高速鐵路接觸網檢測技術的探討及應用

曹 兵 邢西沙 迮繼亮

（濟南鐵路局調度所，山東 濟南250001）

高速鐵路接觸網檢測技術是列車在高速運行中,用來檢測接觸網自身結構及受流系統(tǒng)的各項機械和電氣參數,借以評價接觸懸掛和受電弓的性能以及接觸網工程和運營質量的重要手段。

1 接觸網檢測技術的概述

接觸網檢測技術是一種應用微型計算機及其他先進檢測、試驗設備，對接觸網進行監(jiān)控的最新技術。其任務是保證接觸網更安全可靠的供電，向維修人員提供接觸網狀態(tài)信息，試驗、研究接觸網受流情況，為改善接觸懸掛結構提供必要的技術參數。

接觸網檢測試驗設備安裝在專用的檢測車中，通過車頂受電弓上的特殊傳感器及其他監(jiān)視裝置，將所測得的信號輸入車內的微機系統(tǒng)進行數據處理，最后在輸出設備上將接觸網狀態(tài)參量打印出來。通過對打印結果的分析，便可知道接觸網工作狀態(tài)。當技術參數超過允許值時，則應立刻通知維修部門對接觸網進行檢修，同時車內監(jiān)視裝置還能對接觸網受流狀態(tài)進行綜合評價，如離線率、接觸網彈性、弓線間接觸壓力等。因此接觸網檢測車是目前電氣化鐵道運行線路上必不可少的檢測設備。

2 接觸網檢測的工作原理及主要裝置

接觸網檢測系統(tǒng)是由信號檢測系統(tǒng)、信號隔離與傳遞系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、數據處理裝置、顯示和終端等部分組成。

2.1 接觸線拉出值檢測

拉出值的檢測方法是在車頂模擬受電弓滑板工作范圍內，安裝微電子接近檢測器。接近檢測器可不與接觸線直接接觸，利用電磁感應原理實現拉出值檢測。當在某一個微電子接近開關上方有接觸線時，便產生感應電流，同時輸出電壓信號。這種裝置的特點是不受導線磨壓和氣象條件的影響，不受白天、夜間及線路情況等條件的限制，動作靈敏可靠。接近檢測器安裝在受電弓中心兩側，每20mm安裝一個，當導線在距中心第10個檢測器上時，則產生一個與位置相適應的代碼送進微型計算機，經變換處理即可確定接觸線拉出值為200。

2.2 接觸線高度的測量

角位移測量法采用角位移傳感器，安裝在受電弓下部框架與主軸相聯(lián)，采用標定歸算法通過角位移計算接觸線的高度。其特點是安裝復雜，精度低。

激光測距法采用激光測距傳感器，安裝在受電弓下部，激光光束通過受電弓滑板處的反射板，反射后計算出接觸線的動態(tài)高度。其特點是精度高，使用簡便，但激光器受太陽光干擾幾率大。

2.3 弓網接觸壓力檢測

受電弓和接觸線在工作狀態(tài)下是一個共生體，只有它們相互接觸和作用時才能完成電力機車從接觸網獲取電能的目標。在受電弓和接觸線的接觸中，其壓力過大，會增加受電弓和接觸線的異常磨損，縮短其使用壽命；其壓力過小，會使它們之間接觸不良，使供電時斷時續(xù)，甚至引起火花或電弧，以致燒損接觸線。

在高速接觸網的運行過程中，要經常了解接觸懸掛的工作狀態(tài)，以保持良好、安全運行，所以經常檢測受電弓和接觸線的接觸壓力是十分必要的。無論是德國、法國或日本，對于這項工作都非常重視。

實現弓線間接觸壓力的檢測，是在受電弓滑條下面，在受電弓托架的上面加裝檢測裝置?？紤]到接觸線在受電弓滑板上的不確定位置，一般是在其四個角上裝設4個檢測裝置。在技術要求上，這4個檢測裝置的結構、性能、靈敏度、誤差及線性度都應該是相同的。

2.4 硬點的測量

接觸懸掛的硬點，是接觸懸掛不均質狀態(tài)的統(tǒng)稱。接觸懸掛的一個重要指標就是彈性均勻。如果在接觸懸掛或接觸線上的某些部分，如在跨距兩端的定位點處彈性變差或有附加重量時，在列車高速運行情況下，這些部位都會出現不正常升高（或降低），甚至出現撞弓、碰弓現象，也就是說在這些部位會出現力、位置、速度或加速度的突然變化。

實際上，我們測量的是受電弓滑板受到的沖擊加速度值，當接觸線上有硬彎或集中質量點（如：接頭線夾、定位器、中心錨結線夾、電連接線夾）時，對高速滑動的滑板造成沖擊振動，通過測量這種沖擊振動加速度，來表征接觸線的平順性。加速度計是非常靈敏的振動測量元件，當受電弓滑板受到沖擊時，它可以準確靈敏反應。在測量中，采集加速度的最大值。一條線路的硬點按最大值進行評價。

2.5 接觸線磨損檢測

接觸線的磨損引起接觸線的底部斷面的變化，從而增加接觸線和受電弓之間的平均接觸面積。因為接觸線的接觸部位是不氧化的，所以光反射率比其它部位的高。通過分析攝像機獲取的由激光照亮的接觸線斷面的光強度的梯度，可以確定接觸線的磨耗。

3 接觸網檢測技術的基本應用

在高速接觸網施工驗收階段，通常大量應用接觸網檢測技術對接觸網設備進行綜合評價，從而更高效更準確的收集工程數據，確保驗收的高質量。此過程接觸網檢測分一般分為3個階段：靜態(tài)檢測、動態(tài)檢測、聯(lián)調聯(lián)試。

3.1 靜態(tài)檢測

靜態(tài)檢測主要在工程安裝階段對接觸網結構幾何參數進行測試,內容包括：導線高度、拉出值、限界、動態(tài)包絡線。采用多功能激光接觸網測量儀和限界檢測車進行無接觸靜態(tài)檢測。

3.2 低速動態(tài)檢測

動態(tài)檢測主要在工程完工后進行接觸網安全及低速動態(tài)性能檢測,然后進行高速動態(tài)檢測(熱滑試驗)。低速動態(tài)檢測采用接觸網冷滑裝置和接觸網弓網接觸力測量裝置,測量內容包括：弓網接觸力、定位器抬升(檢測車測量、地面測量)、受電弓運行加速度、離線率、視頻記錄等。

3.3 動態(tài)檢測(熱滑試驗)

在空載運行正常后進行接觸網熱滑行實驗,檢測接觸網的弓網關系,檢測動車組在運行時有無拉弧現象等,主要內容有：動態(tài)接觸壓力測量，受電弓運行加速度，離線率，視頻記錄，受流測試等。

根據檢測結果進行分析,并對接觸網每個定位點接觸線高度及拉出值進行整改。定位點的問題處理后,再進行更細致的檢測,即檢查接觸網的預留馳度及坡度,也就是要精確測量每一處的接觸線高度,對每根吊弦的長度進行檢查,對不合適吊弦進行調整。

3.4 接觸網系統(tǒng)聯(lián)調聯(lián)試

整體系統(tǒng)聯(lián)調聯(lián)試主要檢驗動車組運行的安全性、平穩(wěn)性、舒適性；檢驗牽引供電系統(tǒng)和接觸網的安全性、穩(wěn)定性，評價其設計參數和設備選型的合理性；驗證通信信號系統(tǒng)的功能、性能、安全性；驗證線路、橋梁、路基、路橋過渡段等工務工程的基本設計參數、定型圖和減振降噪措施的合理性、安全性；對全線的各個子系統(tǒng)的運轉和子系統(tǒng)之間的配合進行充分的檢驗、調試，找出并消除影響安全運行的隱患。

4 結束語

高速鐵路客運專線是國民經濟快速發(fā)展的必然需求，我國對發(fā)展高速鐵路技術，建設高速鐵路非常重視。國際上建設高速鐵路的經驗說明，高速鐵路不僅在建設上是一項技術復雜系統(tǒng)工程，而且其運行指揮、管理維護和傳統(tǒng)鐵路的運營都有著很大程度上的不同。所以我們應該更多的了解高速鐵路接觸網檢測技術，并更充分的應用于實際工作中。

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