武軼

摘要：在鐵路電氣化運行的過程中，接觸網(wǎng)是保證鐵路供電安全的重要裝置。在特殊的運行環(huán)境中，鐵路接觸網(wǎng)容易受外界因素影響，需要通過加強監(jiān)測保證鐵路供電的可靠性。但從實際情況來看，鐵路接觸網(wǎng)監(jiān)測依然存在較多問題。因此，還應(yīng)加強基于鐵路電氣化的接觸網(wǎng)監(jiān)測方案研究，以便采取有效措施加強接觸網(wǎng)的運行管理。

關(guān)鍵詞：鐵路電氣化;接觸網(wǎng)監(jiān)測;方案研究

中圖分類號：U226?????文獻標識碼：A

引言

為了保證線路通暢及機車的正常運行，需確保接觸網(wǎng)處于安全狀態(tài)。電氣化鐵路接觸網(wǎng)監(jiān)測對于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的安全是一個必備不可少的安全系統(tǒng)。我們在設(shè)計監(jiān)測方案時首先要了解其監(jiān)測的要求，再從分系統(tǒng)出發(fā)進行研究才能做好接觸網(wǎng)監(jiān)測方案。

1鐵路接觸網(wǎng)監(jiān)測問題分析

鐵路接觸網(wǎng)是鐵路沿線上空架設(shè)的輸電線路，負責向鐵路運行機車供電。從結(jié)構(gòu)上來看，接觸網(wǎng)包含接觸懸掛、定位裝置、基礎(chǔ)和支持裝置等部分。長期處于風吹、日曬、雨淋的工作條件下，導(dǎo)致接觸網(wǎng)零部件容易發(fā)生氧化腐蝕或連接頭松動問題，在這些外界因素影響下，個別部位容易發(fā)生過熱情況，嚴重時將導(dǎo)致供電中斷，造成列車停運事故的發(fā)生。在鐵路電氣化發(fā)展背景下，為保證鐵路供電安全，鐵路接觸網(wǎng)斷線監(jiān)測技術(shù)得到了應(yīng)用。但就目前來看，多數(shù)技術(shù)的運用仍然存在一定的問題，無法滿足鐵路電氣化安全運行要求。在接觸網(wǎng)斷線監(jiān)測方面，接觸網(wǎng)故障測距系統(tǒng)得到了應(yīng)用，能夠通過監(jiān)測電壓、電流變化進行接觸網(wǎng)故障點大致位置的測量，但無法對具體故障進行判斷，僅能作為輔助監(jiān)測手段[1]。采用激光測距裝置，可以通過監(jiān)測接觸網(wǎng)補償系統(tǒng)墜砣B值變化進行故障監(jiān)測，并且能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲。但采用該技術(shù)設(shè)備復(fù)雜，需要產(chǎn)生較大能耗，在棘輪補償裝置中使用時無法獲得明顯數(shù)值變化，在采用彈簧補償裝置時沒有墜砣B值可供檢測。此外，采用在接觸懸掛下錨終端的張力在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)接觸網(wǎng)故障快速查找，并利用GSM 網(wǎng)進行預(yù)警發(fā)布，實現(xiàn)方法簡單，能耗較低，可以根據(jù)張力變化對接觸網(wǎng)故障進行判斷。但受安裝位置限制，系統(tǒng)無法進行接觸網(wǎng)全面監(jiān)測，并且在安裝和檢修時需要將接觸網(wǎng)進行停電。因此從總體上來看，鐵路接觸網(wǎng)采用的監(jiān)測裝置較多，但各自存在一定缺陷，需要實現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用才能為接觸網(wǎng)故障搶修提供科學(xué)指導(dǎo)，滿足鐵路電氣化發(fā)展需要。

2基于鐵路電氣化的接觸網(wǎng)監(jiān)測方案

2.1系統(tǒng)工作原理

受電弓接觸網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由多個監(jiān)控點構(gòu)成，這些監(jiān)控點可以構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。每個監(jiān)控點由監(jiān)控前端設(shè)備和控制中心設(shè)備構(gòu)成。每個監(jiān)控點在前端裝設(shè)1 臺高分辨率的攝像機對過往機車的弓網(wǎng)系統(tǒng)進行圖像采集，當安裝在攝像機前的電磁感應(yīng)式傳感器檢測到列車駛近時產(chǎn)生觸發(fā)信號， 觸發(fā)攝像機自動攝取機車弓網(wǎng)系統(tǒng)的圖像。采集到的圖像經(jīng)傳輸系統(tǒng)傳送給控制中心的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。圖像分析系統(tǒng)對攝像機拍攝的圖像進行預(yù)處理，如發(fā)現(xiàn)受電弓有異?？闪⒓刺峁┊惓缶?，提示維護人員采取措施，以保證設(shè)備安全，從而有效預(yù)防弓網(wǎng)事故的發(fā)生?？刂浦行牡挠嬎銠C系統(tǒng)還具有數(shù)字硬盤錄像、回放、檢索等功能。為獲取清晰的圖像，攝像機還配置電動可變鏡頭和電動可變光圈，相關(guān)人員可以通過數(shù)字控制技術(shù)遠距離對攝像機進行多種操作，如控制攝像機鏡頭的拉伸、光圈大小的設(shè)定以及系統(tǒng)的其它工作狀態(tài)的設(shè)定等。為保證系統(tǒng)的正常、可靠工作，實現(xiàn)控制中心對監(jiān)控前端相應(yīng)設(shè)備的監(jiān)控，在監(jiān)控前端還設(shè)有數(shù)字指令解碼器、補充光源與快門同步、圖像數(shù)據(jù)接口電路等諸多輔助裝置。

2.2車輛報警子系統(tǒng)

車輛報警子系統(tǒng)采用了電磁感應(yīng)式傳感器， 它由發(fā)射和接收2 部分組成，接收部分和發(fā)射部分分別安裝在同一根鋼軌的內(nèi)外兩側(cè)，形成一個磁場。當列車通過時，車輪切割磁力線，產(chǎn)生電流，從而檢測到列車的到來，輸出報警信號。電磁感應(yīng)式傳感器施工安裝簡單，維護很方便。電磁感應(yīng)式傳感器安裝在監(jiān)控點前方一段距離，當檢測到列車時，啟動攝像系統(tǒng)開始拍攝，當列車尾端離開監(jiān)控區(qū)域后關(guān)閉攝像系統(tǒng)。電磁感應(yīng)傳感器輸出開關(guān)信號，開關(guān)信號接入網(wǎng)絡(luò)攝像機的I/O口，來觸發(fā)攝像機的開啟或關(guān)閉。

2.3圖像獲取

攝像子系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)攝像機、電動三可變自動光圈鏡頭、攝像機防護罩、電動云臺及支架和解碼器。網(wǎng)絡(luò)攝像機是集視頻壓縮技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)等多種先進技術(shù)于一體的數(shù)字攝像設(shè)備，它把視頻壓縮和處理功能集中到一個體積很小的設(shè)備內(nèi)，這樣網(wǎng)絡(luò)數(shù)字攝像機可將模擬信號轉(zhuǎn)換為基于TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)標準的數(shù)據(jù)包，通過RJ45 接口直接輸送到網(wǎng)絡(luò)上。相對于傳統(tǒng)的模擬攝像機加編碼器的方案，它有以下優(yōu)點：安裝施工非常方便，便于維護;1 臺計算機相當于網(wǎng)絡(luò)上的1 個計算機結(jié)點，在中心通過網(wǎng)絡(luò)即可對攝像機的畫面大小，壓縮格式等參數(shù)進行設(shè)置和鏡頭焦距光圈的調(diào)節(jié);實時播放的畫面和錄像回放的畫面是同等質(zhì)量的， 解決了模擬攝像機實時播放清晰，但回放因壓縮編解碼造成錄像質(zhì)量下降的問題。網(wǎng)絡(luò)攝像機代表了今后監(jiān)控數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向。攝像機裝入護罩后安裝在云臺上，云臺是承載攝像機進行水平和垂直兩個方向轉(zhuǎn)動的裝置。解碼器安裝在云臺附近，接收從綜合控制器轉(zhuǎn)發(fā)來自中心的控制命令，解碼后以特定的電壓控制電動云臺、電動可變鏡頭、室外防護罩等。

2.4系統(tǒng)控制

在系統(tǒng)控制方面，控制中心計算機具有數(shù)字管理功能，能夠利用數(shù)字控制技術(shù)對攝像機進行遠距離操作，結(jié)合監(jiān)測需要進行攝像機狀態(tài)的設(shè)定，保證攝像機可靠工作。采用計算機數(shù)字錄像、回放等功能，可以實現(xiàn)錄像預(yù)處理，并通過監(jiān)視器提供拍攝得到的畫面。根據(jù)畫面，可以確定監(jiān)控點的弓網(wǎng)狀況，從而及時發(fā)現(xiàn)和排除故障。在硬盤錄像過程中，系統(tǒng)將實現(xiàn)循環(huán)保存，即利用剛錄制的文件對時間較早的文件進行覆蓋。在對視頻數(shù)據(jù)進行檢索時，利用檢索功能可以進行時間、地點等內(nèi)容的設(shè)置，從而使檢索得到的數(shù)據(jù)達到用戶要求。針對用戶指定的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)永久性保護，因此能夠滿足接觸網(wǎng)故障分析要求。

3關(guān)鍵技術(shù)

實際采用該方案，需要保證監(jiān)測數(shù)據(jù)和圖像能夠及時傳輸至控制中心，以便利用系統(tǒng)對接觸網(wǎng)進行實時準確監(jiān)測。在監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸方面，需要利用基于TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)標準將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，然后利用RJ45 接口將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)上。在圖像傳輸方面，采用視頻監(jiān)測技術(shù)需實現(xiàn)實時視頻監(jiān)測，確保系統(tǒng)問題能夠得到準確發(fā)現(xiàn)。實際在技術(shù)應(yīng)用時，需要保證圖像拍攝質(zhì)量，完成清晰、穩(wěn)定圖像的選取。結(jié)合這一要求，需要加強攝像機的選擇，確保其擁有較寬動態(tài)范圍和較高分辨率。而攝像機容易受光照和氣候的影響，所以需要實現(xiàn)溫度和光照補償，確保攝像機使用達到環(huán)境要求，能夠?qū)崿F(xiàn)控制命令數(shù)據(jù)的準確傳輸。在帶寬足夠的情況下，圖像可以得到可靠傳輸，避免圖像失真問題的發(fā)生。

結(jié)束語

在鐵路電氣化發(fā)展的過程中，設(shè)置多個監(jiān)測點對接觸網(wǎng)進行監(jiān)測，還要實現(xiàn)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，利用統(tǒng)一控制中心實現(xiàn)各種監(jiān)控前端設(shè)備的控制，以便及時發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)故障。采用觸發(fā)攝像機，能夠?qū)崿F(xiàn)異常圖像采集，為人員實現(xiàn)故障搶修提供數(shù)據(jù)依據(jù)，則能使接觸網(wǎng)故障得到迅速排除，繼而有效進行鐵路列車供電安全管理。

參考文獻

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