接觸網在線監測系統于地鐵的適配性研究

訾晨凱

【摘要】本文主要分析了接觸網在線監測系統的基本檢測原理，地鐵線路接觸網檢測的需求特點，接觸網在線監測系統于地鐵線路應用的過程中面臨的難點，及可采用的一些改進措施，通過不斷的優化提升，進一步提高接觸網在線監測系統的精度，及時、準確的為地鐵接觸網專業日常檢修維護、應急響應等工作提供有力依據。

【關鍵詞】地鐵;接觸網;在線監測;適配性研究;功能優化;精度提升

目前在各大城市電氣化城市軌道交通系統中，大多采用接觸網系統提供車輛所需的電力，通過車輛上部的受電弓與接觸線的滑動接觸獲取電流，因此良好的弓網關系顯得尤為重要。接觸網在線監測系統可實現在線實時檢測，達到運營同步檢測的效果，為接觸網系統的穩定運行提供有力支持。近年我國軌道交通行業發展迅速，高速鐵路運營規模位于世界前列，國內高速鐵路供電安全檢測監測系統（6C）系統，技術日益完善，運用日漸成熟，但是地鐵線路與高速鐵路因線路狀況、定位安裝方式、運行速度、運營模式等差異，高速鐵路接觸網檢測系統與地鐵線路接觸網檢測系統無法完全完全適用，面臨著定位不準確，無法滿足地鐵檢維要求，及數據傳輸不及時、缺陷標準要求多樣化等難點，為確保接觸網在線監測系統有效服務地鐵運營，保障設備穩定，則需要結合不同要求進行適當優化匹配，下面將會對此進行系統的研究分析。

1.數據展現形式

接觸網在線監測系統數據展現形式有文字信息、圖片信息、視頻信息，各有優缺。文字信息方便快捷，對網絡要求低，流量消耗少，網絡產生費用低，圖片和視頻信息對及時掌握現場情況具有巨大優勢，但是受限于地鐵線路網絡環境的穩定性，如部分區段網絡較差可能導致數據累積，影響后續傳輸，且高清圖片與視頻流量消耗較多，網絡運維費用相對較高，因此結合線路具體條件進行文字、圖片、視頻不同幀數重要信息的適當截取呈現將會是較好的數據展現方式。

2.數據傳輸

現在各類在線監測產品數據傳輸方式大致分為實時傳輸、延時傳輸及人工獲取，為保證發現故障信息的及時性，實時傳輸方式具有很大的優越性，但同樣受限于地底空間阻隔及郊區線路地理位置偏遠等因素影響，網絡傳輸速率無法保障，為提高穩定性，可通過專用的車輛網絡進行接觸網監測數據傳輸，但需要提前規劃，于車輛設計制造初期進行同步考慮，如后期在用電客車進行此相關功能改造則難度較大，且耗費高昂。人工從車輛獲取檢測信息需保證配置硬盤滿足數據儲存要求，且與延時傳輸方式一致，無法及時獲取相關信息，進而無法有效開展應急處置，存在無法及時發現隱患，進而引發弓網事故的風險。

數據傳輸服務器可分為云服務器和自建服務器，云服務器可選擇自我搭建或租用，由于自我搭建云服務器初期耗費高昂，一般采用較少，租用服務器會產生一定的租用費用且由于服務器的歸屬問題，數據安全性面臨風險較大，自建服務器相對安全性較高，且相對穩定性強，數據存儲量大，可在系統設計安裝初期考慮預留空間，安裝于車輛上或車輛基地指定房間內。因此可根據在線監測系統具體運用需求結合后期運維模式適當進行服務器選取。

3.定位功能

定位功能在接觸網在線監測系統中十分重要，隨著車輛的行進，各項參數在不斷地變化，只有具有準確的定位才能有效的識別缺陷，目前使用較多的有單獨里程檢測定位、基于線路里程數據庫的里程檢測定位和定位點識別定位等，里程檢測定位通過在車輛上安裝專用的速度傳感器或運用車輛的速度傳感器進行運行里程計算，單獨里程檢測定位只能顯示里程信息，不利于接觸網專業進行定位點確定，于地鐵運維內有一定的弊端。基于線路里程數據庫的里程檢測定位將檢測的里程信息再與線路里程數據庫進行比對，進而確定檢測點的位置，由于速度檢測的累積誤差、里程數據庫的誤差及兩者的實時匹配性誤差，可能導致定位誤差較大。定位點識別定位通過圖像識別確定支持定位裝置特征點，進而確定定位點，通過定位點的信息與線路里程數據庫定位點進行匹配，進而確定車輛位置。

為提高定位精度可采用一些定位校準措施，較為常用的為采用電子標簽校準，采用RFID電子標簽與RFID閱讀器，通過在固定距離的接觸網支柱或者是沿線隧道結構等部位安裝一定的RFID電子標簽，通過車底安裝的RFID閱讀器識別線路上相應的電子標簽，并和數據庫內里程匹配得到實際里程，具有一定提高精度的作用。另外，可采用錨段關節、線岔、剛柔過渡等特殊部位與一般接觸線布置的差異性進行定位校準，通過將剛柔接觸線轉換，錨段關節處單雙接觸線變換等信息與里程庫特殊點進行關聯，作為校正點。為達到要求的精度，可通過多種定位方式共用及多種校正措施共用，如定位點處支持定位裝置特征點圖像識別與里程檢測共用，進行相互匹配校準等也是有效的提高定位精度的方法，進而實現定位功能的進一步優化。

4.參數檢測

接觸網幾何參數檢測有接觸式與非接觸式檢測，目前接觸式檢測因弊端較多幾乎不采用，非接觸式檢測主要通過激光發射器與相機的一定合理布置，通過三角測量法進行圖像采樣，部分采用雷達測距的原理實現非接觸式檢測，但相對激光器其穩定性與精度均較差。通過提高相機采樣頻率，采用更高質量的相機，可進一步提高非接觸式測量準確性。通過在車底安裝補償器，對車輛振動導致的誤差進行補償計算，可大大提高測量精度，減少外部因素引起的相機采樣誤差，可實現的測量參數有導高、拉出值、接觸線坡度、雙接觸線間距等。磨耗功能通過相機識別接觸線輪廓，進行磨損面計算，進而得到磨損量，與幾何參數檢測功能原理基本相似。

弓網接觸部位溫度監測可通過紅外相機實時進行，溫度升高大多由弓網短時離線，硬點沖擊等引起，通常伴隨有燃弧產生，弓網燃弧大多采用紫外相機進行檢測，通過測量燃弧面積或計算燃弧持續時長進而區分嚴重程度。與幾何參數檢測一致，通過提高相機采樣頻率，采用像素更高，質量更好的采樣相機，可大大提高檢測識別精度。

5.超限設置

在線監測系統為實時展現超限數據，需提前進行系統內超限參數設置，以達到“實時對比，實時報警”的功能，根據接觸網專業相關行業標準，技術標準可設置初級的超限參數要求，但由于現場環境復雜，車輛運行軌跡多變，系統檢測各環節、各項目誤差較多，動態檢測與靜態檢測的差異性等，易導致超限信息大量出現，造成數據傳輸累積，網絡卡死等，嚴重影響系統正常使用。

為解決超限參數設置與現場差異較大，海量超限信息出現的問題，可針對超限閾值進行不斷修訂，依據各檢測項目周期性累積的檢測數據進行分級，按照數據分布劃定比率范圍，運用檢測數據結合固定的專業標準要求，進行綜合比對，設置超限范圍，后期運用中隨著前期缺陷設備調整處置后超限信息不斷減少，可相應提高超限參數標準，不斷逼近理想技術標準值要求，達到系統運用與功能提升雙收益。

6.小結

針對接觸網在線監測系統的原理解析及于地鐵電客車安裝應用時經常出現的定位不準、數據傳輸、檢測誤差大、超限參數設置等難點的探討及應對方法研究，可多方面提升接觸網在線監測系統的功能，提高各項數據的檢測精度，提高其于地鐵行業的適用性，進一步服務于地鐵接觸網的良好運行。

【參考文獻】

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