接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)于地鐵的適配性研究

訾晨凱

【摘要】本文主要分析了接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本檢測原理，地鐵線路接觸網(wǎng)檢測的需求特點(diǎn)，接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)于地鐵線路應(yīng)用的過程中面臨的難點(diǎn)，及可采用的一些改進(jìn)措施，通過不斷的優(yōu)化提升，進(jìn)一步提高接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的精度，及時(shí)、準(zhǔn)確的為地鐵接觸網(wǎng)專業(yè)日常檢修維護(hù)、應(yīng)急響應(yīng)等工作提供有力依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】地鐵;接觸網(wǎng);在線監(jiān)測;適配性研究;功能優(yōu)化;精度提升

目前在各大城市電氣化城市軌道交通系統(tǒng)中，大多采用接觸網(wǎng)系統(tǒng)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(dòng)接觸獲取電流，因此良好的弓網(wǎng)關(guān)系顯得尤為重要。接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測，達(dá)到運(yùn)營同步檢測的效果，為接觸網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支持。近年我國軌道交通行業(yè)發(fā)展迅速，高速鐵路運(yùn)營規(guī)模位于世界前列，國內(nèi)高速鐵路供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)（6C）系統(tǒng)，技術(shù)日益完善，運(yùn)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(yùn)行速度、運(yùn)營模式等差異，高速鐵路接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)與地鐵線路接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)無法完全完全適用，面臨著定位不準(zhǔn)確，無法滿足地鐵檢維要求，及數(shù)據(jù)傳輸不及時(shí)、缺陷標(biāo)準(zhǔn)要求多樣化等難點(diǎn)，為確保接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)有效服務(wù)地鐵運(yùn)營，保障設(shè)備穩(wěn)定，則需要結(jié)合不同要求進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化匹配，下面將會(huì)對此進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析。

1.數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式

接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式有文字信息、圖片信息、視頻信息，各有優(yōu)缺。文字信息方便快捷，對網(wǎng)絡(luò)要求低，流量消耗少，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生費(fèi)用低，圖片和視頻信息對及時(shí)掌握現(xiàn)場情況具有巨大優(yōu)勢，但是受限于地鐵線路網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的穩(wěn)定性，如部分區(qū)段網(wǎng)絡(luò)較差可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)累積，影響后續(xù)傳輸，且高清圖片與視頻流量消耗較多，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維費(fèi)用相對較高，因此結(jié)合線路具體條件進(jìn)行文字、圖片、視頻不同幀數(shù)重要信息的適當(dāng)截取呈現(xiàn)將會(huì)是較好的數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式。

2.數(shù)據(jù)傳輸

現(xiàn)在各類在線監(jiān)測產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸方式大致分為實(shí)時(shí)傳輸、延時(shí)傳輸及人工獲取，為保證發(fā)現(xiàn)故障信息的及時(shí)性，實(shí)時(shí)傳輸方式具有很大的優(yōu)越性，但同樣受限于地底空間阻隔及郊區(qū)線路地理位置偏遠(yuǎn)等因素影響，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率無法保障，為提高穩(wěn)定性，可通過專用的車輛網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接觸網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸，但需要提前規(guī)劃，于車輛設(shè)計(jì)制造初期進(jìn)行同步考慮，如后期在用電客車進(jìn)行此相關(guān)功能改造則難度較大，且耗費(fèi)高昂。人工從車輛獲取檢測信息需保證配置硬盤滿足數(shù)據(jù)儲(chǔ)存要求，且與延時(shí)傳輸方式一致，無法及時(shí)獲取相關(guān)信息，進(jìn)而無法有效開展應(yīng)急處置，存在無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，進(jìn)而引發(fā)弓網(wǎng)事故的風(fēng)險(xiǎn)。

數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)器可分為云服務(wù)器和自建服務(wù)器，云服務(wù)器可選擇自我搭建或租用，由于自我搭建云服務(wù)器初期耗費(fèi)高昂，一般采用較少，租用服務(wù)器會(huì)產(chǎn)生一定的租用費(fèi)用且由于服務(wù)器的歸屬問題，數(shù)據(jù)安全性面臨風(fēng)險(xiǎn)較大，自建服務(wù)器相對安全性較高，且相對穩(wěn)定性強(qiáng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，可在系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝初期考慮預(yù)留空間，安裝于車輛上或車輛基地指定房間內(nèi)。因此可根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)具體運(yùn)用需求結(jié)合后期運(yùn)維模式適當(dāng)進(jìn)行服務(wù)器選取。

3.定位功能

定位功能在接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)中十分重要，隨著車輛的行進(jìn)，各項(xiàng)參數(shù)在不斷地變化，只有具有準(zhǔn)確的定位才能有效的識別缺陷，目前使用較多的有單獨(dú)里程檢測定位、基于線路里程數(shù)據(jù)庫的里程檢測定位和定位點(diǎn)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(yùn)用車輛的速度傳感器進(jìn)行運(yùn)行里程計(jì)算，單獨(dú)里程檢測定位只能顯示里程信息，不利于接觸網(wǎng)專業(yè)進(jìn)行定位點(diǎn)確定，于地鐵運(yùn)維內(nèi)有一定的弊端。基于線路里程數(shù)據(jù)庫的里程檢測定位將檢測的里程信息再與線路里程數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，進(jìn)而確定檢測點(diǎn)的位置，由于速度檢測的累積誤差、里程數(shù)據(jù)庫的誤差及兩者的實(shí)時(shí)匹配性誤差，可能導(dǎo)致定位誤差較大。定位點(diǎn)識別定位通過圖像識別確定支持定位裝置特征點(diǎn)，進(jìn)而確定定位點(diǎn)，通過定位點(diǎn)的信息與線路里程數(shù)據(jù)庫定位點(diǎn)進(jìn)行匹配，進(jìn)而確定車輛位置。

為提高定位精度可采用一些定位校準(zhǔn)措施，較為常用的為采用電子標(biāo)簽校準(zhǔn)，采用RFID電子標(biāo)簽與RFID閱讀器，通過在固定距離的接觸網(wǎng)支柱或者是沿線隧道結(jié)構(gòu)等部位安裝一定的RFID電子標(biāo)簽，通過車底安裝的RFID閱讀器識別線路上相應(yīng)的電子標(biāo)簽，并和數(shù)據(jù)庫內(nèi)里程匹配得到實(shí)際里程，具有一定提高精度的作用。另外，可采用錨段關(guān)節(jié)、線岔、剛?cè)徇^渡等特殊部位與一般接觸線布置的差異性進(jìn)行定位校準(zhǔn)，通過將剛?cè)峤佑|線轉(zhuǎn)換，錨段關(guān)節(jié)處單雙接觸線變換等信息與里程庫特殊點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，作為校正點(diǎn)。為達(dá)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(diǎn)處支持定位裝置特征點(diǎn)圖像識別與里程檢測共用，進(jìn)行相互匹配校準(zhǔn)等也是有效的提高定位精度的方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定位功能的進(jìn)一步優(yōu)化。

4.參數(shù)檢測

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)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(fā)射器與相機(jī)的一定合理布置，通過三角測量法進(jìn)行圖像采樣，部分采用雷達(dá)測距的原理實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測，但相對激光器其穩(wěn)定性與精度均較差。通過提高相機(jī)采樣頻率，采用更高質(zhì)量的相機(jī)，可進(jìn)一步提高非接觸式測量準(zhǔn)確性。通過在車底安裝補(bǔ)償器，對車輛振動(dòng)導(dǎo)致的誤差進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，可大大提高測量精度，減少外部因素引起的相機(jī)采樣誤差，可實(shí)現(xiàn)的測量參數(shù)有導(dǎo)高、拉出值、接觸線坡度、雙接觸線間距等。磨耗功能通過相機(jī)識別接觸線輪廓，進(jìn)行磨損面計(jì)算，進(jìn)而得到磨損量，與幾何參數(shù)檢測功能原理基本相似。

弓網(wǎng)接觸部位溫度監(jiān)測可通過紅外相機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行，溫度升高大多由弓網(wǎng)短時(shí)離線，硬點(diǎn)沖擊等引起，通常伴隨有燃弧產(chǎn)生，弓網(wǎng)燃弧大多采用紫外相機(jī)進(jìn)行檢測，通過測量燃弧面積或計(jì)算燃弧持續(xù)時(shí)長進(jìn)而區(qū)分嚴(yán)重程度。與幾何參數(shù)檢測一致，通過提高相機(jī)采樣頻率，采用像素更高，質(zhì)量更好的采樣相機(jī)，可大大提高檢測識別精度。

5.超限設(shè)置

在線監(jiān)測系統(tǒng)為實(shí)時(shí)展現(xiàn)超限數(shù)據(jù)，需提前進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)超限參數(shù)設(shè)置，以達(dá)到“實(shí)時(shí)對比，實(shí)時(shí)報(bào)警”的功能，根據(jù)接觸網(wǎng)專業(yè)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可設(shè)置初級的超限參數(shù)要求，但由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，車輛運(yùn)行軌跡多變，系統(tǒng)檢測各環(huán)節(jié)、各項(xiàng)目誤差較多，動(dòng)態(tài)檢測與靜態(tài)檢測的差異性等，易導(dǎo)致超限信息大量出現(xiàn)，造成數(shù)據(jù)傳輸累積，網(wǎng)絡(luò)卡死等，嚴(yán)重影響系統(tǒng)正常使用。

為解決超限參數(shù)設(shè)置與現(xiàn)場差異較大，海量超限信息出現(xiàn)的問題，可針對超限閾值進(jìn)行不斷修訂，依據(jù)各檢測項(xiàng)目周期性累積的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分級，按照數(shù)據(jù)分布劃定比率范圍，運(yùn)用檢測數(shù)據(jù)結(jié)合固定的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行綜合比對，設(shè)置超限范圍，后期運(yùn)用中隨著前期缺陷設(shè)備調(diào)整處置后超限信息不斷減少，可相應(yīng)提高超限參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不斷逼近理想技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)值要求，達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)用與功能提升雙收益。

6.小結(jié)

針對接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理解析及于地鐵電客車安裝應(yīng)用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的定位不準(zhǔn)、數(shù)據(jù)傳輸、檢測誤差大、超限參數(shù)設(shè)置等難點(diǎn)的探討及應(yīng)對方法研究，可多方面提升接觸網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能，提高各項(xiàng)數(shù)據(jù)的檢測精度，提高其于地鐵行業(yè)的適用性，進(jìn)一步服務(wù)于地鐵接觸網(wǎng)的良好運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

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