關于普速接觸網與受電弓滑板監測系統（5C）的探討

喬明星++陳森

摘 要：隨著鐵路的快速發展，電氣化鐵路的優越性突出，電力機車得到了大力發展和應用，受電弓與接觸導線接觸良好顯得越來越重要。為了改善弓網接觸狀態，科研機構一般會在接觸網與受電弓兩方面作出改進，而運行單位通過重點監測弓網的運行情況，以指導日常檢修工作。目前，各個供電段都安裝使用了普速接觸網與受電弓滑板監測系統（5C）。以成都學子科技集團開發的弓網安全監測系統為例，通過分析系統在實際應用中存在的問題，提出了有針對性的改進建議，使系統更加具有實用性、科學性，更有利于接觸網設備的安全運行。

關鍵詞：普速接觸網；受電弓；滑板監測系統；接觸線

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

1 接觸網與受電弓滑板監測系統重要性

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

從蒸汽機車到內燃機車，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展速度毋庸置疑。根據多年來的行車事故統計，在電氣化鐵路運行中，由于弓網故障造成的行車事故占有相當大的比例。我們知道，接觸網是電氣化鐵路重要的直接行車設備，是向電力機車、電動車組等安全、可靠供電的特殊輸電線路。接觸網線路露天布置，線長、點多，工作環境惡劣，使用條件苛刻，且無備用設備。一旦因故障停電，將中斷行車。受電弓是電力機車和接觸網中間的過渡部分，其作用是將電能傳輸到電動牽引裝置上。弓網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，接觸網與機車受電弓的正常、穩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展接觸網6C系統，最大限度地保證接觸網設備的正常運行，為電力機車不間斷供電。普速接觸網與受電弓滑板監測系統是接觸網6C系統的一個重要環節，目的是監測受電弓滑板技術狀態、接觸網狀態和參數。

下面對目前使用的成都學子科技集團弓網監測系統進行探討，提出一些改進建議。

2 成都學子科技集團弓網監測系統說明

受電弓和接觸網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。

成都學子科技集團研發了弓網安全監測系統，采用了CCD高速攝像技術、圖像自動識別技術和無線數字網絡技術，可實時采集受電弓通過分相器時的弓網視頻圖像，并進行模數轉換和壓縮處理，實時分析、處理視頻圖像，自動判斷、識別拉弧圖像。

3 系統運行現狀分析與建議

接觸網與受電弓的關系（弓網關系）技術范疇比較復雜，包括幾何特性、動態相互作用、材料接口、接觸點集流量等。

目前，該局運行的普速接觸網與受電弓滑板運行監測系統在功能上不夠完善，數據少，不僅不能閉環管理，也不能指導工區職工及時發現并處理接觸網設備缺陷，對接觸網設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，對接觸網設備起不到監測作用。

如果在攝像頭內部裝設傳感器，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 監控方式

該系統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度計算機屏幕上，這樣不僅浪費人力資源，而且起不到監控的作用。比較合理的做法為：將抓拍時間設置好拍攝后，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，經檢查對比，就可以發現問題，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

計算機技術的應用代替了人為重復性工作，大大提高了人的工作效率。在供電調度工作中，經常會遇到這樣的問題——在機車回庫后，機務段檢查發現受電弓滑板的某個地方有硬傷。這一情況出現的概率遠遠大于弓網故障出現的概率。這一情況的實質是接觸網某個設備的數據出現偏差，不足以造成弓網故障，而造成機車受電弓出現缺陷。只有防患于未然，才能確保設備的安全運行。遇到類似情況，該局調度員的一般做法為：詢問機車走行的路線，然后安排接觸網工對該機車經過的所有路線的設備進行巡視、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，筆者建議在每個區間裝一個攝像機，然后通過對比該機車經過每個區間的圖像，就可以找到造成受電弓硬傷的區間。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 傳輸數據方式

目前，該系統是通過無線網橋實時將現場弓網視頻高速傳輸到牽引變電所。牽引變電所監控計算機可實時分析、識別和存儲相關弓網視頻圖像，并通過2M專網上傳調度中心，以便遠程訪問。

在變電所的監控計算機及授權的2M網絡的計算機上可查詢、回放弓網視頻圖像，輔以人工分析、確認拉弧故障和受電弓的結構狀態，然后輸出弓網故障數據報表，以供相關部門決策參考。

該系統采取這種傳輸方式用到的設備多、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場畫面通過光纖傳輸，可以直接將拍攝到的現場畫面存儲，讓接觸網工在定期巡視中或者必要時，將存儲介質取出，并安裝上另一個備用存儲介質，然后將存儲介質中視頻文件拷貝到計算機中，用相關軟件（比如premierepro視頻編輯軟件）將視頻文件分解成幀，找出關鍵圖像，并分析、對比、判斷各個區間的圖像，找出不同，確定存在設備缺陷的區段，以此指導工區對接觸網設備進行巡視、測量，以便及時查找出設備缺陷。

3.6 對視頻圖像的判斷

該系統在對視頻圖像錄制后，不能自動對受電弓與接觸線的有關數據進行判斷，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，這時可利用數學三角函數計算出拉出值，然后與設計的拉出值作比較；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

通過以上分析，結合實際情況對接觸網與受電弓滑板監測系統進行改進，可以縮小查找接觸網設備缺陷的范圍，確保接觸網設備的正常運行；形成監測、數據分析、問題下發、問題整改、整改反饋信號的閉環管理，從而充分發揮普速接觸網與受電弓滑板監測系統在安全生產中的作用。今后實際監測過程中，需要不斷試驗、不斷總結和完善該系統，以保證接觸網為電力機車不間斷供電。

參考文獻

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

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

[3]呂冬偉.接觸網弓網事故分析[D].吉林：吉林鐵道職業技術學院，2012.

〔編輯：劉曉芳〕