城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障及定位方法研究

寧波市軌道交通集團有限公司智慧運營分公司 吳可偉

1 引言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)作為軌道交通運行的關(guān)鍵設(shè)備之一，承擔著向列車提供電能的重要職責。接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的故障不可避免地會影響列車運行和乘客出行，甚至會引發(fā)嚴重的安全事故。及時準確地定位接觸網(wǎng)供電故障是確保城市軌道交通運行安全和可靠性的重要手段。

目前，國內(nèi)外對城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障及定位方法的研究不斷深入，涌現(xiàn)出大量的成果和創(chuàng)新，但仍存在許多亟待解決的問題。如傳統(tǒng)的非智能化定位方法無法滿足快速準確定位故障的需求，而智能化定位方法的應(yīng)用和推廣仍受到技術(shù)和經(jīng)濟等方面的限制。

本文旨在對城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障及定位方法進行系統(tǒng)研究和總結(jié)，探討不同定位方法的適用性和優(yōu)缺點，并通過實際案例的分析，提出改進和優(yōu)化建議，為城市軌道交通接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的可靠性和安全性提供參考和支持。

2 城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的類型和原因分析

城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的類型和原因分析見表1。

表1 城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的類型和原因分析

城市軌道交通接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的故障及其原因十分復(fù)雜，需要科學系統(tǒng)的方法進行分析和處理。

3 城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的定位方法研究

3.1 定位方法概述

城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的定位是維護接觸網(wǎng)正常運行的重要環(huán)節(jié)之一[1]。定位方法的準確性和及時性對于保證列車運行安全和提高交通運輸效率具有重要意義。常用的定位方法包括非智能化定位方法和智能化定位方法。

3.2 非智能化定位方法

3.2.1 手動巡檢法

手動巡檢法是最為傳統(tǒng)、最為基礎(chǔ)的定位方法，即人工巡視檢查接觸網(wǎng)設(shè)備，找出損壞點并進行修復(fù)。這種方法具有直觀、簡便、成本低等優(yōu)點，但是其準確性和效率都較低，且存在安全隱患。

3.2.2 試探法

試探法是通過向線路發(fā)送一定的電信號，并在故障點處觀察信號變化來確定故障點位置的方法。該方法適用于單線路的小規(guī)模設(shè)備檢測，但對于復(fù)雜的接觸網(wǎng)系統(tǒng)，其定位準確性有限。

3.2.3 相量比對法

相量比對法是通過分析接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)中的電流、電壓等參數(shù)，對故障點進行定位。該方法定位準確性較高，但需要安裝復(fù)雜的監(jiān)測系統(tǒng)，成本較高。

3.3 智能化定位方法

3.3.1 軌道電氣監(jiān)測系統(tǒng)

軌道電氣監(jiān)測系統(tǒng)是一種可以實現(xiàn)對接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)進行實時監(jiān)測和分析的系統(tǒng)[2]。通過安裝在列車上的傳感器對接觸網(wǎng)系統(tǒng)進行監(jiān)測，將監(jiān)測結(jié)果傳輸至后臺，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和處理，得出故障點位置并給出修復(fù)建議。該方法具有定位準確、實時性強等優(yōu)點，但成本較高。

3.3.2 圖像識別技術(shù)

圖像識別技術(shù)是一種利用計算機視覺技術(shù)進行接觸網(wǎng)設(shè)備故障診斷和定位的方法。該方法通過安裝在列車上的相機對接觸網(wǎng)設(shè)備進行拍攝，并通過計算機算法進行故障定位。該方法定位準確性高，但存在灰度值誤差、視角問題等限制。

3.4 定位方法的選擇

針對不同的接觸網(wǎng)故障類型和設(shè)備特點，需要綜合考慮定位方法的準確性、成本、實時性等因素，選擇最適合的方法進行故障定位[3]。

一般情況下，對于小規(guī)模的故障點，可以采用手動巡檢法或試探法進行定位，而對于大規(guī)模的故障點，建議使用軌道電氣監(jiān)測系統(tǒng)或圖像識別技術(shù)進行定位。在實際操作中，也可以采用多種定位方法相互印證，提高定位準確性和可靠性。各種定位方法的優(yōu)缺點和適用范圍見表2。

表2 各種定位方法的優(yōu)缺點和適用范圍

4 城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障定位方法的應(yīng)用研究

4.1 定位方法的適用性研究

城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的定位方法有多種，不同的定位方法適用于不同類型的故障，因此需要對定位方法的適用性進行研究。

傳統(tǒng)的非智能化定位方法適用于大多數(shù)接觸網(wǎng)供電故障的定位。如根據(jù)電流方向的變化來判斷故障位置的“短路法”“開路法”以及利用電纜的反向工作原理來判斷故障位置的“交流法”“直流法”等方法，都已經(jīng)在實際應(yīng)用中得到了驗證。

智能化定位方法在適用于部分故障類型的同時，也存在一定的局限性[4]。如基于電力線通信技術(shù)的定位方法，在室外使用效果較好，但在室內(nèi)由于信號衰減等問題，定位精度會受到影響。而基于高頻阻抗測量的定位方法，則需要在供電系統(tǒng)中添加專用設(shè)備，成本較高。

定位方法的適用性與故障類型密切相關(guān)，不同的定位方法適用于不同類型的故障。在實際應(yīng)用中需要根據(jù)故障類型和定位方法的特點進行合理選擇。對于已經(jīng)選擇的定位方法，需要結(jié)合實際情況進行適當?shù)母倪M和優(yōu)化，以提高定位精度和效率。

4.2 定位方法的實際應(yīng)用案例分析

城市軌道交通接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)是保證軌道交通運行的關(guān)鍵設(shè)施，一旦出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致列車停運、延誤或者行車安全問題。及時、準確地定位接觸網(wǎng)故障是保證軌道交通正常運行的重要措施。

某城市地鐵系統(tǒng)的接觸網(wǎng)故障定位方法主要采用人工巡檢和紅外線熱成像技術(shù)，存在人工巡檢效率低、精度不高、紅外線熱成像無法精確定位等問題。為了解決這些問題，該城市地鐵系統(tǒng)決定對接觸網(wǎng)故障定位技術(shù)進行改造，采用先進的無線電定位技術(shù)。

改造方案采用了一種新型的無線電定位技術(shù)，利用接觸網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)置的信號源發(fā)射電磁波，接收裝置通過收集電磁波的信號強度來定位故障點。該技術(shù)具有精度高、定位快、無須人工干預(yù)等優(yōu)點。

經(jīng)過改造后，該城市地鐵系統(tǒng)的接觸網(wǎng)故障定位精度大大提高，定位時間也縮短了，定位準確率達到了99%以上。由于無須人工干預(yù)，降低了人工巡檢的成本和工作強度，提高了工作效率和安全性。

該城市地鐵系統(tǒng)的接觸網(wǎng)故障定位技術(shù)改造成功，驗證了先進的無線電定位技術(shù)在城市軌道交通系統(tǒng)中的實用性和可行性，為城市軌道交通運行安全和效率提供了有力保障。

通過案例分析得到城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障定位方法的實際應(yīng)用情況與故障類型、定位方法的特點密切相關(guān)[5]。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)實際情況進行合理選擇，并對已經(jīng)選擇的定位方法進行改進和優(yōu)化，以提高定位精度和效率。

4.3 定位方法的改進和優(yōu)化研究

城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的定位方法雖然已經(jīng)較為成熟，但仍存在一些不足之處，需要進一步改進和優(yōu)化。

4.3.1 確定接觸網(wǎng)供電故障的類型和位置

定位方法的改進和優(yōu)化需要解決的問題是確定接觸網(wǎng)供電故障的類型和位置。在實際應(yīng)用中，如果能夠準確地判斷故障的類型和位置，就可以快速、精確地進行故障的修復(fù)和恢復(fù)。

4.3.2 采用新的故障診斷技術(shù)

除了傳統(tǒng)的故障定位方法之外，還可以采用一些新的故障診斷技術(shù)進行改進和優(yōu)化。如可以利用紅外成像技術(shù)來檢測接觸網(wǎng)熱點或者利用機器學習技術(shù)來實現(xiàn)自動化的故障定位和診斷。新技術(shù)的應(yīng)用可以提高故障定位的準確性和效率，進一步提升城市軌道交通系統(tǒng)的運行可靠性和安全性。

4.3.3 提高設(shè)備的可靠性和維護效率

定位方法的改進和優(yōu)化還需要從設(shè)備的角度進行考慮。城市軌道交通系統(tǒng)的接觸網(wǎng)供電設(shè)備是故障發(fā)生的主要源頭之一，必須加強設(shè)備的維護和管理工作，提高設(shè)備的可靠性和維護效率。較為先進的監(jiān)測和診斷系統(tǒng)，如基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)的設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)測和預(yù)測性維護，降低設(shè)備故障率，提高設(shè)備的運行可靠性和穩(wěn)定性。

4.3.4 加強管理和培訓

定位方法的改進和優(yōu)化還需要從管理和培訓方面進行加強。城市軌道交通系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要統(tǒng)一的管理和培訓體系來保證系統(tǒng)的正常運行。特別是對于定位方法的應(yīng)用，必須加強操作人員的培訓和技術(shù)培訓，確保操作人員熟練掌握定位方法的原理和使用方法。定位方法的改進也需要與管理部門密切合作，從制度和政策方面進行規(guī)范和優(yōu)化。如建立定期檢查和維護制度，加強故障信息的收集和分析，制定應(yīng)急預(yù)案等，均有助于提高定位方法的準確性和效率。

5 結(jié)語

通過對城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障定位方法的應(yīng)用研究，新的智能化定位方法相比于傳統(tǒng)的非智能化定位方法，具有更高的故障定位精度和更快的故障定位速度。這些新的定位方法提高了故障處理效率，降低了故障處理成本，對城市軌道交通接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的運營和管理起到了積極的促進作用。

通過對城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的類型和原因分析，以及定位方法的研究和應(yīng)用，提出了針對城市軌道交通接觸網(wǎng)供電故障的定位和處理的一系列解決方案。這些方案將有助于提高城市軌道交通接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，保障城市軌道交通的正常運營和發(fā)展。