接觸網檢修作業防誤掛接地線監測裝置的有效研制

摘 要：近年來，我國動車和高鐵等電氣化鐵路得到了良好發展。接觸網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的架設和搭建過程中，由于鐵路路線所處地形十分復雜，而且鐵路路線的距離較長，所以相應的接觸網架設具有較大的難度。在掛地接線工作的正常開展中，以往的工作模式已經不能滿足檢修作業的要求，特別是在大型停電檢修作業的開展中，如果由于管理不善等原因引發帶電掛接地線或者帶地線合閘送電情況的發生，將會造成不可挽回的后果。本文主要對接觸網檢修作業中一種防誤掛接地線監測裝置的研制進行分析與闡述。

關鍵詞：接觸網檢修作業；防誤掛接；地線監測

隨著我國經濟發展以及科學技術水平的不斷提升，我國電氣化鐵路的良好發展得到了有效促進。接觸網是電氣化鐵路獲得電能動力的唯一設備，但在電氣化鐵路接觸網的架設過程中，由于鐵路路線所處地形較為復雜，鐵路路線的距離較長，給接觸網架設工作帶來一定的難度。電氣化鐵路接觸網的日常檢修主要包括工作票簽發和驗電以及掛地接線等環節，其中任一環節出問題都會導致設備的癱瘓以及人員的傷害。在掛地接線工作的正常開展中，傳統的工作模式已經不能滿足檢修作業的要求，尤其是在大型停電檢修作業的開展中，一旦由于管理不善等原因引發帶點掛接地線，或者帶地線合閘送電情況的發生，將會造成嚴重發的影響。因此，十分有必要研制一種防誤掛接地線監測裝置，從而保證接觸網檢修工作的順利進行，保護檢修人員的生命安全。

1、防誤掛接地線監測裝置總體設計方案

1.1、地線可視化管理系統研究內容

本次研發實驗的內容主要包括接觸網檢修作業掛接地線裝置的研制和接觸網檢修作業掛接地線信息收集裝置的研制以及后臺監控系統的開發等三方面內容。本次實驗開展的目的在于使監控中心對接觸網檢修作業現場的遠程監控成為現實，保證接觸網檢修作業的開展能夠更加安全和高效。防誤掛接地線監測裝置能夠根據工作票的信息對驗電和掛地接線以及掛接位置等進行準確確定，同時能夠對后臺監控系統發出的相關請求命令做出及時響應。監測裝置采集的信息通過無線通信網絡傳輸給信息收集裝置，而后經過預處理后再傳輸給后臺的監控系統，相應的可視化顯示界面將對發來的信息進行顯示以及標定，從而達到對接地線有效監管以及遠程控制的目的。

1.2、ATmega1280處理器

此處理器是防誤掛接地線監測裝置的核心部分，能夠對各個功能模塊進行協調與組織，從而使各個模塊的組合和順序得到優化。因此，進行防誤掛接地線監測裝置首先就要根據相應的功能需求來進行處理器的合理選擇，這樣才能進行下一步的研究實驗。當前市場上的處理器芯片大多數用于嵌入式系統的開發和設計，其中，AVR單片機控制器具有較高的可靠性和較強的功能性，同時其處理速度較快，相應的功耗以及價格等相對較低。憑借著諸多優點，這一控制器被廣泛應用于工業實時控制和計算及外部設備以及儀器儀表等領域的設計和研制。根據防誤掛接地線管理系統以及相應監測裝置的設計要求，AVR單片機所具有的優勢完全能夠滿足監測裝置的要求，所以本實驗采用ATmega1280作為監測裝置的核心處理器。

2、防誤掛接地線監測裝置硬件設計

根據接觸網檢修作業防誤掛接地線監測裝置的功能需求，相應的硬件設計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，最小系統電路由時鐘電路和復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行。相應的驗電模塊主要對掛接地線前的掛接線路帶電狀態進行再次確認；無線通信模塊主要對監測裝置與后臺系統以及相關監控人員進行通信傳輸；地線監測傳感模塊采用超聲測距的原理來對地線的掛接狀態進行監測；圖像獲取模塊主要對接地線掛接處的圖片進行拍攝，從而為接地線的掛接狀態判定提供有力的判定依據；GPS模塊主要對地線掛接位置的坐標進行采集，而后通過串口傳遞給處理器，再將緯度和經度以及時間等重要信息提取出來，最后傳輸給后臺監控系統進行標定；顯示與鍵盤輸入模塊主要對工作票和目標地址以及裝置的工作模式等重要信息進行按鍵輸入，并對其進行顯示。

3、防誤掛接地線監測裝置軟件的開發

在防誤掛接地線監測裝置的硬件設施設計結束后，對軟件進行開發也是關鍵一步，只有將軟件開發出來，才能使本次實驗的目標得以達成。當前，接觸網檢修作業防誤掛接地線監測裝置的硬件結構圖以及相關電路已經確定，接下來就需要對與之相應適應的軟件程序進行開發和設計，從而使各個模塊之間在物理連接的基礎上能夠實現功能上的良好配合，最終達到監測裝置設計的預期要求。

結束語：

綜上所述，在電氣化鐵路接觸網檢修工作的開展中，防誤掛接地線監測裝置在其中的應用必將會起到重要作用，此監測裝置的應用不但能夠提高接觸網檢修工作效率，還能使檢修人員的生命安全得到有效保護。本文就防誤掛接地線監測裝置相關硬件的設計及軟件的開發等進行了一系列實驗研究，從而為以后相關監測裝置的陸續研發提供一定的數據支持。相信隨著我國相關領域技術水平的不斷提升，接觸網防誤掛接地線監測裝置的研制會進一步得到加強與完善，從而促進我國電氣化鐵路的可持續發展。

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作者簡介：

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