關(guān)于新科技在接觸網(wǎng)檢修作業(yè)中的應用及影響-3C設(shè)備

劉新建

【摘 ?要】3C 裝置采用紅外熱成像、模式識別、圖像處理等技術(shù)，實時檢測受電弓及接觸網(wǎng)運行的溫度分布，在線分析接觸網(wǎng)運行狀態(tài)下的動態(tài)參數(shù)，綜合準確定位及時發(fā)現(xiàn)弓網(wǎng)缺陷及故障隱患，并通過無線通信技術(shù)進行遠程監(jiān)測和缺陷報警。因此，3C 裝置的應用是對接觸網(wǎng)運行狀態(tài)檢測工作的有益探究。

【關(guān)鍵詞】3C設(shè)備;弓網(wǎng)缺陷;狀態(tài)監(jiān)測;

1.前言

接觸網(wǎng)由于受自然和檢測因素的影響，運行狀態(tài)中幾何參數(shù)、電氣參數(shù)常常出現(xiàn)偏離原始設(shè)計參數(shù)的情況，而當前應用的檢測裝置、檢測方式又無法滿足運行狀態(tài)下的接觸網(wǎng)弓網(wǎng)檢測，所以必須有完善的弓網(wǎng)動態(tài)檢測裝置和檢測方式，才能為高速鐵路接觸網(wǎng)運行的可靠性提供保證。

2.接觸網(wǎng)運行常見弓網(wǎng)缺陷

接觸網(wǎng)露天設(shè)置無備用，運行時牽引（負荷）電流變化大、車體振動劇烈，使接觸網(wǎng)的弓網(wǎng)參數(shù)時常發(fā)生改變。接觸網(wǎng)這些運行特點決定了接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、電氣參數(shù)時刻處在復雜的動態(tài)變化之中，所以接觸網(wǎng)運行狀態(tài)常見弓網(wǎng)缺陷主要為兩類：幾何參數(shù)超標和電氣參數(shù)超值。接觸網(wǎng)硬點（電氣參數(shù)）：接觸硬點是造成機車受電弓離線的主要原因。由于導線上硬點的存在，造成弓網(wǎng)之間接觸不良，電阻增大，離線瞬間產(chǎn)生高溫電弧，電弧燃燒使接觸線、受電弓的接觸面出現(xiàn)電腐蝕，造成接觸面積減少，影響接觸線、受電弓的正常取流。當硬點高溫電弧嚴重時可能燒斷

接觸線或損傷受電弓，導致主供回路斷開，構(gòu)成弓網(wǎng)事故。動態(tài)接觸線拉出值超標（幾何參數(shù)）：接觸網(wǎng)拉出值是接觸網(wǎng)眾多參數(shù)中的關(guān)鍵性參數(shù)，它既是接觸網(wǎng)懸掛核心參數(shù)，也是受電弓工作面接觸參數(shù)，該值一旦超標，就有可能導致電力機車受電弓脫線而造成刮弓、鉆弓故障，其后果非常嚴重，將直接損壞受電弓、接觸網(wǎng)懸掛，導致供電回路無法正常工作，影響列車運行。線岔弓網(wǎng)故障（幾何參數(shù)、電氣參數(shù)）：主要為打弓、刮弓、鉆弓故障。打弓嚴重使受電弓整體損壞或連接、固定部位斷開;刮弓嚴重直接損壞受電弓滑板;鉆弓將破壞整個接觸網(wǎng)懸掛、損壞受電弓。更嚴重的是線岔處發(fā)生弓網(wǎng)故障，多數(shù)屬于大型的弓網(wǎng)事故，其事故波及范圍大，接觸網(wǎng)損壞程度高，處理起來難度大，影響列車運行時間長。

3.現(xiàn)行接觸網(wǎng)弓網(wǎng)檢測存在的不足

接觸網(wǎng)運行狀態(tài)下的弓網(wǎng)動態(tài)值必須在安全技術(shù)標準范圍之內(nèi)，超限界值將會引起弓網(wǎng)事故。所以，運行中弓網(wǎng)動態(tài)參數(shù)的技術(shù)檢測非常重要，它是保證接觸網(wǎng)運行安全的重要手段。

3.1當前接觸網(wǎng)弓網(wǎng)檢測設(shè)備

接觸網(wǎng)冷滑動態(tài)檢測：這是接觸網(wǎng)全部竣工后，利用接觸網(wǎng)檢測車進行試驗檢測，是對接觸網(wǎng)不受電條件下進行的機械、幾何參數(shù)等動態(tài)綜合檢測。接觸網(wǎng)熱滑動態(tài)檢測：即接觸網(wǎng)在送電開通后，以不同運行速度，用接觸網(wǎng)檢測車在接觸網(wǎng)帶電情況下進行的機械、幾何參數(shù)、電氣參數(shù)等動態(tài)綜合檢測。高速弓網(wǎng)綜合檢測裝置（C1）：安裝在高速綜合檢測列車上，對運營高速鐵路和提速干線原則上每 15 天一個周期進行的綜合性實速動態(tài)綜合檢測（包括幾何參數(shù)、電氣參數(shù)）。此外，接觸網(wǎng)檢測車、DJJ-8 接觸網(wǎng)激光檢測儀等是供電段、工區(qū)周期性對接觸網(wǎng)動態(tài)、靜態(tài)狀態(tài)下不受電的綜合檢測。

3.2當前接觸網(wǎng)弓網(wǎng)動態(tài)檢測存在不足

接觸網(wǎng)弓網(wǎng)幾何參數(shù)在運行狀態(tài)下檢測不完善。拉出值、始觸區(qū)（線岔）等屬于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)，他們是接觸網(wǎng)運行中與受電弓安全取流密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)性參數(shù)，必須完善參數(shù)檢測的有效性。由于當前檢測方式和手段的制約，導致測距點選擇的不一致，引起數(shù)據(jù)誤差、數(shù)據(jù)之別。接觸線動態(tài)拉出值（之值）、始觸區(qū)（線岔）范圍，都應以運行狀態(tài)下受電弓中心為檢測測距點才更為有效、更為科學。動態(tài)拉出值超標、線岔處弓網(wǎng)故障都與檢測方式不足有關(guān)。接觸網(wǎng)弓網(wǎng)電氣（過熱、過載）參數(shù)在運行狀態(tài)下檢測不完善。燃弧次數(shù)、燃弧時間、燃弧率及接觸網(wǎng)接點溫度、線索溫度等都屬于接觸網(wǎng)電氣參數(shù)，他們是判斷接觸網(wǎng)電氣回路是否完好、是否過載的依據(jù)。由于當前檢測方式和檢測裝置無法檢測接觸網(wǎng)運行狀態(tài)弓網(wǎng)電氣（過熱、過載）參數(shù)，所以也就無法保證接觸網(wǎng)運行狀態(tài)下電氣回路完好。另外，接觸網(wǎng)弓網(wǎng)運行狀態(tài)實時檢測、實時監(jiān)控、超限數(shù)據(jù)發(fā)布、運行狀態(tài)異常報警及走行定位等，這些都是當前接觸網(wǎng)弓網(wǎng)檢測中存在的不足之處。

4.車載接觸網(wǎng)運行狀態(tài)檢測裝置（3C）技術(shù)及應用

車載接觸網(wǎng)運行狀態(tài)檢測裝置（以下簡稱 3C 裝置）安裝在運營的電力機車（或者動車組）上，通過各路相機對弓網(wǎng)數(shù)據(jù)的自動識別，利用人工智能分析缺陷類型和級別，4G信號實時傳輸，實現(xiàn)了機車（或者動車）弓網(wǎng)狀態(tài)運行即檢測的全天候?qū)崟r數(shù)據(jù)的動態(tài)檢測，檢測結(jié)果用于指導接觸網(wǎng)狀態(tài)維修，從而確保接觸網(wǎng)維修品質(zhì)和運行的安全可靠性。

4.1 3C 檢測裝置工作原理及功能

4.1.1工作原理

3C 裝置通過紅外熱成像檢測實現(xiàn)對接觸網(wǎng)、受電弓以及弓網(wǎng)運行關(guān)系的全視場紅外熱成像檢測，形成全視場溫度監(jiān)控，對核心區(qū)域進行重點監(jiān)控并智能分析溫度變化，從而實現(xiàn)溫度異常變化的報警分析;通過采集紅外熱成像數(shù)據(jù)、可見光圖像數(shù)據(jù)，在線進行圖像識別與處理、動態(tài)幾何參數(shù)計算，對相關(guān)超限數(shù)據(jù)進行自動報警;通過 GPS 以及慣性導航技術(shù)，實現(xiàn)車型系統(tǒng)走行定位;通過無線傳輸技術(shù)，將缺陷數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)降孛婵刂浦行模Y(jié)合數(shù)據(jù)分析，指導接觸網(wǎng)維修。

4.1.2軟件功能

根據(jù)車輛運行狀態(tài)，具備自動開始、終止檢測功能;實時采集紅外、局部、全景及定位信息等數(shù)據(jù);

4.1.2.1紅外熱成像檢測技術(shù)

紅外熱成像檢測技術(shù)依據(jù)黑體輻射定律，利用紅外探測器和光學成像物鏡，接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應，實現(xiàn)對接觸網(wǎng)、受電弓以及弓網(wǎng)運行關(guān)系的全天候、全視場紅外熱成像檢測，形成全視場溫度監(jiān)控。對易松動接觸不良的導線接頭、錨段關(guān)節(jié)處，曲線區(qū)段、站場、區(qū)間銜接處以及中心錨結(jié)處，特別對道岔、分段、分相等區(qū)域進行重點監(jiān)控并智能分析溫度變化，從而實現(xiàn)溫度異常變化的報警分析。

4.1.2.2.模式識別與圖像處理技術(shù)

模式識別與圖像處理技術(shù)是利用采集的紅外熱成像數(shù)據(jù)、可見光圖像數(shù)據(jù)，提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，如接觸線溫度顏色特征、弓網(wǎng)關(guān)系邊界特征、幾何參數(shù)區(qū)域特征、燃弧形狀特征、線索，關(guān)系結(jié)構(gòu)等，在線利用計算機對其進行圖像識別與處理，并進行動態(tài)幾何參數(shù)計算，對相關(guān)超限數(shù)據(jù)進行自動報警。

4.2.車載接觸網(wǎng)運行狀態(tài)檢測裝置（3C）技術(shù)優(yōu)點及應用

4.2.1技術(shù)優(yōu)點（突出優(yōu)點展現(xiàn)）

4.2.1.1可以實現(xiàn)在線實時檢測

3C數(shù)據(jù)接收與分析終端產(chǎn)品實時獲取3C檢測設(shè)備檢測到的疑似缺陷和設(shè)備檢測狀態(tài)數(shù)據(jù)，對報警進行聲光提示，通過地圖方式對數(shù)據(jù)進行形象的展示，并直觀呈現(xiàn)管轄范圍內(nèi)線路狀態(tài)和缺陷處理狀態(tài)，及時掌握3C裝置檢測位置。

4.2.1.2 可以遠程視頻回放功能

3C數(shù)據(jù)接收與分析終端產(chǎn)品能與車載設(shè)備連接，提供回放設(shè)備各路檢測視頻數(shù)據(jù)功能，實現(xiàn)發(fā)生故障時及時查看故障發(fā)生前后視頻數(shù)據(jù)功能，提高故障排除效率。

4.2.1.3可以對缺陷報警數(shù)據(jù)管理

3C數(shù)據(jù)接收與分析終端提供缺陷數(shù)據(jù)綜合管理功能，支持組織機構(gòu)、線路、區(qū)站、公里標范圍、時間范圍等方式的組合查詢功能，提供組織加設(shè)備的菜單樹快捷查詢功能，支持單條缺陷信息的詳細分析和查看，提供對定位基礎(chǔ)信息重新定位的編輯功能，提供對選擇查詢多條數(shù)據(jù)和單條數(shù)據(jù)導出報告功能。

4.3實際應用（典型缺陷的發(fā)現(xiàn)及報警）

4.3.1發(fā)現(xiàn)硬點、線夾打弓類隱性缺陷

硬點、硬彎及線夾打弓為接觸網(wǎng)日常巡視肉眼所不能發(fā)現(xiàn)的隱性缺陷，3C設(shè)備可以清楚發(fā)現(xiàn)并報警，結(jié)合檢修處理，提高了受電弓的取流質(zhì)量及減少打弓故障的發(fā)生。

4.3.2動態(tài)下拉出值的超限缺陷

列車在運行當中的弓網(wǎng)關(guān)系比在靜態(tài)測量數(shù)據(jù)分析復雜的多，存在變量因素較多，往往靜態(tài)測量下的數(shù)據(jù)未超標準，但在動態(tài)情況下，3C設(shè)備監(jiān)測發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超限并報警，就有效的杜絕人為分析出現(xiàn)的漏洞，有效的防止了因拉出值超標造成的故障。

4.3.3絕緣器動態(tài)燃弧缺陷

靜態(tài)下絕緣器的狀態(tài)與動態(tài)下絕緣器的狀態(tài)有很大的區(qū)別，燃弧更是靜態(tài)下所不能發(fā)現(xiàn)的，3C設(shè)備的應用，此類缺陷的報警準確率報警幾乎為100%，通過檢修及調(diào)整，減少了此類現(xiàn)象的發(fā)生，杜絕了因燃弧造成分段絕緣器燒傷及擊穿的供電故障。

5結(jié)束語

電氣化鐵道技術(shù)的應用給人們帶了便利的同時也帶來了諸多問題，接觸網(wǎng)供電故障就是其中主要一項，出現(xiàn)供電故障在所難免，但可以利用各種監(jiān)測及檢測技術(shù)，做到有效預防。這篇關(guān)于3C設(shè)備新科技在接觸網(wǎng)檢修作業(yè)中的應用及影響的介紹及論述，旨在通過研究新設(shè)備、新技術(shù)，指導接觸網(wǎng)的日常的檢修及維護，杜絕接觸網(wǎng)供電故障，提高接觸網(wǎng)的供電可靠性。

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（作者單位：神華新準鐵路有限責任公司）