高速鐵路接觸網檢測技術的探討與研究

鐘錦軍

(中鐵十二局集團電氣化工程有限公司， 天津 300308)

當今社會經濟正在飛速發展，科學技術水平也隨著經濟的發展而騰飛，這就帶動了我國鐵路技術水平的高速發展，現在我國的鐵路早已不是原來的常規電氣化鐵路了，而是在向著高速電氣化鐵路的方向大步前進。在高速電氣化鐵路的建設過程中，有一項極為重要的項目，那就是接觸網。何謂“接觸網”，接觸網就是在高速電氣化線路中，在鋼軌中心線的正上方按照“之”字形鋪設的裸露的高電壓輸電線，其作用是通過電力機車受電弓的碳滑板與接觸網接觸線的接觸，將來自于牽引變電所得電能輸送給電力機車，其四個重要組成部件分別為：接觸網接觸懸掛、接觸網支持裝置、接觸網定位裝置及支柱和基礎。在高速鐵路網運行的主要組成部分就是依靠力與電的相互作用而形成，對此高速鐵路接觸網出現的故障可以分為機械故障和電氣故障。其電氣故障中主要是以線路燒傷形成的故障居多，由于接觸網線路主要是隱藏著，如果當線路中出現燃燒的時候一般工作人員不會很快的發現，但是由于電路依舊在運行過程，那么這個時候燒傷部分的損壞程度就是變得愈來愈嚴重，進而導致整個接觸網部分都出現嚴重的燒傷事故，這樣就會對整個高速鐵路的運行帶來嚴重的影響。基于此，高速鐵路接觸網技術在我國鐵路運行過程中發揮著舉足輕重的地位。由于我國傳統鐵路供電檢測技術相對落后，其中供電功能單一，隨著高速鐵路接觸網的快速發展，為了適應高速鐵路供電檢測需求，對此本文將是以“6C”系統進行詳細的分析與論述。

1 高速電氣化鐵路接觸網的組成

何謂“接觸網”，接觸網就是在高速電氣化線路中，在鋼軌中心線的正上方按照“之”字形鋪設的裸露的高電壓輸電線，其作用是通過電力機車受電弓的碳滑板與接觸網接觸線的接觸，將來自于牽引變電所得電能輸送給電力機車，其 4個重要組成部件分別為：接觸網接觸懸掛、接觸網支持裝置、接觸網定位裝置及支柱和基礎。

1.1 接觸網懸掛裝置

接觸網懸掛裝置，由承受接觸線重力的承力索、連接承力索與接觸線的吊弦、給電力機車輸送電能的接觸線及電連接等部件組成，其由接觸網支持裝置提供支撐力裝設在支柱上。高速電氣化鐵路對接觸線的彈性分布是有要求的，為了保證受電弓碳滑板與接觸線的接觸良好，不會纏繞、掉線，要求接觸線的彈性需均勻分布。

1.2 接觸網支持裝置

接觸網支持裝置，從字面上的意思來理解，就是起到支持的作用的一種裝置。放在接觸網系統里具體來說，就是支撐接觸網接觸懸掛，將接觸懸掛的重力傳遞給支柱與基礎。接觸網支持裝置包含但不限于腕臂、水平拉桿等[1]。高質量的接觸網支持裝置應滿足以下要求：能適應各種場所，包括一些極端的場所；用料輕便、耐用，但又不會因此失去機械強度；易維護、易檢修、易更換。

1.3 接觸網定位裝置

定位器、定位管、連接零件和支持器共同組成了高速電氣化鐵路上的定位裝置。在進行高速電氣化鐵路的施工時，定位裝置可以起到固定接觸線位置的作用，能保證電力機車在受電弓滑板運行軌跡的范圍之內活動，確保受電弓和接觸線不會在機車運行的過程中產生脫離。

1.4 接觸網基礎與支柱

基礎和支柱是能承受定位裝置、支持裝置以及接觸懸掛3者全部力量的部分，除此之外，其還能固定接觸網的懸掛位置及高度。

2 高速鐵路接觸網工程主要施工流程

鐵路接觸網和土建工程施工組織需要根據系統工程來進行系統性的規劃與管理。在新建的高速鐵路基地段的接觸網中主要是以鐵路路基底層施工→接觸網支柱中的測量→接觸網澆筑→支柱安裝整理→鐵路接觸網導線的架設→（路基表層建設）→（軌道建設）→支柱和軌道線路的修整→腕臂安裝→接觸網中的受力索與接觸線的安裝→接觸線路受力索的測定→接觸網吊弦預算→吊弦與準確定位→接觸網靜態的基本檢測與整合→接觸網動態檢測與整個。

為了確保在鐵路建設過程的路基更加的穩定，接觸網的路基基本工作務必要在碎石鋪設前那段時間完成。當對高速鐵路路底層建設完成以后，接觸網測量工作人員需要以線路控制網作為基準點實現線路中線的測定，在接觸網測量過程中將是采用了支柱基礎定位測量實現對水準儀的控制。在接觸網基礎施工過程中，需要對工程項目和各部分施工組織設計實現科學的測定，同時對基礎坑開挖也需要進行規劃。在路基實際建設過程中，需要對路基和接觸網兩者之間的施工進行有效的配合，這樣做的主要目的就是防止兩者在施工過程中相互影響。比如，在京津城際鐵路中的固定線路進行設計過程中，接觸網專業測量人員需要使用精測網來準確確定其中的具體位置和基本數據，以此避免出現測量誤差，確保數據的精確度。

3 高速鐵路供電安全檢測施工技術

為了確保高速鐵路供電系統能夠正常運行，需要對高速鐵路供電系統實現一整套科學合理的設計規劃及監測。在高速鐵路接觸網建設過程中，弓網綜合檢測裝置（CPCM）、接觸網安全巡檢裝置（CCVM）、車載接觸網、運行狀態檢測、接觸網中的懸掛檢測設備、受電弓花瓣檢測、接觸網與供電設備檢測系統，這六個基本檢測部門總稱為6C系統。

形成6C系統的主要作用就是保證各部分系統之間的數據能夠正常的傳輸，同時能夠實現信息的共享，進而在鐵路接觸網設計中實現各部分信息之間的相互交互。采用6C檢測系統能夠對整個鐵路接觸網進行全面的監測，監測范圍不僅大，而且所實現的監測功能也較多。在本次課題研究中將主要對高速弓網綜合檢測設備、接觸網安全巡檢設備及接觸網懸掛基本生進行詳細的監測分析。

3.1 高速弓網綜合檢測裝置（CPCM）

在鐵路接觸網設計過程中，高速弓網檢測設備主要是利用車頂的高速攝像頭來提供檢測數據，當高速攝像頭獲取的相關圖像信息之后將其傳送到電子柜中隨后再進行采集并生成各種數據，把產生的數據進行詳細的劃分在分配到相應的軟件數據庫中進行詳細的比對與分析，這樣就可以更加直觀的看到各部分數據有沒有超標。比如，工作人員對接觸線拉出值進行檢測的時候，主要是依靠車頂的微電子接近檢測器及攝像頭來獲取整個數據，或者是利用接觸線中的電磁感應測定出接觸線中的具體拉出值。在高鐵列車工作的時候，當車頂安裝的微電子與接觸線在一起的時候，那么微電子設備就會在第一時間中獲得相應的電流，同時在設備輸出信號中就會標記出相關的電壓信號。一般這種信號檢測設備與外界的環境沒有任何關系，除此之外，檢測設備不和接觸線碰撞又避免了接觸線對列車行駛的干擾。采用這種形式的監測方式不僅獲得的數據比較準確，而且其數據提取也相對快捷[2]。

3.2 接觸網安全巡檢裝置（CCVM）

接觸網中的安全巡檢的主要設備就是微處理器，由高速攝像頭組成的視頗采集器與做處理器相配合實現檢測。其中高速攝像頭一般由1個高速攝像頭和1個較低像素的攝像組成，在此過程中將主要是對接觸網設備實現近距離的測量與整體的監測。現場工作人員主要是利用這兩個主要畫面，根據自身的實際判斷經驗進行分析與觀察，最后對接觸網線路的基本運行狀態進行詳細的評定與分析。

在圖像數據查看完成以后，接觸網監測人員還需要及時的回放列車運行過程中所拍攝的視頻，從中判斷出接觸網設備是否存在問題，在這個檢測環節中所耗費的時間相對較多。對此圖像在采集完成以后，工作人員要對其圖像數據進行妥善的保管。比如說智能檢測設備需要放置在與計算機相連接的開放式接口的地方，這樣一來實現接觸網檢測自動化。

3.3 接觸網懸掛狀態檢測監測裝置（CCHM）

接觸網的接觸懸掛系統中各個零部件的狀態也是檢測的主要內容，一旦接觸網懸掛系統中的零部件出現故障，高速鐵路的供電系統也就會隨之發生故障。針對接觸網零部件的安全問題檢測，一般采用人工巡檢的方式但是這種萬法耗費時間較長、難度較大。因此，提出了一種能夠在不切斷接觸網電源的情況下進行自動檢測的檢測技術。在接觸網懸掛過程中的監測主要是基于計算機技術實現的圖像匹配與系統性的識別。主要使用的算法是霍夫變換與模板匹配法實現圖像處理，在接觸網中將是根據其局部的基本特點完成檢測，主要是對零部件中的基本位置及所存在的問題進行識別。第一步，在接觸網中活得樣本圖像，將樣本圖像進行及時的處理分類，根據各部分數據的基本特點而建立起木板。隨后，工作人員可以利用邊緣檢測方式完成數據的監測。其鐵路接觸網中的懸掛狀態的監測如下圖1所示：

圖l 接觸網懸掛狀態檢測技術流程

4 結束語

綜上所述，從上述分析論述來看，我國高速鐵路建設將是推動我國經濟快速增長的重要途徑，與此同時，高速鐵路的快速發展也成為我國鐵路建設的重要標志之一。本文將是以6C系統進行了交互范圍的討論，提高接觸網檢測系統的整體發展水平，建立起與供電相互統一的信息交互平臺，確保高速鐵路接觸網檢測系統能夠更加的完善，推動高速鐵路的快速發展。

[1]伏振.高速鐵路接觸網檢測技術運用研究[D].北京：中國鐵道科學研究院，2016.

[2]陳唐龍.高速鐵路接觸網檢測若干關鍵技術研究[D].成都：西南交通大學，2006.