李宏科

（鄭州鐵路局鄭州供電段綜合分析室，河南 鄭州 450000）

0 引 言

受自然因素及檢測因素的影響，接觸網(wǎng)在運(yùn)行中，其幾何參數(shù)及電氣參數(shù)會偏離原始設(shè)計參數(shù)，現(xiàn)有的檢測方式和檢測裝置，不能滿足接觸網(wǎng)弓網(wǎng)在運(yùn)行狀態(tài)下的檢測要求，要求不斷升級完善弓網(wǎng)動態(tài)檢測裝置及檢測方式，從根本上保障接觸網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性。對接觸網(wǎng)運(yùn)行中幾種常見的弓網(wǎng)缺陷進(jìn)行分析，繼而探究現(xiàn)存于接觸網(wǎng)弓網(wǎng)檢測工作中的缺點(diǎn)，探討車載接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測裝置（3C）技術(shù)及其應(yīng)用。

1 運(yùn)行狀態(tài)下接觸網(wǎng)常見弓網(wǎng)缺陷分析

由于接觸網(wǎng)多設(shè)置在露天環(huán)境下，且沒有備用設(shè)備，在持續(xù)運(yùn)行中，受到車體強(qiáng)烈震感及負(fù)荷電流加大等因素影響，接觸網(wǎng)的弓網(wǎng)參數(shù)會出現(xiàn)較大變化。結(jié)合接觸網(wǎng)幾何參數(shù)與電氣參數(shù)是實(shí)時變化的這一特征可歸納出接觸網(wǎng)運(yùn)行中多見的弓網(wǎng)缺陷有以下幾種。

1.1 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)

當(dāng)發(fā)生接觸硬點(diǎn)缺陷后，會出現(xiàn)機(jī)車受電弓離線的異樣。導(dǎo)線上出現(xiàn)硬點(diǎn)，會直接降低弓網(wǎng)間的實(shí)時接觸，當(dāng)電阻值處于逐漸增高的狀態(tài)時，離線這一瞬間動作發(fā)生的同時會有高溫電弧產(chǎn)生，一旦電弧燃燒，便會直接產(chǎn)生受電弓與接觸線接觸面電腐蝕的惡劣問題。有效的接觸面面積也會大幅縮減，無法提供給受電弓與接觸線正常的取流需求。在嚴(yán)重情況下，若硬點(diǎn)高溫產(chǎn)生電弧，會直接造成受電弓受損，接觸線被燒斷，繼而主供回路斷開，進(jìn)一步擴(kuò)大弓網(wǎng)事故的惡劣影響。

1.2 接觸網(wǎng)動態(tài)拉出值超標(biāo)

接觸網(wǎng)拉出值是接觸網(wǎng)參數(shù)組的重要組成部分。他既是接觸網(wǎng)懸掛的核心參數(shù)，也是受電弓的一項關(guān)鍵接觸參數(shù)。因此，當(dāng)這一數(shù)值超標(biāo)時，極易造成電力機(jī)車受電弓脫線故障，引發(fā)刮弓及鉆弓出現(xiàn)運(yùn)行障礙，損壞受電弓及接觸網(wǎng)懸掛，影響供電回路的正常運(yùn)行，導(dǎo)致列車無法順利運(yùn)行[1]。

1.3 線岔弓網(wǎng)故障

刮弓、打弓以及鉆弓故障皆屬于線岔弓網(wǎng)故障范疇。當(dāng)發(fā)生打弓故障后，整體電工都會受損，刮弓故障的發(fā)生會造成受電弓滑板的損壞，接觸網(wǎng)懸掛受損是由鉆弓故障直接導(dǎo)致的。在多種故障中，發(fā)生在線岔處的弓網(wǎng)故障危害最大，該故障會造成大型弓網(wǎng)事故的發(fā)生，具有危害接觸網(wǎng)程度嚴(yán)重及波及范圍大的特點(diǎn)，后續(xù)處理工作的難度也很大，列車無法在短時間內(nèi)順利運(yùn)行。

2 目前接觸網(wǎng)弓網(wǎng)檢測當(dāng)中尚存的可完善之處

接觸網(wǎng)在運(yùn)行時，要確保弓網(wǎng)的動態(tài)值符合相應(yīng)的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一旦超出界限值，便會造成嚴(yán)重的安全事件。深入研究接觸網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行中的動態(tài)參數(shù)技術(shù)檢測手段意義重大，是確保接觸網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵[2]。

2.1 對現(xiàn)有檢測設(shè)備的概括

2.1.1 冷滑動態(tài)檢測

冷滑動態(tài)檢測是在接觸網(wǎng)所有工作完成后，通過接觸網(wǎng)檢測車開展的實(shí)驗(yàn)檢測，這種檢測是在接觸網(wǎng)沒有通電情況下做的機(jī)械及幾何參數(shù)等動態(tài)性綜合檢測。

2.1.2 熱滑動態(tài)檢測

在開通接觸網(wǎng)送電后，分別于各不同的運(yùn)行速度條件下，以保持實(shí)時通電狀態(tài)為前提，經(jīng)接觸網(wǎng)檢測車對機(jī)械、幾何參數(shù)及電氣參數(shù)等進(jìn)行檢測。

2.1.3 高速弓網(wǎng)綜合檢測裝置

該裝置多用于高速綜合檢測，對投入運(yùn)行的高速鐵路以15天為一個周期，對幾何參數(shù)及電氣參數(shù)進(jìn)行綜合性的時速動態(tài)綜合檢測[3]。

DJJ-8接觸網(wǎng)激光檢測儀和接觸網(wǎng)檢測車，可實(shí)現(xiàn)對供電段及接觸網(wǎng)不受電情況下的動態(tài)與靜態(tài)綜合檢測。

2.2 潛存于接觸網(wǎng)弓網(wǎng)動態(tài)檢測中的不足

對接觸網(wǎng)弓網(wǎng)幾何參數(shù)的檢測尚有不完善之處。拉出值和線岔等皆為接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的范疇，與受電弓安全取流間有緊密聯(lián)系，若能加強(qiáng)參數(shù)檢測的有效性，將會獲得更好的效果。從當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)用看，不論是檢測方式還是檢測手段，都有很大的進(jìn)步空間。測距點(diǎn)選擇有差異，會使數(shù)據(jù)出現(xiàn)極大誤差。在確定接觸線的動態(tài)拉出值及線岔范圍時，要以實(shí)際運(yùn)行中受電弓的中心點(diǎn)，當(dāng)做唯一的標(biāo)準(zhǔn)測距點(diǎn)。從根本上看，之所以會發(fā)生動態(tài)拉出值超標(biāo)的情況，出現(xiàn)線岔部分公網(wǎng)故障，是因?yàn)闄z測方式不完善[4]。

接觸網(wǎng)弓網(wǎng)電氣參數(shù)存在檢測不完善問題。接觸網(wǎng)電氣參數(shù)包含燃弧時間、燃弧次數(shù)、線索溫度和燃弧率等，這些參數(shù)為接觸網(wǎng)電氣回路的完好與過載判斷提供參考借鑒。受目前檢測方式與檢測裝置不完善的制約，不能有效對實(shí)際運(yùn)行中的接觸網(wǎng)弓網(wǎng)電氣參數(shù)進(jìn)行檢測，無法保證電氣回路維持正常的運(yùn)行狀態(tài)。

接觸網(wǎng)弓網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中的實(shí)時監(jiān)控與檢測和運(yùn)行狀態(tài)的異常報警等，都是目前接觸網(wǎng)公網(wǎng)檢測中亟待改進(jìn)的地方。

3 3C技術(shù)的工作概況

將3C裝置安裝在處于運(yùn)行狀態(tài)的動車組和電力機(jī)車上，可實(shí)現(xiàn)高速鐵路弓網(wǎng)狀態(tài)的動態(tài)性檢測，獲得檢測結(jié)果數(shù)據(jù)后，將其用到對接觸網(wǎng)的狀態(tài)維修指導(dǎo)中去，保證接觸網(wǎng)維的品質(zhì)，為列車的安全運(yùn)行奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

3.1 3C裝置工作原理與功能作用

3.1.1 3C裝置的工作原理

借助紅外熱成像檢測技術(shù)的有效運(yùn)用，可實(shí)時掌握接觸網(wǎng)、受電弓和弓網(wǎng)三者間的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)全場溫度監(jiān)控。要重點(diǎn)監(jiān)控關(guān)鍵區(qū)域，對溫度變化進(jìn)行智能分析，得到因溫度異常變化而產(chǎn)生的報警分析。借助紅外熱成像數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)的采集，當(dāng)有超限數(shù)據(jù)時，便能進(jìn)行自動報警處理。GPS、慣性導(dǎo)航技術(shù)及無線傳輸技術(shù)等參與應(yīng)用，可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，以此?shù)據(jù)為支持，保證接觸網(wǎng)維修工作的順利進(jìn)行。

3.1.2 3C裝置的功能作用

自主發(fā)揮車輛的開始檢測和終止檢測兩個功能，并進(jìn)行局部、全景與定位信息等諸多數(shù)據(jù)的實(shí)時采集，提高接觸線高度和拉出值等接觸網(wǎng)動態(tài)幾何參數(shù)的測量效率，并對燃弧次數(shù)和燃弧時間等弓網(wǎng)受流的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量。

3.2 3C檢測裝置技術(shù)的相關(guān)運(yùn)用

3.2.1 紅外熱成像檢測技術(shù)

無論什么物體，當(dāng)其自身溫度要超出絕對零度時，就會向四周發(fā)出紅外輻射能量，而這一物體紅外輻射能量的大小，和其表面溫度有緊密聯(lián)系。在紅外熱成像檢測技術(shù)中，包含紅外探測器和光學(xué)成像物鏡的應(yīng)用，通過被測對象紅外輻射能量分布圖形的反映，可獲取紅外熱成像圖。

紅外熱成像技術(shù)的運(yùn)用可幫助掌握全場溫度變化情況。對于較易發(fā)生松動與出現(xiàn)接觸不良的錨段關(guān)節(jié)部位，如導(dǎo)線接頭部位、道岔、分段、分相部位、曲線區(qū)段及區(qū)間銜接部位等，實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)控，及時對溫度變化做出智能性分析，當(dāng)分析結(jié)果提示該溫度變化屬異常時，發(fā)出報警信號。

3.2.2 識別與處理技術(shù)

將紅外熱成像數(shù)據(jù)與可見光圖像數(shù)據(jù)中隱藏的特征與特殊信息摘選出來，如接觸線溫度顏色特征等，再將這些數(shù)據(jù)信息輸入計算機(jī)中，進(jìn)一步識別和處理圖像，通過動態(tài)幾何參數(shù)計算，若得到超限數(shù)據(jù)，則自動報警。

3.2.3 GPS與慣性導(dǎo)航技術(shù)

GPS全球定位和慣性導(dǎo)航的有效結(jié)合，能彌補(bǔ)單用GPS存在的局限性，室內(nèi)與長隧道等GPS不能進(jìn)入的領(lǐng)地，在慣性導(dǎo)航技術(shù)的幫助下可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用環(huán)境的開拓，支持車型系統(tǒng)的走行定位。

3.2.4 無線傳輸技術(shù)

無線傳輸技術(shù)的有效應(yīng)用，能實(shí)時傳輸所測得的缺陷數(shù)據(jù)，地面控制中心通過獲取的有效數(shù)據(jù)，為接觸網(wǎng)的維修提供有力的數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié) 論

綜上所訴，車載接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測裝置的技術(shù)手段較先進(jìn)，可進(jìn)行在線高速及高精準(zhǔn)度的接觸網(wǎng)動態(tài)檢測，通過提高定位精準(zhǔn)度，確保弓網(wǎng)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)合實(shí)際，3C裝置仍屬于初期探索階段，還需在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測效率。