在280-400nm波段，而太陽光接近地面部分的紫外線波段因?yàn)榇髿獬粞鯇拥脑颍苌儆行∮?80nm的紫外線波段。因此選擇特定日盲區(qū)紫外線波段作為燃弧檢測特征量，構(gòu)建燃弧檢測系統(tǒng)。利用特殊的光學(xué)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)燃弧特征量的采集和提取，同時將采取紫外光通過特殊光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，信號處理模塊通過對電信號的處理上傳到上位機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燃弧現(xiàn)象的采集和記錄。

1.3 測速定位

機(jī)車測速定位系統(tǒng)采用多傳感器信息融合測速定位原理。檢測設(shè)備包括多普勒測速雷達(dá)、脈沖轉(zhuǎn)速傳感器以及應(yīng)答器和REID電子標(biāo)簽。其作為弓網(wǎng)在線檢測系統(tǒng)的保障，是確保弓網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)，必須做到絕對精準(zhǔn)測量。多普勒測速雷達(dá)傳感器安裝于機(jī)車底部，通過向軌面發(fā)射和接受電磁波，利用多普勒效應(yīng)計(jì)算機(jī)車瞬時速度;脈沖轉(zhuǎn)速傳感器與機(jī)車車輪同軸，通過統(tǒng)計(jì)車輪轉(zhuǎn)動次數(shù)，計(jì)算機(jī)車瞬時速度;應(yīng)答器和REID電子標(biāo)簽主要用于對機(jī)車偏移位置的修正。

1.4 車體振動補(bǔ)償

接觸網(wǎng)在線檢測系統(tǒng)中非接觸式檢測均以機(jī)車車體作為固定參考點(diǎn)，而機(jī)車在行駛過程中存在隨機(jī)的多自由度振動現(xiàn)象，其中以橫向搖擺振動為主，影響非接觸式測量的結(jié)果。因此機(jī)車需要加裝一組橫向振動補(bǔ)償器，分別安裝在車體地面兩側(cè)，振動補(bǔ)償裝置由兩套激光掃描雷達(dá)組成，在機(jī)車行駛過程中分別掃描左右兩側(cè)鋼軌，實(shí)現(xiàn)記錄車體相對于左右兩側(cè)鋼軌距離和角度，從而將數(shù)據(jù)傳輸至檢測系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到對振動補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

2 接觸網(wǎng)在線檢測裝置應(yīng)用實(shí)例

重慶地鐵六號線電客車安裝了一套接觸網(wǎng)在線檢測裝置，該套裝置主要功能檢測接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、磨耗、燃弧等，檢測設(shè)備主機(jī)安裝于電客車車廂內(nèi)。檢測時，通過筆記本電腦與檢測主機(jī)無線連接后，運(yùn)行檢測軟件進(jìn)行檢測操作。

2.1 軟件分析系統(tǒng)過濾誤報(bào)及誤識別

（1）可調(diào)整支柱位置，修正定位誤差。目前傳統(tǒng)網(wǎng)檢車定位通過數(shù)據(jù)庫以及電子標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)，實(shí)際位置與檢測數(shù)據(jù)上的位置存在偏差且不能修正;在線檢測系統(tǒng)提供定位修正功能，數(shù)據(jù)圖像來源于實(shí)際檢測，通過參考圖像支柱的位置來進(jìn)行修正，修正后能夠達(dá)到精確定位的程度，數(shù)據(jù)會隨之更新。

（2）檢測曲線、圖像同步處理，方便對照分析查看。數(shù)據(jù)表、曲線圖、監(jiān)控圖像、檢測圖像，這4個模塊中的位置是相關(guān)聯(lián)的，在其中模塊中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備問題，都可以快速切換到其它模塊，進(jìn)一步確認(rèn)情況，判斷設(shè)備狀況。

（3）顏色標(biāo)記實(shí)際測量位置，剔除誤報(bào)數(shù)據(jù)。在檢測數(shù)據(jù)中，難免存在誤報(bào)數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)以不同的顏色標(biāo)注檢測的位置區(qū)域，是否檢測到接觸線上，以便分析人員能快速分辨，排除誤報(bào)數(shù)據(jù)，缺陷問題的查找確認(rèn)更加高效。

2.2 接觸線磨耗動態(tài)管控

接觸網(wǎng)在線檢測裝置對全線接觸線的磨耗余量進(jìn)行記錄，可實(shí)時對異常磨耗區(qū)段進(jìn)行檢測分析，突破了以往只能靠檢測人員在停電期間進(jìn)行固定區(qū)段人工檢測的弊端，大量減少了檢測時間，提高了磨耗檢測的效率和精度。一般對全線檢測到磨耗余量小于10mm的區(qū)段，需進(jìn)行重點(diǎn)記錄分析。

2.3 結(jié)合拉出值分布與受電弓滑板磨耗情況分析弓網(wǎng)匹配關(guān)系

根據(jù)接觸網(wǎng)在線檢測裝置檢測的大量拉出值數(shù)據(jù)，可分運(yùn)營交路繪制全線拉出值的分布情況，檢測結(jié)果見圖1。結(jié)合受電弓實(shí)際磨損狀況，展開弓網(wǎng)關(guān)系的深度分析，必要時，可根據(jù)碳滑板磨耗情況對接觸網(wǎng)拉出值分布進(jìn)行整體調(diào)整，保證碳滑板磨耗均勻，見圖2，對接觸網(wǎng)平面布置的驗(yàn)證及提升受電弓碳滑板壽命起著重要作用。

2.4 通過燃弧檢測改善弓網(wǎng)關(guān)系

燃弧檢測是通過紫外檢測傳感器檢測，曲線圖上表示為紅點(diǎn)，每個紅點(diǎn)即為一次檢測到的燃弧，以毫秒時間量化燃弧大小，并額外并提供波形工具分析傳感器檢測到的燃弧數(shù)值情況，同時可查看燃弧影像，運(yùn)營部門根據(jù)燃弧的等級及位置信息，適時對接觸網(wǎng)進(jìn)行檢查、調(diào)整，改善弓網(wǎng)受流質(zhì)量。

3 結(jié)論

（1）軌道交通接觸網(wǎng)在線檢測裝置利用運(yùn)營時間進(jìn)行動態(tài)檢測，極大程度地提高了測量的效率，節(jié)約了人力及時間。（2）軌道交通接觸網(wǎng)在線檢測裝置可有效監(jiān)控弓網(wǎng)磨耗的趨勢，對接觸線換線閾值的管控提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時，為接觸網(wǎng)異常磨耗的分析提供了數(shù)據(jù)保障。（3）軌道交通接觸網(wǎng)在線檢測裝置可有效監(jiān)控弓網(wǎng)燃弧，通過對弓網(wǎng)燃弧率指標(biāo)的管控達(dá)到提升弓網(wǎng)受流質(zhì)量的目的，對弓網(wǎng)配合關(guān)系的改善具有重要的作用。

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