浅谈城市轨道接触网在线检测装置原理及应用

应用情况、数据分析等进行了详细的介绍，对接触网系统维护具有一定的指导意义。

关键词：接触网;在线检测;原理;应用

中图分类号：U225 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0154-02

0 引言

随着城市轨道在全国的快速发展，接触网作为地铁列车唯一的供电设备，其供电可靠性和稳定性直接影响地铁列车的行车安全，对接触网加强检测、维护显得尤为重要，由此，接触网在线检测系统孕育而生。接触网在线检测主要是将线阵检测相机、紫外燃弧相机等非接触式检测设备集成安装于运营电客车上进行弓网动态检测。该系统集接触网巡视、接触网几何参数检测、弓网燃弧检测等功能于一体，实时检测接触网状态，相较于传统的检测方式，在线检测解决了人工静态检测时效性较差、精度较低、效率较低等问题，克服了接触网检测车无法检测弓网燃弧的弊端，且在线检测不受检修时间限制，是较为理想的接触网检测工具。

1 接触网在线检测的主要功能及其原理

接触网在线检测系统检测内容包括接触线高度、接触线动态拉出值、弓网硬点、弓网接触力、弓网离线燃弧、机车速度，机车位置定位等参数。接触网在线检测系统是一套完整的检测体系，整套系统中各个检测模块虽各自独立检测，系统输出检测数据是通过对各个模块数据进行综合分析，各个模块检测参数相互对应。

1.1 接触网几何参数测量

接触网几何参数测量利用非接触式测量原理。利用双目线阵主动视觉测量技术，将两台线阵相机和激光发射器进行空間组合，激光发射器发射直线结构光，与接触线相交后形成包括接触线轮廓结构信息的激光光条，两台线阵相机的公共视角和激光平面覆盖接触网的导高和拉出值波动范围，两台线阵相机从不同的角度获取接触线激光光条图像。由于两台线阵相机拍摄角度不同，激光反射光条在两台线阵相机中所成图像产生视差，将该视差与两台线阵相机内外部参数结合，利用三角检测原理，实现接触网导高和拉出值的测量。

1.2 弓网燃弧检测

接触网燃弧检测是基于紫外光检测原理。主要是在车顶加装一组燃弧检测装置，紫外线的波段为10-400nm，其中燃弧现象产生的波段集中在280-400nm波段，而太阳光接近地面部分的紫外线波段因为大气臭氧层的原因，很少有小于280nm的紫外线波段。因此选择特定日盲区紫外线波段作为燃弧检测特征量，构建燃弧检测系统。利用特殊的光学采集系统实现燃弧特征量的采集和提取，同时将采取紫外光通过特殊光纤传输至光电转换模块，光电转换模块将光信号转变为电信号，信号处理模块通过对电信号的处理上传到上位机系统，实现燃弧现象的采集和记录。

1.3 测速定位

机车测速定位系统采用多传感器信息融合测速定位原理。检测设备包括多普勒测速雷达、脉冲转速传感器以及应答器和REID电子标签。其作为弓网在线检测系统的保障，是确保弓网检测数据准确性的基础，必须做到绝对精准测量。多普勒测速雷达传感器安装于机车底部，通过向轨面发射和接受电磁波，利用多普勒效应计算机车瞬时速度;脉冲转速传感器与机车车轮同轴，通过统计车轮转动次数，计算机车瞬时速度;应答器和REID电子标签主要用于对机车偏移位置的修正。

1.4 车体振动补偿

接触网在线检测系统中非接触式检测均以机车车体作为固定参考点，而机车在行驶过程中存在随机的多自由度振动现象，其中以横向摇摆振动为主，影响非接触式测量的结果。因此机车需要加装一组横向振动补偿器，分别安装在车体地面两侧，振动补偿装置由两套激光扫描雷达组成，在机车行驶过程中分别扫描左右两侧钢轨，实现记录车体相对于左右两侧钢轨距离和角度，从而将数据传输至检测系统进行补偿，达到对振动补偿的目的。

2 接触网在线检测装置应用实例

重庆地铁六号线电客车安装了一套接触网在线检测装置，该套装置主要功能检测接触网几何参数、磨耗、燃弧等，检测设备主机安装于电客车车厢内。检测时，通过笔记本电脑与检测主机无线连接后，运行检测软件进行检测操作。

2.1 软件分析系统过滤误报及误识别

（1）可调整支柱位置，修正定位误差。目前传统网检车定位通过数据库以及电子标签来实现，实际位置与检测数据上的位置存在偏差且不能修正;在线检测系统提供定位修正功能，数据图像来源于实际检测，通过参考图像支柱的位置来进行修正，修正后能够达到精确定位的程度，数据会随之更新。

（2）检测曲线、图像同步处理，方便对照分析查看。数据表、曲线图、监控图像、检测图像，这4个模块中的位置是相关联的，在其中模块中发现的设备问题，都可以快速切换到其它模块，进一步确认情况，判断设备状况。

（3）颜色标记实际测量位置，剔除误报数据。在检测数据中，难免存在误报数据，该系统以不同的颜色标注检测的位置区域，是否检测到接触线上，以便分析人员能快速分辨，排除误报数据，缺陷问题的查找确认更加高效。

2.2 接触线磨耗动态管控

接触网在线检测装置对全线接触线的磨耗余量进行记录，可实时对异常磨耗区段进行检测分析，突破了以往只能靠检测人员在停电期间进行固定区段人工检测的弊端，大量减少了检测时间，提高了磨耗检测的效率和精度。一般对全线检测到磨耗余量小于10mm的区段，需进行重点记录分析。

2.3 结合拉出值分布与受电弓滑板磨耗情况分析弓网匹配关系

根据接触网在线检测装置检测的大量拉出值数据，可分运营交路绘制全线拉出值的分布情况，检测结果见图1。结合受电弓实际磨损状况，展开弓网关系的深度分析，必要时，可根据碳滑板磨耗情况对接触网拉出值分布进行整体调整，保证碳滑板磨耗均匀，见图2，对接触网平面布置的验证及提升受电弓碳滑板寿命起着重要作用。

2.4 通过燃弧检测改善弓网关系

燃弧检测是通过紫外检测传感器检测，曲线图上表示为红点，每个红点即为一次检测到的燃弧，以毫秒时间量化燃弧大小，并额外并提供波形工具分析传感器检测到的燃弧数值情况，同时可查看燃弧影像，运营部门根据燃弧的等级及位置信息，适时对接触网进行检查、调整，改善弓网受流质量。

3 结论

（1）轨道交通接触网在线检测装置利用运营时间进行动态检测，极大程度地提高了测量的效率，节约了人力及时间。（2）轨道交通接触网在线检测装置可有效监控弓网磨耗的趋势，对接触线换线阈值的管控提供了数据基础，同时，为接触网异常磨耗的分析提供了数据保障。（3）轨道交通接触网在线检测装置可有效监控弓网燃弧，通过对弓网燃弧率指标的管控达到提升弓网受流质量的目的，对弓网配合关系的改善具有重要的作用。

参考文献

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