夏煜基

摘要：鐵路接觸網(wǎng)安全，特別是對于接觸網(wǎng)的防風安全，對保障鐵路人身與財產(chǎn)安全至關(guān)重要，必須重視接觸網(wǎng)防風安全問題。因此，為風區(qū)惡劣氣候為背景，探究對接觸網(wǎng)偏移量檢測技術(shù)方法，通過對比分析不同的檢測方法為風區(qū)電氣化鐵道接觸網(wǎng)設(shè)計提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；接觸網(wǎng)供電；風偏；檢測引言

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.33.091

1前言

我國鐵路運營線路長，途徑地域廣，高速鐵路列車運行在不同的環(huán)境下，受到不同風向、風速大小的脈動風沖擊，接觸線索產(chǎn)生振動或舞動，或者出現(xiàn)大幅度擺渡，這對于列車行駛安全造成巨大沖擊，嚴重時導致弓網(wǎng)離線、刮弓和鉆弓等事故。在我國西北地區(qū)，例如蘭新線，惡劣大風對鐵路設(shè)施造成巨大損害，同時嚴重影響電氣化線路行車安全。

接觸網(wǎng)為高速電氣化鐵路提供了動力支持，由于其特殊的作用，畢竟降低接觸網(wǎng)的事故發(fā)生率，加強對接觸網(wǎng)的檢測，接觸網(wǎng)檢測原理可分為接觸式測量和非接觸式測量方法。國外等國家依據(jù)其不同的鐵路運行特點與運行環(huán)境，在大量接觸網(wǎng)檢測技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，形成各有特色的檢測方式。在接觸式檢測系統(tǒng)，多數(shù)的檢測方式借鑒于德國的檢測系統(tǒng)。非接觸式檢測系統(tǒng)中，典型的非接觸式檢測方法有超聲波測量法、激光掃描法和機器視覺檢測法。我國的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)發(fā)展較晚，通過借鑒德國的檢測技術(shù)，以我國鐵路運行特征出發(fā)，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)與監(jiān)測平臺的信息交換將接觸線拉出值及高度參數(shù)實時顯示于用戶界面。

本文重點對比兩種檢測方式——位移量及扭轉(zhuǎn)角檢測，分析兩種檢測方法的原理、手段、特性以及適用范圍，為尋找適合不同運行環(huán)境，高性價比的檢測方式提供參考。

2位移量檢測方法可行性分析

2.1拉線式位移傳感器檢測方法

電氣化鐵路系統(tǒng)中應(yīng)用拉線式位移檢測方法較多，通過圖1可知，外界環(huán)境對傳感器接觸探頭產(chǎn)生機械位移，通過傳感器內(nèi)部的函數(shù)關(guān)系，在傳感器輸出端產(chǎn)生電壓或者電流輸出，將檢測結(jié)果進行傳輸，這種檢測方式原理簡單與設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，同時對檢測裝置的要求也較低，因此使用范圍較廣，應(yīng)用領(lǐng)域也較多。但是在大風環(huán)境下，特別是極短惡劣的風沙環(huán)境下，傳感器的檢測精度不高，傳感器絕緣性降低，同時量程也受到考驗；電位式傳感器易磨損、分辨力差、高頻特性差，對周邊環(huán)境的抗電磁干擾特性較弱，這都影響其在風區(qū)使用的可靠性與可行性。

2.2雷達測距檢測方法

雷達測距在日常生活中應(yīng)用較為廣泛和成熟，雷達內(nèi)部裝有發(fā)射器與接收天線，接收天線接收發(fā)射器發(fā)出的電磁波信號，通過內(nèi)部處理器計算出雷達與目標的記錄。雷達技術(shù)可以實現(xiàn)檢測的全時性，無論白天或者黑夜，實現(xiàn)檢測的全天性，無論云、雨和霧等氣候的變化，是一種成熟的技術(shù)；同時，雷達技術(shù)的應(yīng)用成本較高，一般需要多臺設(shè)備同時運行，在大風環(huán)境下易受到電磁波信號的感染，其測量結(jié)果的可靠性與準確性大大降低。

2.3激光測距檢測方法

激光測距原理如圖2所示，檢測方式與雷達系統(tǒng)類似，不同點在于激光較電磁波信號具有更高的準確性與可靠性，通過檢測反射得到的激光信號，可以迅速、準確的得知目標所在位置；激光檢測裝置一般體積較小，實現(xiàn)簡單，在長距離應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用較多，在電氣化鐵路領(lǐng)域中，檢測目標多為圓形小截面的接觸線索，同時大風對激光信號的傳輸與接收造成一定的影響，這將大大降低檢測結(jié)果的準確性，因此激光檢測方式在風偏運動狀態(tài)下的可行性較低。

2.4計算機視覺檢測方法

計算機視覺技術(shù)可以實現(xiàn)檢測龐大數(shù)據(jù)的迅速處理與傳輸，實現(xiàn)二維圖像提取三維環(huán)境信息，并以此判斷出目標的幾何信息，伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展與城市，計算機視覺技術(shù)的檢測速度與精度大幅度提升，應(yīng)用范圍也在不斷擴大，稱為位移量檢測技術(shù)中頗具發(fā)展?jié)摿εc前景的技術(shù)。計算機視覺技術(shù)的檢測入口為高清相機，計算機可以實現(xiàn)對相機拍攝的圖像進行迅速處理，通過圖像分離、分割等技術(shù)，將圖像中的信息進行數(shù)據(jù)化處理，變化為人們需要的距離、位移、形狀和速度等信息；伴隨紅外攝像技術(shù)發(fā)展，計算機視覺檢測方法受環(huán)境變化的干擾大大降低，滿足檢測需求；通過對信息處理技術(shù)的改進，單臺相機能夠檢測多目標信息，大大降低的應(yīng)用成本；圖形信號本身具有高精度等信息，使得計算機技術(shù)可以在惡劣的環(huán)境下得到精確地檢測結(jié)果。

3旋轉(zhuǎn)角度檢測方法可行性分析

3.1自準直儀法

自準直儀利用光學反射原理對目標進行檢測。首先，自準直儀將僅占一個刻度的圖像以平行光朿進行投射，圖形在傳輸過程中遇到反射鏡，反射鏡位置作為測量參考量，反射鏡與光軸的不同角度的變化，通過光學原理，均以反射得到的圖形的位置進行體現(xiàn)，并以此可以得帶兩個位置之間的夾角，即測量結(jié)果，以此自準直儀是一種精密的小角度測量測量儀器。在電氣化鐵路中，自準直儀廣泛應(yīng)用在平整度測量或者精確定位工作中，但是在惡劣的風沙環(huán)境下，檢測使用的背景光位置、空氣擾動等干擾因素增大，對于這種精確檢測方式的檢測精度帶來嚴峻考驗；同時，在這種環(huán)境下安裝高精度的檢測裝置，并位置高精度的檢測位置是具有很大難度的，這將大大提高設(shè)備的使用成本。

3.2激光小角度干涉儀法

激光小角度干涉儀測量原理如圖3所示，這是利用三角正弦原理的一種檢測方法。激光發(fā)射器發(fā)射出同一束激光，分光鏡將這束激光進行垂直分離，一路射向參考鏡，另一路射向角錐棱鏡進行折射，通過計算兩束光線的偏差位移，根據(jù)正弦原理可計算處被測角度值。

3.3計算機視覺檢測法

計算機視覺檢測進行旋轉(zhuǎn)角度的檢測原理不同于進行位移量檢測方式，在進行旋轉(zhuǎn)角度測量時以光學為基礎(chǔ)，融合了計算機技術(shù)、激光技術(shù)、電子學和圖像處理技術(shù)等現(xiàn)代科學技術(shù)。檢測原理如圖4所示，計算機獲取檢測相機拍攝的目標圖像，對目標圖像進行不同時刻的特征信息處理，提取特征點，進行幾何信息處理，并通過進行參考空間的信息對比得到目標不同時刻的轉(zhuǎn)動角。計算機視覺檢測的檢測角度與精度均比自準直儀法和激光小角度干涉儀法較高，同時由于計算機檢測技術(shù)自有信息量豐富、環(huán)境適應(yīng)能力強等有點，使得計算機檢測技術(shù)得到高度的重視。endprint

4結(jié)論

惡劣風沙環(huán)境下，電氣化鐵路接觸網(wǎng)接觸線索的水平、抬升位移及扭轉(zhuǎn)等信息等對于鐵路安全至關(guān)重要，對位移檢測必須采用目前較為成熟的檢測方法；對于扭轉(zhuǎn)幾何參數(shù)，由于檢測目標的特殊性與不規(guī)則性，選取應(yīng)既具備足夠檢測精度，又能適應(yīng)現(xiàn)場惡劣風沙環(huán)境的高性價比檢測方法。對不同檢測方法的剖析，為風區(qū)電氣化鐵道接觸網(wǎng)設(shè)計提供依據(jù)合理的旋轉(zhuǎn)檢測方法，為電氣化鐵路安全的提升提高參考。

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