淺談高速鐵路接觸網運營管理信息化

張治道

摘 要：接觸網運營管理信息化高速鐵路的快速發展和對運營品質追求的不斷提升，對接觸網系統的安全運行提出了更高的要求。因此有必要基于現代計算機和通信技術，建立接觸網信息管理系統，為各級供電管理決策部門和作業、維修部門提供電子化、自動化的安全監測與管理信息服務。

關鍵詞：高速鐵路；接觸網；運營管理；信息化

接觸網信息管理系統可大致劃分為四個子系統：設備信息管理、檢測監測系統、運行狀態管理和運營作業管理。

1 接觸網設備信息管理

接觸網設備信息管理是運營作業管理，檢測監測系統，運行狀態管理的基礎，它提供運營線路上所有接觸網設備的基本信息，包括設備的位置、規格、設計參數等。接觸網設備安裝方式多樣，在單線、復線、區間、站場、橋梁、隧道等不同位置具有不同的安裝方式，同時結構多樣，具有線岔、錨段關節、軟橫跨等多種結構方式，還具有鐵路局、供電段、領工區、工區多級管理機制，如何在繁雜的接觸網信息中準確快捷地找到所需要的設備，并獲取相關信息，需要建立一個合適的接觸網設備管理模型。在接觸網維修作業中，一般以定位號（支柱號）來定位接觸網設備。定位點信息主要包括支柱型號、定位類型、定位編號、地質情況、基礎、拉桿、腕臂、定位管、定位器、安裝圖號、設備照片、設計參數等。隔離開關、避雷器、線岔、電分段、電分相設備信息主要包括規格信號、生產廠家、安裝的隔離開關、避雷器設備照片等。接觸網設備信息管理能實現對接觸網基本設備信息的查詢、修改和錄入。

2 接觸網檢測監測系統

為確保高速鐵路供電安全性、可靠性，構建接觸網檢測監測系統。其目的是對高速鐵路的接觸網系統進行全方位、全覆蓋的綜合檢測監測，為運行狀態評估提供依據。主要功能包括對高速鐵路接觸網懸掛參數和弓網運行參數的檢測，對接觸網懸掛、腕臂結構、附屬線索和零部件的檢測，對接觸網參數的實時檢測，對動車組受電弓滑板狀態及接觸網特殊斷面和地點的實時監測，對接觸網運行參數和供電設備參數的實時在線檢測等。

（1）當前在高速鐵路運營中已經廣泛部署了接觸網檢測車等自動化檢測監測設備，但這些設備往往孤立分散運行，檢測數據只有設備的直接管理部門才能方便的存取。因此有必要建立一個統一的接觸網檢測監測系統，對分散的檢測監測設備進行功能完善、綜合集成，實現各個子系統（設備）的數據集中、信息共享。

（2）各個檢測監測子系統通過人工導入、無線網絡、現有鐵路專用網等方式將數據集中存儲到供電段的數據處理中心，供電段數據處理中心根據業務要求，將需要上傳的數據和圖像傳輸至鐵路局和鐵路國家級主管部門數據處理中心。數據傳輸網絡架構充分利用既有專用網絡通道，減少建設成本。

（3）接觸網是一個沿鐵路線不斷延伸的、無輔助工具就無法接近的帶電設施，這給在線實時監測設備的部署和監測數據的傳輸提出了造成了一定的困難。接觸網的在線實時監測項目可包括接觸線的振動和抬升量，承力索和接觸線的張力，零部件的溫度變化等。從經濟性考慮，接觸網的實時監測只適宜在特殊斷面和重點區段進行。從對接觸網本身的性能造成任何影響，要求此類監測傳感器質量輕，電池供電，安裝穩固，價格低廉。從技術上考慮，無線傳感器網絡技術是接觸網多點監測數據采集和傳輸的有效途徑。

（4）無線傳感器網絡是由部署在監測區域內大量廉價的微型傳感器節點組成，通過無線通信的方式形成的一個多跳的自組織網絡系統。傳感器節點采集的數據沿著其他傳感器節點逐跳地進行傳輸，經過多跳路由后到達會聚節點（網關），會聚節點具有較強的數據處理能力，可對監測數據進行預處理、存儲并通過其他網絡傳輸方式轉發給供電段數據處理中心。

3 接觸網運營作業管理

接觸網運營作業管理的目標是用電子化的手段實施接觸網日常運營工作和各項規章制度，以實現無紙化辦公。

（1）接觸網運營作業管理中包含的檢修信息管理和人工巡檢管理模塊和運行狀態管理有直接的交互關系。運行狀態管理給檢修和巡檢作業提供指導信息，檢修和巡檢作業的結果記錄則給運行狀態評估提供輸入。

（2）接觸網檢修信息主要包括檢修對象、檢修人員、檢修內容、檢修結果、檢修日期等。根據檢修對象的不同，需要設定不同的檢修結果記錄格式，如定位點的檢修結果需記錄檢修后的拉出值、導高、定位器坡度等。接觸網檢修信息管理模塊實現的功能主要有檢修信息的錄入、修改和查詢。

（3）接觸網巡檢信息管理主要包括巡檢任務管理、巡檢儲息錄入、巡檢信息查詢等功能。巡檢任務管理包括新建巡檢任務、設定巡檢線路和巡檢人員、監控巡檢人員是否巡檢到位等。基于全球定位系統（GPS）的接觸網智能巡檢設備，實現了對巡檢人員的監督和巡檢信息自動化管理。巡檢信息錄入可通過系統專用數據接口從智能巡檢設備導入巡檢結果信息，也可通過錄入界面手動錄入巡檢信息。

4 接觸網運行狀態管理

接觸網運行狀態管理依賴于設備信息管理和檢測監測系統提供輸入信息。這些信息來源于不同的檢測監測設備和子系統，具有不同的格式，如文本、數值、視頻等。可能相互之間有冗余和不一致。運行狀態管理的目標是從這些信息中提煉出我們感興趣的特征或者變化規律，然后運用狀態評估指標對接觸網運行狀態進行評估，其結果提供給運營部門以指導接觸網的維護。系統的主要成分如下。

（1）運行狀態信息服務器。這是一組服務器程序，其功能是對設備信息管理系統和檢測監測系統提供的數據進行清理和集成，消除噪聲或不一致數據，把多種數據源提供的數據組合在一起，然后從中提取與評估任務相關的數據，并加以匯總后存入運行狀態信息庫。在用戶提交數據挖掘請求時，服務器也負載從運行狀態信息庫中提取數據。然后從中提取與評估任務相關的數據，并加以匯總后存入運行狀態信息運行狀態信息庫：存儲經過清理和集成的數據。

（2）知識庫。存儲接觸網狀態評估領域知識，如狀態評估指標。

（3）數據挖掘引擎。這是運行狀態管理的核心部分，從運行狀態信息中提煉出我們感興趣的特征或者變化規律，然后運用狀態評估指標對接觸網運行狀態進行評估。

（4）圖形用戶界面。該模塊用于用戶和系統交互，允許用戶指定評估任務，瀏覽運行狀態信息庫，瀏覽和維護知識庫等。