[科普中國(guó)]-弓網(wǎng)關(guān)系測(cè)試

簡(jiǎn)介

地鐵接觸網(wǎng)的檢修主要采用傳統(tǒng)的人工巡查及作業(yè)車(chē)車(chē)載式測(cè)試兩種方式。前者需要大量的人力、時(shí)間，作業(yè)效率低；后者需在作業(yè)效率上由顯著提高，但只能在運(yùn)營(yíng)車(chē)停運(yùn)后進(jìn)行測(cè)試，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患，同時(shí)作業(yè)車(chē)與運(yùn)營(yíng)車(chē)在設(shè)計(jì)上存在一定得差別，因而不能真實(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)運(yùn)營(yíng)車(chē)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的弓網(wǎng)關(guān)系。因此，必須要一種科學(xué)、合理的測(cè)試技術(shù)，確保電力機(jī)車(chē)的安全運(yùn)營(yíng)，進(jìn)而確保乘客的人身安全。

弓網(wǎng)關(guān)系測(cè)試手段主要采用弓網(wǎng)參數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在接觸網(wǎng)綜合測(cè)試車(chē)、運(yùn)營(yíng)電客車(chē)、接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)等車(chē)輛上安裝參數(shù)測(cè)試設(shè)備，實(shí)時(shí)對(duì)弓網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試，并能對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析報(bào)表，評(píng)估接觸網(wǎng)狀態(tài)。

測(cè)試系統(tǒng)主要由接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)試子系統(tǒng)、弓網(wǎng)關(guān)系測(cè)試子系統(tǒng)組成，弓網(wǎng)關(guān)系測(cè)試子系統(tǒng)含弓網(wǎng)加速度測(cè)試及弓網(wǎng)燃弧測(cè)試。接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)試子系統(tǒng)、弓網(wǎng)關(guān)系測(cè)試子系統(tǒng)通過(guò)通過(guò)車(chē)載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。信息交互系統(tǒng)由中央數(shù)據(jù)處理單元、車(chē)載局域網(wǎng)及遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成，車(chē)載局域網(wǎng)采用統(tǒng)一的千兆以太網(wǎng)傳輸模式。

各子系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載局域網(wǎng)及中央數(shù)據(jù)處理單元完成數(shù)據(jù)融合并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并可通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理，及時(shí)反饋測(cè)試數(shù)據(jù)至相關(guān)部門(mén)，便于問(wèn)題的及時(shí)處理1。

弓網(wǎng)關(guān)系的測(cè)試手段及原理弓網(wǎng)關(guān)系測(cè)試手段主要采用弓網(wǎng)參數(shù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在接觸網(wǎng)綜合檢測(cè)車(chē)、運(yùn)營(yíng)電客車(chē)、接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)等車(chē)輛上安裝參數(shù)檢測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)對(duì)弓網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，并能對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析報(bào)表，評(píng)估接觸網(wǎng)狀態(tài)。

檢測(cè)系統(tǒng)主要由接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)子系統(tǒng)、弓網(wǎng)關(guān)系檢測(cè)子系統(tǒng)組成，弓網(wǎng)關(guān)系檢測(cè)子系統(tǒng)含弓網(wǎng)加速度檢測(cè)及弓網(wǎng)燃弧檢測(cè)。

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)子系統(tǒng)、弓網(wǎng)關(guān)系檢測(cè)子系統(tǒng)通過(guò)通過(guò)車(chē)載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。信息交互系統(tǒng)由中央數(shù)據(jù)處理單元、車(chē)載局域網(wǎng)及遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成，車(chē)載局域網(wǎng)采用統(tǒng)一的千兆以太網(wǎng)傳輸模式。

各子系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載局域網(wǎng)及中央數(shù)據(jù)處理單元完成數(shù)據(jù)融合并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并可通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理，及時(shí)反饋檢測(cè)數(shù)據(jù)至相關(guān)部門(mén)，便于問(wèn)題的及時(shí)處理。

1、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)采用最新機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)、基于接觸網(wǎng)特征點(diǎn)的綜合定位技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與挖掘技術(shù)、專家評(píng)估技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地鐵剛?cè)嵝越佑|網(wǎng)幾何參數(shù)高精度、實(shí)時(shí)檢測(cè)，綜合質(zhì)量評(píng)定及故障診斷。主要由視覺(jué)測(cè)量模塊、車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)采集與處理模塊、車(chē)底運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊三部分組成。通過(guò)線性CCD攝像機(jī)，對(duì)接觸網(wǎng)幾何空間狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集并將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為灰度值圖像信息，進(jìn)而通過(guò)千兆以太網(wǎng)傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理2。

2、弓網(wǎng)接觸力及硬點(diǎn)的檢測(cè)

弓網(wǎng)接觸力及硬點(diǎn)的檢測(cè)主要通過(guò)在受電弓上安裝有稱重傳感器、加速度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在受電弓滑條的四個(gè)支撐點(diǎn)分別安裝稱重傳感器，可以測(cè)量受電弓滑板和支撐點(diǎn)之間的相互作用力；在兩根滑條下方各安裝測(cè)量滑條前后和上下方向的運(yùn)動(dòng)加速度的加速度傳感器，測(cè)量滑條的上下振動(dòng)和前后沖擊；由于電客車(chē)在高速度運(yùn)行中，車(chē)體本身會(huì)產(chǎn)生的一定的振動(dòng)和沖擊，因此還在受電弓底座上安裝測(cè)量前后和上下方向的加速度傳感器，以便于在計(jì)算弓網(wǎng)作用造成的振動(dòng)和沖擊時(shí)濾去車(chē)體本身運(yùn)動(dòng)的影響。

3、燃弧檢測(cè)

燃弧檢測(cè)的基本原理是檢測(cè)弓網(wǎng)燃弧紫外特征光的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，通過(guò)光學(xué)采集系統(tǒng)采集弓網(wǎng)燃弧的紫外光特征量，同時(shí)采用高清工業(yè)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)弓網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)記錄存儲(chǔ)弓網(wǎng)接觸點(diǎn)以及受電弓弓頭、絕緣部件、線夾以及關(guān)鍵零部件等區(qū)域的高清圖像以及基于高清圖像分析受電弓相對(duì)于接觸網(wǎng)的偏移量。其次，利用光纖將燃弧光信號(hào)傳輸至紫外光電傳感系統(tǒng)，通過(guò)紫外光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。同時(shí)，利用相應(yīng)的傳感模塊同步測(cè)量列車(chē)輔助電氣量，并通過(guò)電纜將信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。最后，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和綜合處理后，通過(guò)無(wú)線方式將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至終端3。

影響弓網(wǎng)關(guān)系的主要因素弓網(wǎng)關(guān)系是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，包含了空氣動(dòng)力、機(jī)械振動(dòng)、電氣傳導(dǎo)等多種學(xué)科知識(shí)。從檢測(cè)手段來(lái)看，我們關(guān)注的弓網(wǎng)關(guān)系主要有弓網(wǎng)幾何參數(shù)和受流質(zhì)量。弓網(wǎng)幾何參數(shù)主要指在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，受電弓滑板在接觸網(wǎng)上滑動(dòng)，兩者之間存在一定的相對(duì)位置關(guān)系，主要有拉出值、導(dǎo)線高度、一跨內(nèi)高差等。良好的弓網(wǎng)幾何關(guān)系不僅可以保證接觸導(dǎo)線在受電弓碳滑板安全范圍內(nèi)均勻的過(guò)渡，也能保證受電弓在垂直方向的振動(dòng)較小，受電弓滑板能克服這些影響并仍然保持與接觸線的良好接觸。如果拉出值較小，則使得受電弓局部磨耗較大，而拉出值較大，則會(huì)造成接觸線脫弓發(fā)生弓網(wǎng)事故，影響運(yùn)行安全。導(dǎo)高和高差不正常也會(huì)造成受電弓跟隨性不好、導(dǎo)線局部磨耗過(guò)大、影響受流質(zhì)量等等。而受流質(zhì)量主要包含弓網(wǎng)接觸力、弓頭水平及垂直加速度（沖擊和硬點(diǎn)）、燃弧等。良好的受流質(zhì)量不僅可以保證電客車(chē)正常取流，也可以避免受電弓和接觸線產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊或者拉弧燒傷，有效延長(zhǎng)弓頭和線索的使用壽命3。

弓網(wǎng)關(guān)系測(cè)試裝置的運(yùn)用弓網(wǎng)關(guān)系測(cè)試，是指導(dǎo)接觸網(wǎng)檢修調(diào)整、監(jiān)測(cè)弓網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)防弓網(wǎng)故障發(fā)生的一個(gè)科學(xué)有效手段，也是實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)設(shè)備“定期檢測(cè)、狀態(tài)檢修”的必然趨勢(shì)。為了更好發(fā)揮弓網(wǎng)關(guān)系檢測(cè)裝置的作用，可以借鑒鐵路局的檢測(cè)模式，采用弓網(wǎng)關(guān)系在線監(jiān)測(cè)、接觸網(wǎng)綜合檢測(cè)車(chē)、手推式簡(jiǎn)易接觸網(wǎng)檢測(cè)裝置等多種手段對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行綜合檢測(cè)。

1、弓網(wǎng)關(guān)系在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

弓網(wǎng)關(guān)系在線監(jiān)測(cè)目的是對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)設(shè)備的缺陷。該系統(tǒng)在不改變車(chē)體結(jié)構(gòu)的前提下，在電客車(chē)車(chē)頂預(yù)留接觸網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接口，安裝整套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在電客車(chē)正常運(yùn)行的過(guò)程中實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)列車(chē)受電弓與接觸網(wǎng)的跟隨狀態(tài)、受電弓與接觸網(wǎng)的燃弧狀態(tài)、接觸網(wǎng)參數(shù)、接觸網(wǎng)定位懸掛狀態(tài)、接觸網(wǎng)異物和受電弓狀態(tài)等主要運(yùn)行狀態(tài)的特征信息，對(duì)這些信息進(jìn)行綜合分析處理，及時(shí)預(yù)報(bào)影響車(chē)輛安全運(yùn)行的故障，有效保證運(yùn)營(yíng)安全1。

2、接觸網(wǎng)綜合檢測(cè)車(chē)

接觸網(wǎng)綜合檢測(cè)車(chē)一般由普通客車(chē)車(chē)體改造，配備先進(jìn)的檢測(cè)系統(tǒng)，能全面檢測(cè)接觸網(wǎng)的參數(shù)狀態(tài)。檢測(cè)任務(wù)由供電部門(mén)統(tǒng)一安排和布置，一般用于新線聯(lián)調(diào)聯(lián)試，既有線路的全面檢測(cè)等。配屬專職的檢測(cè)人員，負(fù)責(zé)檢測(cè)車(chē)及檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)用管理，日常的檢測(cè)任務(wù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理等。每次檢測(cè)任務(wù)結(jié)束后，由檢測(cè)人員對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和視頻資料進(jìn)行整理，將缺陷數(shù)據(jù)發(fā)送至各車(chē)間進(jìn)行復(fù)核處理，各車(chē)間收到數(shù)據(jù)后分輕重緩急納入處理計(jì)劃進(jìn)行處理，管內(nèi)所有缺陷都實(shí)行動(dòng)態(tài)管理制度，實(shí)行閉環(huán)管理，對(duì)每個(gè)超限處所逐一消號(hào)。

3、手推式簡(jiǎn)易接觸網(wǎng)檢測(cè)裝置

手推式簡(jiǎn)易接觸網(wǎng)檢測(cè)裝置是弓網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)裝置和接觸網(wǎng)綜合檢測(cè)車(chē)的有效補(bǔ)充。地鐵的接觸網(wǎng)設(shè)備參數(shù)測(cè)量主要是通過(guò)傳統(tǒng)的人工巡查方式，借助激光測(cè)量?jī)x、游標(biāo)卡尺等工具進(jìn)行測(cè)量，需要大量的人力和時(shí)間，且測(cè)量數(shù)據(jù)不連貫、作業(yè)效率低。而通過(guò)在專門(mén)定制的手推車(chē)上加裝接觸網(wǎng)檢測(cè)裝置，以不超過(guò)5km/h的速度在軌道上推行，利用光學(xué)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)及磨耗的連續(xù)精確測(cè)量，可以有效提高作業(yè)人員的檢修效率，也是其他檢測(cè)手段的有效補(bǔ)充3。