高速鐵路接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)的探討及應(yīng)用

曹 兵 邢西沙 迮繼亮

（濟(jì)南鐵路局調(diào)度所，山東 濟(jì)南250001）

高速鐵路接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)是列車在高速運(yùn)行中,用來(lái)檢測(cè)接觸網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)及受流系統(tǒng)的各項(xiàng)機(jī)械和電氣參數(shù),借以評(píng)價(jià)接觸懸掛和受電弓的性能以及接觸網(wǎng)工程和運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的重要手段。

1 接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)的概述

接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)是一種應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)及其他先進(jìn)檢測(cè)、試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控的最新技術(shù)。其任務(wù)是保證接觸網(wǎng)更安全可靠的供電，向維修人員提供接觸網(wǎng)狀態(tài)信息，試驗(yàn)、研究接觸網(wǎng)受流情況，為改善接觸懸掛結(jié)構(gòu)提供必要的技術(shù)參數(shù)。

接觸網(wǎng)檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備安裝在專用的檢測(cè)車中，通過(guò)車頂受電弓上的特殊傳感器及其他監(jiān)視裝置，將所測(cè)得的信號(hào)輸入車內(nèi)的微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后在輸出設(shè)備上將接觸網(wǎng)狀態(tài)參量打印出來(lái)。通過(guò)對(duì)打印結(jié)果的分析，便可知道接觸網(wǎng)工作狀態(tài)。當(dāng)技術(shù)參數(shù)超過(guò)允許值時(shí)，則應(yīng)立刻通知維修部門對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行檢修，同時(shí)車內(nèi)監(jiān)視裝置還能對(duì)接觸網(wǎng)受流狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，如離線率、接觸網(wǎng)彈性、弓線間接觸壓力等。因此接觸網(wǎng)檢測(cè)車是目前電氣化鐵道運(yùn)行線路上必不可少的檢測(cè)設(shè)備。

2 接觸網(wǎng)檢測(cè)的工作原理及主要裝置

接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)是由信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)隔離與傳遞系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理裝置、顯示和終端等部分組成。

2.1 接觸線拉出值檢測(cè)

拉出值的檢測(cè)方法是在車頂模擬受電弓滑板工作范圍內(nèi)，安裝微電子接近檢測(cè)器。接近檢測(cè)器可不與接觸線直接接觸，利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)拉出值檢測(cè)。當(dāng)在某一個(gè)微電子接近開(kāi)關(guān)上方有接觸線時(shí)，便產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)輸出電壓信號(hào)。這種裝置的特點(diǎn)是不受導(dǎo)線磨壓和氣象條件的影響，不受白天、夜間及線路情況等條件的限制，動(dòng)作靈敏可靠。接近檢測(cè)器安裝在受電弓中心兩側(cè)，每20mm安裝一個(gè)，當(dāng)導(dǎo)線在距中心第10個(gè)檢測(cè)器上時(shí)，則產(chǎn)生一個(gè)與位置相適應(yīng)的代碼送進(jìn)微型計(jì)算機(jī)，經(jīng)變換處理即可確定接觸線拉出值為200。

2.2 接觸線高度的測(cè)量

角位移測(cè)量法采用角位移傳感器，安裝在受電弓下部框架與主軸相聯(lián)，采用標(biāo)定歸算法通過(guò)角位移計(jì)算接觸線的高度。其特點(diǎn)是安裝復(fù)雜，精度低。

激光測(cè)距法采用激光測(cè)距傳感器，安裝在受電弓下部，激光光束通過(guò)受電弓滑板處的反射板，反射后計(jì)算出接觸線的動(dòng)態(tài)高度。其特點(diǎn)是精度高，使用簡(jiǎn)便，但激光器受太陽(yáng)光干擾幾率大。

2.3 弓網(wǎng)接觸壓力檢測(cè)

受電弓和接觸線在工作狀態(tài)下是一個(gè)共生體，只有它們相互接觸和作用時(shí)才能完成電力機(jī)車從接觸網(wǎng)獲取電能的目標(biāo)。在受電弓和接觸線的接觸中，其壓力過(guò)大，會(huì)增加受電弓和接觸線的異常磨損，縮短其使用壽命；其壓力過(guò)小，會(huì)使它們之間接觸不良，使供電時(shí)斷時(shí)續(xù)，甚至引起火花或電弧，以致燒損接觸線。

在高速接觸網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，要經(jīng)常了解接觸懸掛的工作狀態(tài)，以保持良好、安全運(yùn)行，所以經(jīng)常檢測(cè)受電弓和接觸線的接觸壓力是十分必要的。無(wú)論是德國(guó)、法國(guó)或日本，對(duì)于這項(xiàng)工作都非常重視。

實(shí)現(xiàn)弓線間接觸壓力的檢測(cè)，是在受電弓滑條下面，在受電弓托架的上面加裝檢測(cè)裝置?？紤]到接觸線在受電弓滑板上的不確定位置，一般是在其四個(gè)角上裝設(shè)4個(gè)檢測(cè)裝置。在技術(shù)要求上，這4個(gè)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)、性能、靈敏度、誤差及線性度都應(yīng)該是相同的。

2.4 硬點(diǎn)的測(cè)量

接觸懸掛的硬點(diǎn)，是接觸懸掛不均質(zhì)狀態(tài)的統(tǒng)稱。接觸懸掛的一個(gè)重要指標(biāo)就是彈性均勻。如果在接觸懸掛或接觸線上的某些部分，如在跨距兩端的定位點(diǎn)處彈性變差或有附加重量時(shí)，在列車高速運(yùn)行情況下，這些部位都會(huì)出現(xiàn)不正常升高（或降低），甚至出現(xiàn)撞弓、碰弓現(xiàn)象，也就是說(shuō)在這些部位會(huì)出現(xiàn)力、位置、速度或加速度的突然變化。

實(shí)際上，我們測(cè)量的是受電弓滑板受到的沖擊加速度值，當(dāng)接觸線上有硬彎或集中質(zhì)量點(diǎn)（如：接頭線夾、定位器、中心錨結(jié)線夾、電連接線夾）時(shí)，對(duì)高速滑動(dòng)的滑板造成沖擊振動(dòng)，通過(guò)測(cè)量這種沖擊振動(dòng)加速度，來(lái)表征接觸線的平順性。加速度計(jì)是非常靈敏的振動(dòng)測(cè)量元件，當(dāng)受電弓滑板受到?jīng)_擊時(shí)，它可以準(zhǔn)確靈敏反應(yīng)。在測(cè)量中，采集加速度的最大值。一條線路的硬點(diǎn)按最大值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.5 接觸線磨損檢測(cè)

接觸線的磨損引起接觸線的底部斷面的變化，從而增加接觸線和受電弓之間的平均接觸面積。因?yàn)榻佑|線的接觸部位是不氧化的，所以光反射率比其它部位的高。通過(guò)分析攝像機(jī)獲取的由激光照亮的接觸線斷面的光強(qiáng)度的梯度，可以確定接觸線的磨耗。

3 接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)的基本應(yīng)用

在高速接觸網(wǎng)施工驗(yàn)收階段，通常大量應(yīng)用接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而更高效更準(zhǔn)確的收集工程數(shù)據(jù)，確保驗(yàn)收的高質(zhì)量。此過(guò)程接觸網(wǎng)檢測(cè)分一般分為3個(gè)階段：靜態(tài)檢測(cè)、動(dòng)態(tài)檢測(cè)、聯(lián)調(diào)聯(lián)試。

3.1 靜態(tài)檢測(cè)

靜態(tài)檢測(cè)主要在工程安裝階段對(duì)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,內(nèi)容包括：導(dǎo)線高度、拉出值、限界、動(dòng)態(tài)包絡(luò)線。采用多功能激光接觸網(wǎng)測(cè)量?jī)x和限界檢測(cè)車進(jìn)行無(wú)接觸靜態(tài)檢測(cè)。

3.2 低速動(dòng)態(tài)檢測(cè)

動(dòng)態(tài)檢測(cè)主要在工程完工后進(jìn)行接觸網(wǎng)安全及低速動(dòng)態(tài)性能檢測(cè),然后進(jìn)行高速動(dòng)態(tài)檢測(cè)(熱滑試驗(yàn))。低速動(dòng)態(tài)檢測(cè)采用接觸網(wǎng)冷滑裝置和接觸網(wǎng)弓網(wǎng)接觸力測(cè)量裝置,測(cè)量?jī)?nèi)容包括：弓網(wǎng)接觸力、定位器抬升(檢測(cè)車測(cè)量、地面測(cè)量)、受電弓運(yùn)行加速度、離線率、視頻記錄等。

3.3 動(dòng)態(tài)檢測(cè)(熱滑試驗(yàn))

在空載運(yùn)行正常后進(jìn)行接觸網(wǎng)熱滑行實(shí)驗(yàn),檢測(cè)接觸網(wǎng)的弓網(wǎng)關(guān)系,檢測(cè)動(dòng)車組在運(yùn)行時(shí)有無(wú)拉弧現(xiàn)象等,主要內(nèi)容有：動(dòng)態(tài)接觸壓力測(cè)量，受電弓運(yùn)行加速度，離線率，視頻記錄，受流測(cè)試等。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,并對(duì)接觸網(wǎng)每個(gè)定位點(diǎn)接觸線高度及拉出值進(jìn)行整改。定位點(diǎn)的問(wèn)題處理后,再進(jìn)行更細(xì)致的檢測(cè),即檢查接觸網(wǎng)的預(yù)留馳度及坡度,也就是要精確測(cè)量每一處的接觸線高度,對(duì)每根吊弦的長(zhǎng)度進(jìn)行檢查,對(duì)不合適吊弦進(jìn)行調(diào)整。

3.4 接觸網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試

整體系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試主要檢驗(yàn)動(dòng)車組運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性、舒適性；檢驗(yàn)牽引供電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性，評(píng)價(jià)其設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)備選型的合理性；驗(yàn)證通信信號(hào)系統(tǒng)的功能、性能、安全性；驗(yàn)證線路、橋梁、路基、路橋過(guò)渡段等工務(wù)工程的基本設(shè)計(jì)參數(shù)、定型圖和減振降噪措施的合理性、安全性；對(duì)全線的各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和子系統(tǒng)之間的配合進(jìn)行充分的檢驗(yàn)、調(diào)試，找出并消除影響安全運(yùn)行的隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

高速鐵路客運(yùn)專線是國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的必然需求，我國(guó)對(duì)發(fā)展高速鐵路技術(shù)，建設(shè)高速鐵路非常重視。國(guó)際上建設(shè)高速鐵路的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，高速鐵路不僅在建設(shè)上是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜系統(tǒng)工程，而且其運(yùn)行指揮、管理維護(hù)和傳統(tǒng)鐵路的運(yùn)營(yíng)都有著很大程度上的不同。所以我們應(yīng)該更多的了解高速鐵路接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)，并更充分的應(yīng)用于實(shí)際工作中。

［1］保立波,羅健.客運(yùn)專線弓網(wǎng)關(guān)系評(píng)價(jià)及其在京津城際鐵路中的應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2009(4).

［2］劉永紅.鐵路客運(yùn)專線接觸網(wǎng)系統(tǒng)工程技術(shù)的研究[D].成都：西南交通大學(xué),2007.

［3］景建民,周靜恒.武廣鐵路客運(yùn)專線高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)與設(shè)備特點(diǎn)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2009.