接觸網(wǎng)檢修作業(yè)防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置的有效研制

摘 要：近年來，我國動(dòng)車和高鐵等電氣化鐵路得到了良好發(fā)展。接觸網(wǎng)是電氣化鐵路獲得電能的唯一來源途徑，但在電氣化鐵路接觸網(wǎng)的架設(shè)和搭建過程中，由于鐵路路線所處地形十分復(fù)雜，而且鐵路路線的距離較長，所以相應(yīng)的接觸網(wǎng)架設(shè)具有較大的難度。在掛地接線工作的正常開展中，以往的工作模式已經(jīng)不能滿足檢修作業(yè)的要求，特別是在大型停電檢修作業(yè)的開展中，如果由于管理不善等原因引發(fā)帶電掛接地線或者帶地線合閘送電情況的發(fā)生，將會(huì)造成不可挽回的后果。本文主要對(duì)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)中一種防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置的研制進(jìn)行分析與闡述。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)檢修作業(yè)；防誤掛接；地線監(jiān)測(cè)

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國電氣化鐵路的良好發(fā)展得到了有效促進(jìn)。接觸網(wǎng)是電氣化鐵路獲得電能動(dòng)力的唯一設(shè)備，但在電氣化鐵路接觸網(wǎng)的架設(shè)過程中，由于鐵路路線所處地形較為復(fù)雜，鐵路路線的距離較長，給接觸網(wǎng)架設(shè)工作帶來一定的難度。電氣化鐵路接觸網(wǎng)的日常檢修主要包括工作票簽發(fā)和驗(yàn)電以及掛地接線等環(huán)節(jié)，其中任一環(huán)節(jié)出問題都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的癱瘓以及人員的傷害。在掛地接線工作的正常開展中，傳統(tǒng)的工作模式已經(jīng)不能滿足檢修作業(yè)的要求，尤其是在大型停電檢修作業(yè)的開展中，一旦由于管理不善等原因引發(fā)帶點(diǎn)掛接地線，或者帶地線合閘送電情況的發(fā)生，將會(huì)造成嚴(yán)重發(fā)的影響。因此，十分有必要研制一種防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置，從而保證接觸網(wǎng)檢修工作的順利進(jìn)行，保護(hù)檢修人員的生命安全。

1、防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置總體設(shè)計(jì)方案

1.1、地線可視化管理系統(tǒng)研究內(nèi)容

本次研發(fā)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要包括接觸網(wǎng)檢修作業(yè)掛接地線裝置的研制和接觸網(wǎng)檢修作業(yè)掛接地線信息收集裝置的研制以及后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)等三方面內(nèi)容。本次實(shí)驗(yàn)開展的目的在于使監(jiān)控中心對(duì)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)現(xiàn)場的遠(yuǎn)程監(jiān)控成為現(xiàn)實(shí)，保證接觸網(wǎng)檢修作業(yè)的開展能夠更加安全和高效。防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置能夠根據(jù)工作票的信息對(duì)驗(yàn)電和掛地接線以及掛接位置等進(jìn)行準(zhǔn)確確定，同時(shí)能夠?qū)笈_(tái)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的相關(guān)請(qǐng)求命令做出及時(shí)響應(yīng)。監(jiān)測(cè)裝置采集的信息通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給信息收集裝置，而后經(jīng)過預(yù)處理后再傳輸給后臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)，相應(yīng)的可視化顯示界面將對(duì)發(fā)來的信息進(jìn)行顯示以及標(biāo)定，從而達(dá)到對(duì)接地線有效監(jiān)管以及遠(yuǎn)程控制的目的。

1.2、ATmega1280處理器

此處理器是防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置的核心部分，能夠?qū)Ω鱾€(gè)功能模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)與組織，從而使各個(gè)模塊的組合和順序得到優(yōu)化。因此，進(jìn)行防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置首先就要根據(jù)相應(yīng)的功能需求來進(jìn)行處理器的合理選擇，這樣才能進(jìn)行下一步的研究實(shí)驗(yàn)。當(dāng)前市場上的處理器芯片大多數(shù)用于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)，其中，AVR單片機(jī)控制器具有較高的可靠性和較強(qiáng)的功能性，同時(shí)其處理速度較快，相應(yīng)的功耗以及價(jià)格等相對(duì)較低。憑借著諸多優(yōu)點(diǎn)，這一控制器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)實(shí)時(shí)控制和計(jì)算及外部設(shè)備以及儀器儀表等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和研制。根據(jù)防誤掛接地線管理系統(tǒng)以及相應(yīng)監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)要求，AVR單片機(jī)所具有的優(yōu)勢(shì)完全能夠滿足監(jiān)測(cè)裝置的要求，所以本實(shí)驗(yàn)采用ATmega1280作為監(jiān)測(cè)裝置的核心處理器。

2、防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置的功能需求，相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)主要組成部分詳見圖2。其中，主處理器模塊采用的是ATmega1280處理器，最小系統(tǒng)電路由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路以及電源電路等幾部分組成，以此來保證芯片的正常運(yùn)行。相應(yīng)的驗(yàn)電模塊主要對(duì)掛接地線前的掛接線路帶電狀態(tài)進(jìn)行再次確認(rèn)；無線通信模塊主要對(duì)監(jiān)測(cè)裝置與后臺(tái)系統(tǒng)以及相關(guān)監(jiān)控人員進(jìn)行通信傳輸；地線監(jiān)測(cè)傳感模塊采用超聲測(cè)距的原理來對(duì)地線的掛接狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；圖像獲取模塊主要對(duì)接地線掛接處的圖片進(jìn)行拍攝，從而為接地線的掛接狀態(tài)判定提供有力的判定依據(jù)；GPS模塊主要對(duì)地線掛接位置的坐標(biāo)進(jìn)行采集，而后通過串口傳遞給處理器，再將緯度和經(jīng)度以及時(shí)間等重要信息提取出來，最后傳輸給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定；顯示與鍵盤輸入模塊主要對(duì)工作票和目標(biāo)地址以及裝置的工作模式等重要信息進(jìn)行按鍵輸入，并對(duì)其進(jìn)行顯示。

3、防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置軟件的開發(fā)

在防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置的硬件設(shè)施設(shè)計(jì)結(jié)束后，對(duì)軟件進(jìn)行開發(fā)也是關(guān)鍵一步，只有將軟件開發(fā)出來，才能使本次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)得以達(dá)成。當(dāng)前，接觸網(wǎng)檢修作業(yè)防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖以及相關(guān)電路已經(jīng)確定，接下來就需要對(duì)與之相應(yīng)適應(yīng)的軟件程序進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)，從而使各個(gè)模塊之間在物理連接的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)功能上的良好配合，最終達(dá)到監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)的預(yù)期要求。

結(jié)束語：

綜上所述，在電氣化鐵路接觸網(wǎng)檢修工作的開展中，防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置在其中的應(yīng)用必將會(huì)起到重要作用，此監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用不但能夠提高接觸網(wǎng)檢修工作效率，還能使檢修人員的生命安全得到有效保護(hù)。本文就防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置相關(guān)硬件的設(shè)計(jì)及軟件的開發(fā)等進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究，從而為以后相關(guān)監(jiān)測(cè)裝置的陸續(xù)研發(fā)提供一定的數(shù)據(jù)支持。相信隨著我國相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)水平的不斷提升，接觸網(wǎng)防誤掛接地線監(jiān)測(cè)裝置的研制會(huì)進(jìn)一步得到加強(qiáng)與完善，從而促進(jìn)我國電氣化鐵路的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉家軍， 熊磊， 林麗妲，等. 基于ZigBee技術(shù)的接觸網(wǎng)檢修作業(yè)掛接地線監(jiān)測(cè)裝置的研究[J]. 電網(wǎng)與清潔能源， 2016， 32（2）：58-62.

[2]劉家軍， 劉博， 徐新，等. 接觸網(wǎng)作業(yè)地線的信息收集裝置的研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制， 2011， 39（5）：139-143.

[3]史超美， 王勇科， 李強(qiáng)，等. 接觸網(wǎng)檢修掛接地線管理可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電網(wǎng)與清潔能源， 2013， 29（3）：55-59.

[4]劉家軍， 劉夢(mèng)娜， 安源. 基于GIS的網(wǎng)絡(luò)化接觸網(wǎng)檢修掛接地線信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制， 2016， 44（7）：134-139.

[5]周博. 淺談接觸網(wǎng)作業(yè)接掛臨時(shí)接地線引起軌道電路亮紅的防范措施[J]. 科技致富向?qū)В?2014（36）：116-116.

作者簡介：

徐景超（1985.08）男，漢族，河北省，石家莊市，藁城區(qū)，從事電氣化鐵路運(yùn)行維護(hù)管理工作；