紅外熱像儀監控系統在鐵路供電系統接觸網中的應用

谷海龍

（朔黃鐵路發展有限責任公司貨運中心，山西 原平034100）

1 引言

目前，國內鐵路與輕軌列車大多數要靠電力機車牽引，該方式的特點有許多，如速度快、效率高、功率大還有能源損耗少等，同時相較于內燃機車，工作條件和性能也非常良好。目前，我國高鐵與電力機車都在飛速發展，電力機車牽引越來越成為主流。普及電力機車，必須保證機車供電系統運行穩定，可以進行預防檢測等手段，還會及時準確地找出系統故障點，利用一些行之有效的措施，提前預判故障，一開始的直接表現為發熱不正常。紅外熱像測溫極快，能夠做到日夜監控，測溫又快又準確，測量還很安全方便，是一種科學有效的預防維護措施，適合廣泛應用于鐵路系統。

2 紅外熱像儀監控系統的檢測方法

2.1 鐵路沿線變電站監測

現在鐵路電氣化進程持續推進，變電站的負荷和數量越來越多，通過更專業的技術手段，能夠最大限度地保障安全生產電力的供應。目前，溫度對于檢測電氣設備來說最為關鍵，但是傳統的接觸式監測方案，自身不夠安全，測溫效率不夠，監測位置變多，因此很不容易搜集數據。但是，現在應用的在線式紅外線熱像儀能夠全天候地通過溫度，監控大范圍的目標物體，并且隨時發出警報，及時得到維修，還能夠隨時在能見到的設備中增加目標對象，不用增加設備數也可以。

2.2 接觸網檢測

接觸網自身擁有非常多的接頭與回流線，組成牽引變電不僅包含全部的配電線，還包括熔斷器、變壓器與斷路器，通過紅外熱像儀，能夠盡快發現一些隱患，如三相負載不均勻、套管太燙、接頭不緊或接觸不良等[1]。接觸網連接件由于外界因素，非常容易變得很燙，嚴重的情況還會停止供電，使列車無法啟動。發生上述現象的原因如下，首先是氧化腐蝕，因為外部熱缺陷導體的接頭長時間暴露在大氣中，歷經風吹日曬，還有被化學活性氣體的腐蝕，其導體接觸面會發生或多或少的氧化銹蝕，氧化層增加了金屬接觸面的電阻率。其次，連接件接頭不緊，導體連接部位很容易受到外界因素的干擾，導致連接螺絲松動或接觸不良等問題。

2.3 弓網監測

車頂上考慮配置紅外熱成像設備，由此探測接觸網和受電弓連接點的溫度，實時監測接觸網故障點，如果發現的故障點在列車行進時，那么溫度瞬間變高，通過紅外熱像儀能夠準確記錄該故障點的位置和最高溫度，有利于及時維修。

3 在線式紅外熱像技術的應用及特點

供電系統對于現代電氣化鐵路非常重要，其中接觸網是最難維護的，為了對系統進行更好的建設維護，中國鐵路總公司發布了《高速鐵路供電安全檢測監測系統（6C 系統）總體技術規范》。6C 系統指出了在特殊斷面與地點加裝接觸網視頻監測系統，進而有效監控重要部位接觸網的溫度與視頻狀態。由于之前老舊的視頻監控往往只對白天有用，同時感知接觸網的溫度信息也傳達不到位。但紅外熱成像按照接收物體發出的熱信號，直接變成可以處理的電信號，通過這種信號全面了解被測設備的所有信息[2]。使用要求如下：首先，讓紅外成像設備對準高壓電纜頭，正確調節設備，觀測設備成像圖電纜頭與附件溫度，記錄觀測框最高溫度及其位置，還有環境溫度，一旦發現溫度異常，就用紅外拍照。其次，通過紅外成像設備對準供電線，觀測導線線夾的接頭溫度，在饋線取流比較大時使用。最后，通過紅外成像設備對承力索、回流線、吊弦、電連接等進行檢查，如果導電金屬部件溫度明顯高于周邊儀器溫度，就要及時排查問題情況。

3.1 設備具備自動識別管理的功能

自動識別關鍵是通過系統采集的熱圖與專利算法進行，通過圖像配準，能夠準確識別熱圖有效的設備目標，可以充分保證有效檢測溫度。

3.2 防誤報識別系統

識別有效目標時，便于直接測量所有溫度，通過巡查策略測量標記過的設備，同時自動消掉外界干擾因素，避免出現誤報警問題。

3.3 自動巡航

系統設置云臺預置位，能夠最大限度地智能使用機器，巡測不用看管，能夠正常啟動自動定時，巡查時及時保存搜集到的熱圖，還可以及時記錄所有的溫度信息。

3.4 自動預警

系統實際巡航過程中，一旦目標設備溫度不正常，就會自動報警，此時文字與聲音對報警很關鍵，能夠警示運作人員，如準確告知具體的報警地點，及時追蹤故障點，在確認報警情況后，盡快排除故障。

3.5 自動生成報表

系統軟件可以自動生成單幅紅外圖像的設備接點綜合報表與溫度分析表，即系統能夠自動記錄測量出的溫度，并且生成溫度報表，有效反映出一段時間內某處接點的溫度變化狀態。

3.6 對比數據

系統能夠自行根據提前制定好的巡查策略，定時控制紅外熱像儀轉動的各預置點，在巡檢策略的設備可以明確表現出每天同一時間中的溫度變化情況[3]，然后結合溫度變化情況和其他在線檢測系統數據，從而科學判斷本設備的工作情況。

3.7 自動校準位置

通過圖像識別技術，能夠自動校準云臺預置位不同的運行狀態，保障正常的設備溫度。

3.8 實時性與可靠性高

該系統非常不容易被自然環境所影響，不論是刮風還是下雨，自動監測都沒問題，電源的電量問題更是不用操心。

3.9 有效節省人力

因為系統本身非常自動，完全可以自行巡檢、預警與輸出報表，所以不再需要安排人員經常巡查現場，工作效率得到了提高，變電站完全可以實現無人值守[4]。

3.10 同時兼容現有的人工巡檢數據

該系統能夠直接手持紅外熱像儀，統一管理維護生成的數據。

4 日常維護的方法

首先，成像設備因為極易受潮，需要處于通風干燥的環境；其次，隔段時間須全面檢查一次成像設備，主要包括各連接處是否變形、松動或受潮等。另外，存放與運輸成像設備的過程中，一定要取出電池；長時間不使用時，需要每月充電，因為電力能夠保障安全生成現代鐵路，只有穩定供應電力，才能確保安全地運營鐵路。紅外熱成像技術無須使用接觸型的測溫技術，完美解決了傳統測溫技術中的一些問題與缺陷，特別是對電力測溫來說，實現了無人值守的全自動化，有效防止因為測溫導致的安全問題，電力測溫不再是難點。

5 結語

總的來說，紅外熱像儀監控系統目前已被廣泛應用于鐵路供電系統接觸網中，本文深入探究了監測鐵路沿線變電站、接觸網和弓網等，發掘紅外熱像技術的優勢，其能夠節省人力，并兼容各項數據，實時性強，可靠，自動校準位置加強了數據的可對比性，在我國鐵路供電系統接觸網中作出了卓越的貢獻。