訾晨凱

【摘要】本文主要分析了接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本檢測原理，地鐵線路接觸網(wǎng)檢測的需求特點，接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)于地鐵線路應(yīng)用的過程中面臨的難點，及可采用的一些改進措施，通過不斷的優(yōu)化提升，進一步提高接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的精度，及時、準(zhǔn)確的為地鐵接觸網(wǎng)專業(yè)日常檢修維護、應(yīng)急響應(yīng)等工作提供有力依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】地鐵;接觸網(wǎng);在線監(jiān)測;適配性研究;功能優(yōu)化;精度提升

目前在各大城市電氣化城市軌道交通系統(tǒng)中，大多采用接觸網(wǎng)系統(tǒng)提供車輛所需的電力，通過車輛上部的受電弓與接觸線的滑動接觸獲取電流，因此良好的弓網(wǎng)關(guān)系顯得尤為重要。接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)在線實時檢測，達到運營同步檢測的效果，為接觸網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有力支持。近年我國軌道交通行業(yè)發(fā)展迅速，高速鐵路運營規(guī)模位于世界前列，國內(nèi)高速鐵路供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)（6C）系統(tǒng)，技術(shù)日益完善，運用日漸成熟，但是地鐵線路與高速鐵路因線路狀況、定位安裝方式、運行速度、運營模式等差異，高速鐵路接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)與地鐵線路接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)無法完全完全適用，面臨著定位不準(zhǔn)確，無法滿足地鐵檢維要求，及數(shù)據(jù)傳輸不及時、缺陷標(biāo)準(zhǔn)要求多樣化等難點，為確保接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)有效服務(wù)地鐵運營，保障設(shè)備穩(wěn)定，則需要結(jié)合不同要求進行適當(dāng)優(yōu)化匹配，下面將會對此進行系統(tǒng)的研究分析。

1.數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式

接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式有文字信息、圖片信息、視頻信息，各有優(yōu)缺。文字信息方便快捷，對網(wǎng)絡(luò)要求低，流量消耗少，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生費用低，圖片和視頻信息對及時掌握現(xiàn)場情況具有巨大優(yōu)勢，但是受限于地鐵線路網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的穩(wěn)定性，如部分區(qū)段網(wǎng)絡(luò)較差可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)累積，影響后續(xù)傳輸，且高清圖片與視頻流量消耗較多，網(wǎng)絡(luò)運維費用相對較高，因此結(jié)合線路具體條件進行文字、圖片、視頻不同幀數(shù)重要信息的適當(dāng)截取呈現(xiàn)將會是較好的數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式。

2.數(shù)據(jù)傳輸

現(xiàn)在各類在線監(jiān)測產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸方式大致分為實時傳輸、延時傳輸及人工獲取，為保證發(fā)現(xiàn)故障信息的及時性，實時傳輸方式具有很大的優(yōu)越性，但同樣受限于地底空間阻隔及郊區(qū)線路地理位置偏遠(yuǎn)等因素影響，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率無法保障，為提高穩(wěn)定性，可通過專用的車輛網(wǎng)絡(luò)進行接觸網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸，但需要提前規(guī)劃，于車輛設(shè)計制造初期進行同步考慮，如后期在用電客車進行此相關(guān)功能改造則難度較大，且耗費高昂。人工從車輛獲取檢測信息需保證配置硬盤滿足數(shù)據(jù)儲存要求，且與延時傳輸方式一致，無法及時獲取相關(guān)信息，進而無法有效開展應(yīng)急處置，存在無法及時發(fā)現(xiàn)隱患，進而引發(fā)弓網(wǎng)事故的風(fēng)險。

數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)器可分為云服務(wù)器和自建服務(wù)器，云服務(wù)器可選擇自我搭建或租用，由于自我搭建云服務(wù)器初期耗費高昂，一般采用較少，租用服務(wù)器會產(chǎn)生一定的租用費用且由于服務(wù)器的歸屬問題，數(shù)據(jù)安全性面臨風(fēng)險較大，自建服務(wù)器相對安全性較高，且相對穩(wěn)定性強，數(shù)據(jù)存儲量大，可在系統(tǒng)設(shè)計安裝初期考慮預(yù)留空間，安裝于車輛上或車輛基地指定房間內(nèi)。因此可根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)具體運用需求結(jié)合后期運維模式適當(dāng)進行服務(wù)器選取。

3.定位功能

定位功能在接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)中十分重要，隨著車輛的行進，各項參數(shù)在不斷地變化，只有具有準(zhǔn)確的定位才能有效的識別缺陷，目前使用較多的有單獨里程檢測定位、基于線路里程數(shù)據(jù)庫的里程檢測定位和定位點識別定位等，里程檢測定位通過在車輛上安裝專用的速度傳感器或運用車輛的速度傳感器進行運行里程計算，單獨里程檢測定位只能顯示里程信息，不利于接觸網(wǎng)專業(yè)進行定位點確定，于地鐵運維內(nèi)有一定的弊端?；诰€路里程數(shù)據(jù)庫的里程檢測定位將檢測的里程信息再與線路里程數(shù)據(jù)庫進行比對，進而確定檢測點的位置，由于速度檢測的累積誤差、里程數(shù)據(jù)庫的誤差及兩者的實時匹配性誤差，可能導(dǎo)致定位誤差較大。定位點識別定位通過圖像識別確定支持定位裝置特征點，進而確定定位點，通過定位點的信息與線路里程數(shù)據(jù)庫定位點進行匹配，進而確定車輛位置。

為提高定位精度可采用一些定位校準(zhǔn)措施，較為常用的為采用電子標(biāo)簽校準(zhǔn)，采用RFID電子標(biāo)簽與RFID閱讀器，通過在固定距離的接觸網(wǎng)支柱或者是沿線隧道結(jié)構(gòu)等部位安裝一定的RFID電子標(biāo)簽，通過車底安裝的RFID閱讀器識別線路上相應(yīng)的電子標(biāo)簽，并和數(shù)據(jù)庫內(nèi)里程匹配得到實際里程，具有一定提高精度的作用。另外，可采用錨段關(guān)節(jié)、線岔、剛?cè)徇^渡等特殊部位與一般接觸線布置的差異性進行定位校準(zhǔn)，通過將剛?cè)峤佑|線轉(zhuǎn)換，錨段關(guān)節(jié)處單雙接觸線變換等信息與里程庫特殊點進行關(guān)聯(lián)，作為校正點。為達到要求的精度，可通過多種定位方式共用及多種校正措施共用，如定位點處支持定位裝置特征點圖像識別與里程檢測共用，進行相互匹配校準(zhǔn)等也是有效的提高定位精度的方法，進而實現(xiàn)定位功能的進一步優(yōu)化。

4.參數(shù)檢測

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測有接觸式與非接觸式檢測，目前接觸式檢測因弊端較多幾乎不采用，非接觸式檢測主要通過激光發(fā)射器與相機的一定合理布置，通過三角測量法進行圖像采樣，部分采用雷達測距的原理實現(xiàn)非接觸式檢測，但相對激光器其穩(wěn)定性與精度均較差。通過提高相機采樣頻率，采用更高質(zhì)量的相機，可進一步提高非接觸式測量準(zhǔn)確性。通過在車底安裝補償器，對車輛振動導(dǎo)致的誤差進行補償計算，可大大提高測量精度，減少外部因素引起的相機采樣誤差，可實現(xiàn)的測量參數(shù)有導(dǎo)高、拉出值、接觸線坡度、雙接觸線間距等。磨耗功能通過相機識別接觸線輪廓，進行磨損面計算，進而得到磨損量，與幾何參數(shù)檢測功能原理基本相似。

弓網(wǎng)接觸部位溫度監(jiān)測可通過紅外相機實時進行，溫度升高大多由弓網(wǎng)短時離線，硬點沖擊等引起，通常伴隨有燃弧產(chǎn)生，弓網(wǎng)燃弧大多采用紫外相機進行檢測，通過測量燃弧面積或計算燃弧持續(xù)時長進而區(qū)分嚴(yán)重程度。與幾何參數(shù)檢測一致，通過提高相機采樣頻率，采用像素更高，質(zhì)量更好的采樣相機，可大大提高檢測識別精度。

5.超限設(shè)置

在線監(jiān)測系統(tǒng)為實時展現(xiàn)超限數(shù)據(jù)，需提前進行系統(tǒng)內(nèi)超限參數(shù)設(shè)置，以達到“實時對比，實時報警”的功能，根據(jù)接觸網(wǎng)專業(yè)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可設(shè)置初級的超限參數(shù)要求，但由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，車輛運行軌跡多變，系統(tǒng)檢測各環(huán)節(jié)、各項目誤差較多，動態(tài)檢測與靜態(tài)檢測的差異性等，易導(dǎo)致超限信息大量出現(xiàn)，造成數(shù)據(jù)傳輸累積，網(wǎng)絡(luò)卡死等，嚴(yán)重影響系統(tǒng)正常使用。

為解決超限參數(shù)設(shè)置與現(xiàn)場差異較大，海量超限信息出現(xiàn)的問題，可針對超限閾值進行不斷修訂，依據(jù)各檢測項目周期性累積的檢測數(shù)據(jù)進行分級，按照數(shù)據(jù)分布劃定比率范圍，運用檢測數(shù)據(jù)結(jié)合固定的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，進行綜合比對，設(shè)置超限范圍，后期運用中隨著前期缺陷設(shè)備調(diào)整處置后超限信息不斷減少，可相應(yīng)提高超限參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不斷逼近理想技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)值要求，達到系統(tǒng)運用與功能提升雙收益。

6.小結(jié)

針對接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理解析及于地鐵電客車安裝應(yīng)用時經(jīng)常出現(xiàn)的定位不準(zhǔn)、數(shù)據(jù)傳輸、檢測誤差大、超限參數(shù)設(shè)置等難點的探討及應(yīng)對方法研究，可多方面提升接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能，提高各項數(shù)據(jù)的檢測精度，提高其于地鐵行業(yè)的適用性，進一步服務(wù)于地鐵接觸網(wǎng)的良好運行。

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