關(guān)于普速接觸網(wǎng)與受電弓滑板監(jiān)測系統(tǒng)（5C）的探討

喬明星++陳森

摘 要：隨著鐵路的快速發(fā)展，電氣化鐵路的優(yōu)越性突出，電力機車得到了大力發(fā)展和應(yīng)用，受電弓與接觸導(dǎo)線接觸良好顯得越來越重要。為了改善弓網(wǎng)接觸狀態(tài)，科研機構(gòu)一般會在接觸網(wǎng)與受電弓兩方面作出改進，而運行單位通過重點監(jiān)測弓網(wǎng)的運行情況，以指導(dǎo)日常檢修工作。目前，各個供電段都安裝使用了普速接觸網(wǎng)與受電弓滑板監(jiān)測系統(tǒng)（5C）。以成都學(xué)子科技集團開發(fā)的弓網(wǎng)安全監(jiān)測系統(tǒng)為例，通過分析系統(tǒng)在實際應(yīng)用中存在的問題，提出了有針對性的改進建議，使系統(tǒng)更加具有實用性、科學(xué)性，更有利于接觸網(wǎng)設(shè)備的安全運行。

關(guān)鍵詞：普速接觸網(wǎng)；受電弓；滑板監(jiān)測系統(tǒng)；接觸線

中圖分類號：TG146.1+1 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.124

1 接觸網(wǎng)與受電弓滑板監(jiān)測系統(tǒng)重要性

截至2014年年底，我國鐵路營業(yè)里程突破111 000 km，高速鐵路運營里程達到16 000 km，電氣化鐵路營業(yè)里程超過了62 000 km，約占總營業(yè)里程的56%，供電專業(yè)在鐵路運輸安全生產(chǎn)中的重要性進一步提高。

從蒸汽機車到內(nèi)燃機車，到電力機車，再到今天的動車組、高速鐵路，我國電氣化鐵路的發(fā)展速度毋庸置疑。根據(jù)多年來的行車事故統(tǒng)計，在電氣化鐵路運行中，由于弓網(wǎng)故障造成的行車事故占有相當(dāng)大的比例。我們知道，接觸網(wǎng)是電氣化鐵路重要的直接行車設(shè)備，是向電力機車、電動車組等安全、可靠供電的特殊輸電線路。接觸網(wǎng)線路露天布置，線長、點多，工作環(huán)境惡劣，使用條件苛刻，且無備用設(shè)備。一旦因故障停電，將中斷行車。受電弓是電力機車和接觸網(wǎng)中間的過渡部分，其作用是將電能傳輸?shù)诫妱訝恳b置上。弓網(wǎng)故障給鐵路運輸安全造成了嚴重的影響，這是電氣化鐵路面臨的一個非常突出的問題。

在這種情況下，接觸網(wǎng)與機車受電弓的正常、穩(wěn)定運行對電氣化鐵路的安全運輸是非常重要的。目前，大秦鐵路股份有限公司侯馬北供電段供電局大力發(fā)展接觸網(wǎng)6C系統(tǒng)，最大限度地保證接觸網(wǎng)設(shè)備的正常運行，為電力機車不間斷供電。普速接觸網(wǎng)與受電弓滑板監(jiān)測系統(tǒng)是接觸網(wǎng)6C系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，目的是監(jiān)測受電弓滑板技術(shù)狀態(tài)、接觸網(wǎng)狀態(tài)和參數(shù)。

下面對目前使用的成都學(xué)子科技集團弓網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)進行探討，提出一些改進建議。

2 成都學(xué)子科技集團弓網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)說明

受電弓和接觸網(wǎng)相互作用的基本要求是：由于受電弓在運行中相對于接觸網(wǎng)做橫向運動，所以受電弓弓頭必須超出接觸線最不利的位置。在運行中，只有接觸線不離開受電弓弓頭的工作范圍，系統(tǒng)才能正常運行。在正常運行時，接觸線在滑板上的滑行是最重要的。

成都學(xué)子科技集團研發(fā)了弓網(wǎng)安全監(jiān)測系統(tǒng)，采用了CCD高速攝像技術(shù)、圖像自動識別技術(shù)和無線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實時采集受電弓通過分相器時的弓網(wǎng)視頻圖像，并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和壓縮處理，實時分析、處理視頻圖像，自動判斷、識別拉弧圖像。

3 系統(tǒng)運行現(xiàn)狀分析與建議

接觸網(wǎng)與受電弓的關(guān)系（弓網(wǎng)關(guān)系）技術(shù)范疇比較復(fù)雜，包括幾何特性、動態(tài)相互作用、材料接口、接觸點集流量等。

目前，該局運行的普速接觸網(wǎng)與受電弓滑板運行監(jiān)測系統(tǒng)在功能上不夠完善，數(shù)據(jù)少，不僅不能閉環(huán)管理，也不能指導(dǎo)工區(qū)職工及時發(fā)現(xiàn)并處理接觸網(wǎng)設(shè)備缺陷，對接觸網(wǎng)設(shè)備的安全運行起不到多大的作用。

3.1 拍攝時間

在有電力機車通過時，該系統(tǒng)可以拍攝，不過要手動抓拍，然后回放。實際上，機車受電弓在通過攝像機定位點時就是一瞬間，時間要用毫秒來計算，手動抓拍是不可能抓拍到接觸網(wǎng)與受電弓瞬間通過的接觸、取流情況，只能看見機車后面車廂頂部的情況，拍攝意義不大，對接觸網(wǎng)設(shè)備起不到監(jiān)測作用。

如果在攝像頭內(nèi)部裝設(shè)傳感器，對迎面而來即將通過的列車進行判斷，并提前啟動攝像頭錄制，在受電弓通過后停止錄制；存儲錄制的短片，然后再用軟件對存儲的視頻文件提取幀，找出關(guān)鍵圖像，這樣就可以看到機車受電弓通過該定位點時的情況，最后再進行檢查、判斷。

3.2 夜間拍攝光源

光線是攝像頭拍攝的重要因素。夜間拍攝的主要問題是光線。如何能夠看清接觸網(wǎng)與受電弓在該接觸點的運行情況，是一個值得思考的問題。對此，筆者建議從以下幾個方面考慮，增加該接觸點的亮度：①借助外部光源，即將攝像頭安裝在站場附近的接觸網(wǎng)上。站場光線一般比較充足，可以在此處拍攝。②在攝像頭上配備閃光光源。不過，這樣做可能會影響到鄰線司機瞭望信號燈。③利用紅外線感測技術(shù)判斷機車的移動情況，并在受電弓通過該定位點時捕捉拍攝。④在受電弓的滑板上涂熒光粉。這樣做，也可以判斷機車受電弓在通過該定位點時的情況。

3.3 監(jiān)控方式

該系統(tǒng)是通過通道將列車通過攝像頭時的畫面實時傳到遠端的調(diào)度計算機屏幕上，這樣不僅浪費人力資源，而且起不到監(jiān)控的作用。比較合理的做法為：將抓拍時間設(shè)置好拍攝后，定時（比如一個星期）或者工作必要時將拍攝的機車受電弓與該接觸點的圖像提取出來，經(jīng)檢查對比，就可以發(fā)現(xiàn)問題，而不需要人工24 h緊盯計算機屏幕，查看機車通過時的情況。

3.4 攝像機安裝地點

計算機技術(shù)的應(yīng)用代替了人為重復(fù)性工作，大大提高了人的工作效率。在供電調(diào)度工作中，經(jīng)常會遇到這樣的問題——在機車回庫后，機務(wù)段檢查發(fā)現(xiàn)受電弓滑板的某個地方有硬傷。這一情況出現(xiàn)的概率遠遠大于弓網(wǎng)故障出現(xiàn)的概率。這一情況的實質(zhì)是接觸網(wǎng)某個設(shè)備的數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，不足以造成弓網(wǎng)故障，而造成機車受電弓出現(xiàn)缺陷。只有防患于未然，才能確保設(shè)備的安全運行。遇到類似情況，該局調(diào)度員的一般做法為：詢問機車走行的路線，然后安排接觸網(wǎng)工對該機車經(jīng)過的所有路線的設(shè)備進行巡視、測量，工作量巨大，猶如大海撈針。

為了解決這個問題，縮小巡視范圍，筆者建議在每個區(qū)間裝一個攝像機，然后通過對比該機車經(jīng)過每個區(qū)間的圖像，就可以找到造成受電弓硬傷的區(qū)間。這樣不僅大大縮小了查找范圍，也可以在最短時間完成缺陷處理。

3.5 傳輸數(shù)據(jù)方式

目前，該系統(tǒng)是通過無線網(wǎng)橋?qū)崟r將現(xiàn)場弓網(wǎng)視頻高速傳輸?shù)綘恳冸娝恳冸娝O(jiān)控計算機可實時分析、識別和存儲相關(guān)弓網(wǎng)視頻圖像，并通過2M專網(wǎng)上傳調(diào)度中心，以便遠程訪問。

在變電所的監(jiān)控計算機及授權(quán)的2M網(wǎng)絡(luò)的計算機上可查詢、回放弓網(wǎng)視頻圖像，輔以人工分析、確認拉弧故障和受電弓的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，然后輸出弓網(wǎng)故障數(shù)據(jù)報表，以供相關(guān)部門決策參考。

該系統(tǒng)采取這種傳輸方式用到的設(shè)備多、投資大，檢修比較麻煩，攝像頭安裝地點有限，性價比不高。為了解決這個問題，我們不需要實時將現(xiàn)場畫面通過光纖傳輸，可以直接將拍攝到的現(xiàn)場畫面存儲，讓接觸網(wǎng)工在定期巡視中或者必要時，將存儲介質(zhì)取出，并安裝上另一個備用存儲介質(zhì)，然后將存儲介質(zhì)中視頻文件拷貝到計算機中，用相關(guān)軟件（比如premierepro視頻編輯軟件）將視頻文件分解成幀，找出關(guān)鍵圖像，并分析、對比、判斷各個區(qū)間的圖像，找出不同，確定存在設(shè)備缺陷的區(qū)段，以此指導(dǎo)工區(qū)對接觸網(wǎng)設(shè)備進行巡視、測量，以便及時查找出設(shè)備缺陷。

3.6 對視頻圖像的判斷

該系統(tǒng)在對視頻圖像錄制后，不能自動對受電弓與接觸線的有關(guān)數(shù)據(jù)進行判斷，需要人工肉眼觀察、判斷。比如，在攝像頭安裝位置一定的情況下（盡量安裝在接觸線的正上方），其拍攝的角度也是固定的，這時可利用數(shù)學(xué)三角函數(shù)計算出拉出值，然后與設(shè)計的拉出值作比較；再比如，利用高清攝像頭可以觀察機車受電弓滑板的平滑程度，也可以提示是否有缺陷等。

4 總結(jié)

通過以上分析，結(jié)合實際情況對接觸網(wǎng)與受電弓滑板監(jiān)測系統(tǒng)進行改進，可以縮小查找接觸網(wǎng)設(shè)備缺陷的范圍，確保接觸網(wǎng)設(shè)備的正常運行；形成監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、問題下發(fā)、問題整改、整改反饋信號的閉環(huán)管理，從而充分發(fā)揮普速接觸網(wǎng)與受電弓滑板監(jiān)測系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的作用。今后實際監(jiān)測過程中，需要不斷試驗、不斷總結(jié)和完善該系統(tǒng)，以保證接觸網(wǎng)為電力機車不間斷供電。

參考文獻

[1]太原鐵路局，太供網(wǎng)函﹝2015﹞9號.受電弓滑板監(jiān)測裝置（5C）管理辦法[S].2015.

[2]侯供高鐵，〔2014〕375號.侯馬北供電段6C系統(tǒng)管理辦法[S].2014.

[3]呂冬偉.接觸網(wǎng)弓網(wǎng)事故分析[D].吉林：吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2012.

〔編輯：劉曉芳〕