弓網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)的研究

樊曉麗

(呼和浩特鐵路局科研所,內(nèi)蒙古呼和浩特 010050)

弓網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)的研究

樊曉麗

(呼和浩特鐵路局科研所,內(nèi)蒙古呼和浩特 010050)

弓網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)主要由車載設(shè)備部分組成,車載設(shè)備部分由3個子系統(tǒng)組成,包括信息定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和檢測信息傳輸系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用非接觸式的檢測方法,在機(jī)車運行過程中,無需人為干預(yù),全天候自動完成參數(shù)檢測和數(shù)據(jù)的采集,在接觸網(wǎng)發(fā)生故障時,能夠幫助隨車機(jī)械師進(jìn)行事故原因分析,有效縮短事故分析處理的時間,為鐵路安全運輸秩序提供了保障。通過分析積累的采集數(shù)據(jù),能夠找出接觸網(wǎng)故障發(fā)生的一定規(guī)律,起到預(yù)警作用,為接觸網(wǎng)的維護(hù)和調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

接觸網(wǎng) 受電弓 動態(tài)檢測 數(shù)據(jù)采集

1 引言

接觸網(wǎng)作為電氣化鐵路的重要組成部分，其狀態(tài)的優(yōu)劣直接影響到電氣化鐵路的運行安全。目前的檢測系統(tǒng)由于計算機(jī)和傳感器技術(shù)的限制，數(shù)據(jù)處理速度較低，檢測結(jié)果不能全面反映接觸網(wǎng)的運行狀態(tài)；而且數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) “呆笨”，數(shù)據(jù)的后期處理過于簡單，難以滿足用戶的需求；另外，我局地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部，這就對檢測設(shè)備提出了更高的要求。

因此提出一種弓網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)，主要由車載設(shè)備部分組成，而車載設(shè)備部分由3個子系統(tǒng)組成，包括信息定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和檢測信息傳輸系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用非接觸式的檢測方法，實時提供弓網(wǎng)運行狀態(tài)高清視頻信息，自動檢測里程等動力學(xué)參數(shù)，實現(xiàn)高速鐵路接觸網(wǎng)狀態(tài)的動態(tài)檢測功能，為高速鐵路接觸網(wǎng)的動態(tài)復(fù)核和日常維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

2 系統(tǒng)組成

弓網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)的車載設(shè)備部分由5個子系統(tǒng)組成，包括車載攝像、電源、照明、傳輸、本地顯示等系統(tǒng)及監(jiān)控主機(jī)，系統(tǒng)配置如表1所示。

3 系統(tǒng)設(shè)計與安裝

3.1 系統(tǒng)設(shè)計

3.1.1總體概述

建設(shè)規(guī)模：

機(jī)車共兩節(jié)，兩節(jié)車廂均長16米、寬3米、高4米，中間連接處1．5米。

施工范圍：

(1)攝像機(jī)安裝；(2)熱成像儀安裝；(3)LED補光燈安裝；(4)液晶顯示器安裝；(5)監(jiān)控主機(jī)安裝；(6)線纜鋪設(shè)。

3.1.2 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計示意圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)設(shè)計示意圖

該方案中，兩節(jié)車廂的攝像機(jī)及夜間補光燈和熱成像儀都位于車廂頂部，兩端司機(jī)室各部署一臺液晶顯示器。在火車B節(jié)車廂中部署一臺監(jiān)控主機(jī)，通過B節(jié)車廂蓄電池供110V電源，通過傳輸線纜連接車廂各設(shè)備，兩節(jié)車廂間利用重連線相接。最終通過監(jiān)控主機(jī)將數(shù)據(jù)輸出到兩司機(jī)室的液晶顯示器上顯示。

根據(jù)已確定的安裝位置進(jìn)行安裝，安裝時要注意線路的接法，每個設(shè)備在安裝之前一定要先搞清楚線路接法。

攝像機(jī)、熱成像儀、夜間補光燈 在滿足監(jiān)視目標(biāo)現(xiàn)場范圍要求的條件下，攝像機(jī)、熱成像儀、夜間補光燈及其配套裝置，如鏡頭、防護(hù)罩、支架等，安裝應(yīng)牢固，必要時須用鋼絲套索固定；在強電磁干擾環(huán)境下，攝像頭安裝應(yīng)與地絕緣隔離。線纜外露部分應(yīng)用軟管保護(hù)，開孔處應(yīng)用泡沫膠填充。

液晶顯示器 安裝在司機(jī)室，由于需要利用面板按鍵操作，所以液晶顯示器應(yīng)安裝在司機(jī)可視范圍內(nèi)，并且方便操作的位置；液晶顯示器利用6顆螺絲固定。

監(jiān)控主機(jī)采用車載110V電源供電，由主機(jī)提供液晶顯示器、熱成像儀、攝像頭的12V電源。

3.2 系統(tǒng)的安裝

3.2.1 主機(jī)箱

主機(jī)箱安裝位置見圖2所示。

3.2.2 液晶顯示屏

液晶顯示器安裝在司機(jī)室，位于前部右側(cè)玻璃上方，利用6顆鉚釘固定在火車機(jī)體上。

圖2 主機(jī)箱安裝位置

表1 系統(tǒng)配置

圖3 液晶屏安裝位置

圖4 車頂支架安裝位置圖

液晶屏安裝位置如圖3所示。

3.2.3 采集系統(tǒng)

采集系統(tǒng)包括：高清相機(jī)和鏡頭、熱成像儀、補光燈、防爆護(hù)罩、固定支架，安裝在機(jī)車司機(jī)室上方。

車頂支架安裝位置如圖4所示。

該系統(tǒng)采用接觸式與非接觸式相結(jié)合的檢測方法，將該裝置安裝于機(jī)車頂部，用以實時檢測機(jī)車運行過程中的弓網(wǎng)狀態(tài)，并且利用智能分析技術(shù)對在運行過程中的受電弓機(jī)械損壞、接觸網(wǎng)及受電弓溫度過高、集電頭出現(xiàn)火花、弓網(wǎng)的接觸距離超限、配件丟失、緊固件松動等可進(jìn)行自動分析，同時在弓網(wǎng)發(fā)生故障時利用該裝置還可進(jìn)行事故原因的分析，便于隨車機(jī)械師作出正確的應(yīng)急處理，縮短故障分析處理時間，將故障對行車調(diào)度和運輸造成的影響降低到最小，系統(tǒng)同時為動車運行過程中出現(xiàn)的異常提供可靠的分析依據(jù)和預(yù)警信息。

4 結(jié)語

近年來，我國電氣化鐵路發(fā)展迅速，越來越長的電氣化線路擔(dān)負(fù)著越來越重的運輸任務(wù)。在整個電氣化鐵路中，接觸網(wǎng)是電力機(jī)車良好受流和安全運行的關(guān)鍵。接觸網(wǎng)一旦發(fā)生故障，對牽引供電系統(tǒng)、受電設(shè)備及整個鐵路運輸都會造成重大損失。現(xiàn)在正值電氣化鐵路普遍提速時期，列車運行快速而密集，故障發(fā)生后如不能及時排除，將極大影響鐵路運行安全。因接觸網(wǎng)故障導(dǎo)致的列車晚點甚至停運，嚴(yán)重影響了鐵路運輸?shù)恼Ｖ刃颍斐傻慕?jīng)濟(jì)損失巨大。研制弓網(wǎng)故障檢測系統(tǒng)，對精確定位故障點、判斷故障類型、縮短事故停電時間、保證鐵路安全運行具有非常重要的意義，不斷從運行實踐中積累的經(jīng)驗、數(shù)據(jù)，為改善和提高弓網(wǎng)穩(wěn)定運行的條件和方法提供理論依據(jù)。