接觸網動態設備質量評價標準及檢測數據分析

孫樹光

接觸網動態設備質量評價標準及檢測數據分析

孫樹光

針對接觸網動態設備質量評價的問題，提出接觸網動態檢測評價標準和計分方式，分析了接觸網動態檢測數據分析系統的總體目標、設計方案、實現方式和主要功能。

接觸網；評價標準；動態檢測；數據分析

0 引言

鐵路運輸對牽引供電的要求越來越高，作為牽引供電最易發生問題的接觸網，其動態設備質量直接影響牽引供電的質量，按周期對接觸網進行動態檢測是掌握接觸網動態設備質量的重要手段。目前，接觸網動態檢測設備可以完成接觸網動態檢測，并以表格方式列出缺陷數據，能夠反映接觸網線路某處的缺陷狀態，但因檢測系統均不具備分析與評價功能，同時缺乏相對完善且符合現場情況的動態設備質量評價標準和評定方法，所以難以有效利用動態檢測產生的大量數據，從整體上描繪接觸網線路的質量狀態，對動態檢測數據的有效分析已成為目前制約接觸網動態設備質量評價的重要因素。基于此，應以接觸網動態質量評價標準和動態檢測數據為基礎，開發接觸網動態檢測數據分析系統以完成對接觸網線路的分析和動態質量評價。

1 動態檢測數據分析總體目標

根據接觸網動態檢測實際情況和對接觸網設備管理單位需求的調研分析，接觸網動態檢測評價標準及數據分析的總體目標如下：

（1）制定接觸網動態設備質量評價標準和計分方法。

（2）建立動態檢測缺陷數據庫，建立接觸網線路基礎數據庫。

（3）以評價標準、計分方法和動態檢測數據為基礎，實現接觸網線路各類各級缺陷綜合分析、查詢、趨勢繪制等功能，對接觸網線路質量進行定量與定性評價，滿足供電管理部門和設備運營管理單位要求。

（4）整合各類動態檢測數據，積累動態檢測背景情況，以此為基礎研究接觸網動態運行規律。

2 評價標準與計分方法

接觸網動態檢測數據分析涉及線路拉出值、硬點、高差、接觸壓力及網壓等檢測數據的統計、分析和得分計算，單線、單月、年度、各段及總體線路的得分與評價，必須制定統一的評價標準及計分方法。根據對京滬線、京九線、膠濟線等連續半年檢測數據的分析，對標準分值和計分方式比選，最終確定了評價標準和計分方法。

2.1 評價標準

（1）所有得分均按百分制計算。

（2）拉出值、硬點、高差、接觸壓力和網壓等項目的缺陷等級劃分按《接觸網運行檢修規程》規定，根據缺陷值的大小分為1、2、3級。

（3）百公里每處扣分標準。見表1。根據線路的不同情況和分析要求，可以調整表1中的扣分分值，以改變百分制得分分布的區間。為便于縱向比較，該標準一旦確定，不應輕易變動。

2.2 線路與管理單位計分方法

2.2.1 線路計分方法

線路計分以本線路拉出值、高差、接觸壓力、硬點各分項得分取平均值，再減去網壓扣分后，為線路總得分。各項得分和線路得分按式（1）計算：

式中，l2、l3分別為該線路拉出值2級、3級缺陷百公里數量；g2、g3分別為該線路高差2級、3級缺陷百公里數量；y3、j2分別為該線路硬點3級、接觸壓力2級缺陷百公里數量；d1為該線路網壓缺陷數量；Fl、Fg、Fy、Fj分別為該線路拉出值、高差、硬點、接觸壓力得分；Fd為線路網壓扣分；n為拉出值、高差、接觸壓力、硬點等檢測項目數量；Fxl為該線路得分。

線路計分與各項計分均以百分制計算，滿分為100。

表1 百公里缺陷扣分標準表

2.2.2 管理單位計分方法

管理單位計分以該單位拉出值、高差、接觸壓力、硬點各項得分取平均值，再減去網壓扣分后，為單位總得分。各項得分和單位得分按式（2）計算：

式中，l2、l3分別為該單位拉出值2級、3級缺陷百公里數量；g2、g3分別為該單位高差2級、3級缺陷百公里數量；y3、j2分別為該單位硬點3級、接觸壓力2級缺陷百公里數量；d1為該單位網壓缺陷數量；Fl、Fg、Fy、Fj分別為該單位拉出值、高差、硬點、接觸壓力得分；Fd為該單位網壓扣分；n為拉出值、高差、接觸壓力、硬點等檢測項目數量；Fdw為該單位得分。

單位計分與各項計分均以百分制計算，滿分為100。

2.3 定性評價標準

線路定性評價和各單位的定性評價根據得分按表2標準評定。

表2 定性評價標準表 單位：分

京滬線、京九線、膠濟線、菏兗日線及一些電化支線等普速線路，可按照表1、表2計分方法和定性評價標準，近2年的線路得分基本分布在75～95分內，定性評價以良居多，少數為優或合格，所以該標準是適合評價普速線路動態設備質量的。

3 動態檢測數據分析系統設計

3.1 數據分析系統方案比選

數據分析系統的實現方法主要有2種：基于瀏覽器/服務器（Browser/Server，簡稱B/S）方式，單機版獨立安裝方式。采用B/S方式和單機版方式均能完成數據分析系統的功能。考慮數據分析系統不僅在辦公室使用，還要在檢測車、作業車及現場等無網絡的地方使用，同時根據接觸網設備管理單位及接觸網動態檢測人員的意見，選用不受網絡和服務器限制的單機版方式完成數據分析系統，并定期分發檢測數據以更新數據庫。選用單機版的另一個好處是，安裝靈活，獨立性好，便于推廣使用，而且分發檢測數據仍然可以利用路內局域網進行傳輸。

3.2 系統功能確定

通過分析應用需求，數據分析系統主要應完成檢測數據查詢、基礎數據查詢和檢測數據分析，實現接觸網線路質量分析評價和趨勢圖繪制等功能，除此之外，還應整合各類動態檢測數據，積累動態檢測背景情況，為深入研究接觸網動態運行規律提供基礎數據。數據分析系統對數據的管理應包含檢測數據維護、線路基礎數據維護、標準設置等，為使用方便，系統還應具備數據比較與計算工具、幫助等功能。

4 系統實現

4.1 開發工具選擇

數據分析系統要求使用方便，界面友好，但對實時性要求不高，因此選用visual_studio_2010（visual_basic 2010）作為開發工具，必備組件為Microsoft net framework 4.0，installer3.1（或以上），數據庫使用Access庫，該組合使用方便，同時與常用的Excel表格轉換方便，推廣使用時數據庫維護非常簡單。

4.2 軟件主要結構

檢測數據分析系統以數據庫為核心，軟件為模塊化結構，各功能模塊相對獨立。數據庫含管內全部接觸網線路的基礎數據、檢測數據、評價標準、檢測環境與信息、系統數據等，數據庫內數據的導入、導出、修改、增刪等均通過軟件模塊實現。

軟件系統框圖見圖1。

圖1 軟件系統框圖

4.3 模塊構成與主要功能

該軟件主要用于檢測數據查詢、基礎數據查詢、檢測數據分析和質量評價。包含數據導入、檢測數據查詢、檢測數據分析、線路基礎數據管理、檢測環境與事項、設置與維護、工具和幫助等8個模塊，共36個功能子模塊。各模塊構成與主要功能如下：

（1）文件管理。包含文件查看、檢測數據導入、檢測數據刷新、基礎數據導入等4個子模塊，主要用于導入外部數據。

（2）檢測數據查詢。該模塊包含單線綜合查詢、單月綜合查詢、單線重復缺陷查詢、特殊位置缺陷查詢、檢測時間線路查詢、按管轄范圍查詢、段車間工區查詢等7個子模塊。該模塊對管轄范圍、檢測時間、線路、行別、缺陷類別、缺陷等級等進行任意組合，實現對檢測數據的分類查詢與數量統計，以不同方式將缺陷數據及統計情況提供給設備管理單位。提供的數據格式包含編號、年度、月份、日期、段別、車間、工區、線別、上下行、站區名稱、支柱號、公里標、缺陷名稱、缺陷值、缺陷等級、速度、結構、曲線標志等18項信息。

單線綜合查詢界面主要部分如圖2所示。圖中左側為查詢選項，右側表格為查詢結果，其他子模塊的查詢模式僅左側選項有區別，其他大致相同。

（3）檢測數據分析。該模塊包含單線數據分析對比、綜合數據分析對比、單月線路綜合分析、時間線路綜合分析、單線統計及趨勢圖、綜合統計及趨勢圖、年度及綜合分析、按管轄范圍統計等8個子模塊。該模塊對某一線路的檢測數據進行分類統計與評分，以趨勢圖顯示，對該線路任意月份數據進行對比；對月度檢測數據進行綜合、分段、分時、分項目統計與評分，并對任意月份數據進行對比；按照時間、線路任意組合，對檢測數據進行綜合、分段、分線、分類統計與評分，并以趨勢圖顯示，用于季度數據分析、同交路數據分析，綜合統計各段、各車間、工區不同時段內各類設備缺陷數量，實現局管內各線路及總體的接觸網質量狀態定性與定量評價，為管理人員制定決策方案提供依據。

單月線路綜合分析、單月各線路分項得分趨勢、年度綜合分析見圖3—圖5。

圖2 單線綜合查詢界面圖

圖3 單月線路綜合分析圖

圖4 單月各線路分項得分趨勢圖

（4）基礎數據管理。該模塊包含基礎數據查詢、基礎數據表管理和各單位管轄范圍等3個子模塊。用于對接觸網線路基礎數據進行管理和查詢，并可以序號、公里標、跨距、分區標志等幾種方式進行排序查看；可查詢各單位管轄范圍。

圖5 年度綜合分析圖

（5）檢測環境與事項。主要用于記錄動態檢測時的天氣狀況、車輛編組位置和檢測特殊事項，積累原始資料，便于分析和探索規律。

（6）設置與維護。該模塊包括扣分標準設置、定性評價標準設置、基準評價數量設置、線路信息維護、檢測數據維護（月份維護、編號整理、重復數據處理、單條數據刪除）、檢測線路維護、上跨橋設置等7個子模塊，主要用于設置各類標準和進行數據維護。

（7）工具。該模塊主要包含計算工具、數據比較2個子模塊。計算工具用于臨時輸入缺陷數量計算線路得分，與數據庫內的數據無關；數據比較用于接觸式、雷達、相機等不同檢測方式下對同一段線路檢測結果的比較。

（8）幫助。該模塊提供本軟件的詳細使用說明，為一獨立的chm文件。

5 結語

接觸網動態檢測數據分析系統已實際使用2年，經過不斷測試、修改完善，評價標準和計分方法較為科學合理，軟件使用簡單，能夠方便快捷地進行檢測數據查詢、基礎數據查詢和檢測數據分析工作，大幅度地提高了檢測數據分析效率和分析質量，提高了檢測數據的利用效率。整套系統能定量、定性地評價接觸網線路動態設備質量，較好適應供電段等設備管理單位需要，幫助設備管理部門準確的掌握接觸網線路動態變化情況、缺陷性質和分布情況，及時處理接觸網缺陷，使接觸網動態檢測、靜態復測、缺陷處理和動態復測形成閉環，為生產服務；同時可以幫助上級管理部門準確掌握接觸網線路動態設備質量整體狀況，分析變化規律，為設備管理單位提出有針對性的指導意見，并為科學決策提供依據。

[1] 鐵運[2007]69號 接觸網安全工作規程 接觸網運行檢修規程[S].

Concerning the problem of dynamic equipment quality evaluation of Overhead contact system. In this paper, dynamic testing evaluation standard and scoring method are put forward, the overall goals, design, implementation, and the main functions of dynamic testing data analysis system is introduced.

overhead contact system; evaluation standard; dynamic testing; data analysis

U226.8

B

1007-936X(2014)04-0009-04

2013-08-28

孫樹光.濟南鐵路局供電處，高級工程師，電話：13646406407。