紅外熱像儀監控系統在鐵路供電系統接觸網中的應用

龔健

【摘 要】社會經濟的高速發展和科學技術的不斷進步，促使未來鐵路的牽引方式主要以電力牽引為主。隨著我國軌道交通發展的越來越深入，確保安全運營的關鍵便是保證整個機車供電系統的穩定。現階段，在鐵路供電系統中應用較為普遍的當屬紅外熱像儀，且大多集中在供電系統非接觸式測溫設備的檢修過程中，關于這方面的實時監控功能的應用少之又少。為此，強化紅外熱像儀監控系統在鐵路供電系統接觸網中的應用研究至關重要。

【關鍵詞】紅外熱像儀；監控系統；鐵路供電系統；接觸網；應用

0 前言

我國所擁有的高速鐵路網規模最大、運營速度最快，鐵路運輸在一定程度上直接關系到國計民生，安全生產至關重要。現階段，電力機車牽引是我國鐵路和輕軌列車的主要方式，這種方式具備一系列的特點，諸如高速度、高效率、大功率以及低能耗等，并且與內燃機車相比其具有良好的工作條件與性能。隨著高鐵和電力機車的不斷發展，電力機車牽引已經成為鐵路發展的主要趨勢。

但是，電力機車的普及，確保機車供電系統的穩定性成為關鍵性問題，預防檢測作為一種重要的手段，可以及時的準確的找出系統故障點，通過采取一系列行之有效的措施可以實現對故障的提前預判，其最初的直接表現便是不正常的發熱。紅外熱像以其作為一臺快速的測溫工具，可以實現日夜監控，具備測溫速度快、準確以及測量安全、方便的特點，不失為一種科學且有效的預防維護手段，在鐵路各系統中的應用十分廣泛。

1 鐵路沿線變電站監測

伴隨著鐵路電氣化進程的不斷深入，變電站的負荷與數量日漸增多，采用更加專業化的技術方式可以極大的保證電力供應的安全生產。現階段，溫度是檢測電氣設備的主要方式，而接觸式監測方案較為傳統，基于其自身安全系數低、效率低以及監測位置的增加會相應的增加監測數量，致使在搜集數據方面存在諸多的不便。然而，目前所采用的在線式紅外線熱像儀可以連續24個小時采用溫度來監控大量的目標物體，報警可以隨時發出，維修與維護十分及時，并且在可以隨意的在設備的可見范圍內添加目標點，設備的數量不需要增加。

2 接觸網檢測

接觸網本身所具備的接頭和回流線都十分多，牽引變電的組成除了包括所有的配電線以外，還有變壓器、熔斷器和斷路器，借助紅外熱像儀可以及時的發現各種隱藏的隱患，諸如套管過熱、三相負載不平衡、過載、接頭松動或接觸不良等，由此會導致出現起火、燒毀、電弧和短路的情況。接觸網連接件在外界因素的干擾下極易出現過熱的情況，甚至還會中斷供電，導致列車停運。

致使接觸網連接件過熱的原因主要有：第一，氧化腐蝕：基于有外部熱缺陷導體的接頭部位長期在大氣中裸露，長時間的風吹日曬、雨淋和化學活性氣體的腐蝕，導致其導體接觸面會出現不同程度的氧化或銹蝕，氧化層的存在會臧家金屬接觸面的電阻率；第二，連接件接頭松動：導體連接部位在風力作用、機械振動以及抖動下，導體壓接螺絲松動的情況會時常出現。

3 弓網監測

在車頂上可以安裝紅外熱成像設備，以此可以實現對接觸網與受電弓連接處的溫度探測，對接觸網故障點進行實時監測，若故障點是在列車行進過程中發現的，則會導致溫度瞬間升高，利用紅外熱像儀便可以準確的將該故障點位置與高溫值記錄下來，便于維修人員及時修復。

4 在線式紅外熱像技術的特點

6C系統中明確說明在特殊斷面和地點加裝接觸網視頻監測系統，如車站咽喉、隧道口、接觸網線岔、分相關節、動車庫進出線等，以此可以實現對重要部位接觸網溫度和視頻狀態的有效監控，然而傳統的視頻監控一般只能在白天進行，夜間效果并不理想，并且感知接觸網各方面溫度信息很難完全實現。但是紅外熱成像依據接收物體所發出的熱信號，可以將其轉換成為一種能夠進行處理的電信號，借助這種信號便可以對被測設備的各方面信息，主要是溫度和視頻信息進行全面的了解，不需要依靠外部的任何光源便可以確保整個過程的順利進行。

使用要求：（1）接觸網高壓電纜及電纜頭：使用紅外成像儀對準高壓電纜電纜頭，按使用說明調節儀器，觀測儀器成像圖電纜頭及附件溫度，記錄觀測框最高溫度及最高溫度點位置，記錄環境環境溫度，溫度異常時應進行紅外拍照。（2）上網點、供電線：使用紅外成像儀對準供電線觀測導線線夾接頭溫度，使用時應在饋線取流較大時進行。（3）吊弦、承力索、電連接、回流線接觸情況：使用紅外成像儀檢查吊弦、承力索、電連接、回流線，當導電金屬部件溫度比周圍設備溫度明顯較高時，應認真排查有無接觸不良。使用時應在饋線取流較大時進行。

4.1 設備具備自動識別管理的功能

自動識別主要依靠專利算法和系統采集的熱圖完成，利用圖像配準可以準確的將該熱圖有效的設備目標準確的識別出來，溫度檢測的有效性便可以得到充分的保證。

4.2 防誤報識別系統

在有效目標識別的基礎上有助于全部溫度測量的實現，借助巡查策略可以對標記過的設備進行測量，并自動剔除外界的干擾熱源，誤報警的情況可以得到有效的杜絕。

4.3 自動巡航

系統通過在云臺預置位的設置，運作可以實現對機器智能方式的最大化利用，巡測不需要看管便可以通過自動定時而正常啟動，巡查過程中所搜集到的熱圖可以及時的保存下來，并且還能夠將各種溫度信息及時的記錄下來。

4.4 自動預警

系統實際在進行巡航時，若目標設備出現溫度異常的情況，則會自動報警，且文字和聲音是報警的主要信息，以此可以對運作人員起到警示的作用，諸如可以準確的指導報警的具體位置，實現對故障點的及時追蹤，在告警情況得以確認的基礎上可以將故障及時的排除掉。

4.5 報表的自動生成

關于單幅紅外圖像的設備接點綜合報表或者溫度分析表，系統軟件可以自動生成，也就是說系統可以對每次測量所得到的溫度值進行自動記錄，在此基礎上可以有助于溫度報表的自動生成，以此可以將某一時間段內某處接點的溫度變化情況全面且有效的反應出來。endprint

4.6 數據的可對比性

系統在一定程度上可以自動按照預先設計好的巡查策略對紅外熱像儀轉動的各預置位進行定時控制，全部處于巡檢策略的設備在一段時間內每天同一時間的溫度變化趨勢系統都可以明確的給出，在此基礎上將溫度變化趨勢與其他在線檢測系統數據結合起來，可以準確的對本設備工作時的狀態進行科學的判斷。

4.7 校準自動位置的功能

在圖像識別技術的幫助下可以自動校正云臺預置位的運行誤差，確保所采集的設備的溫度狀態都是正常的。

4.8 可靠性和實時性高

該系統在很大程度上不會受到任何自然環境的影響，自動監測在低溫寒冷和刮風下雨的條件下都可以不間斷的進行，裝置電源剩余量的問題完全不用擔心。

4.9 人力的有效節省

基于系統本身具備非常高的自動化程度，預警、巡檢和報表的輸出等設備都可以自動完成，由此可以減少人員巡查現場的次數，促進運行人員工作效率的極大提高，變電站從少人到無人值守的趨勢愈發的明顯。

4.10 現有的人工巡檢數據同時兼容

在本系統中，可以直接手持紅外熱像儀，其所生成的數據可以進行有效的統一管理與維護。

5 日常維護

5.1 成像儀日常裝盒放置通風干燥的地方，嚴防受潮

5.2 每月對成像儀進行一次全面檢查，檢查各部件是否有螺絲松動、變形、受潮等

5.3 成像儀在存放、運輸時，需要將電池取出

5.4 長時間不用時，應當每月對電池進行補充電

電力作為保證現代鐵路安全生成的原動力，電力的穩定供應可以確保鐵路安全的運營。紅外熱成像技術基于自身使用的技術主要是非接觸式測溫技術，傳統測溫技術所具有的缺陷與不足都可以得到很好的解決，尤其是對于電力測溫而言，無人值守的方式可以實現全自動化，進而由測溫所造成的安全隱患都可以獲得有效的避免，不失為有效解決電力測溫的主要方案。

6 結束語

綜上所述，紅外熱像儀監控系統在鐵路供電系統接觸網中的應用十分廣泛，本文通過對鐵路沿線變電站監測、接觸網檢測以及弓網監測的深入研究，在此基礎上經過深入的思考，深入探討了在線式紅外熱像技術的特點，諸如有效節省人力、同時兼容人工巡檢數據、較高的可靠性與實時性、自動校準位置的功能、數據具有一定的可對比性、自動預警、自動巡航以及自動生成報表等。

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[責任編輯：朱麗娜]endprint