地鐵接觸網(wǎng)檢測現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

賴武光

摘要：接觸網(wǎng)通過在列車行駛路線周邊架設(shè)特殊的輸電線路為機車提供電能供應(yīng)，是城市軌道交通正常運營的重要條件和保證，其性能更是直接決定了機車弓網(wǎng)受流質(zhì)量。為保障牽引供電系統(tǒng)有序運行，保障乘客人身財產(chǎn)安全，在提升優(yōu)化接觸網(wǎng)設(shè)備的同時，增加對接觸網(wǎng)狀態(tài)檢測，并制定科學(xué)合理的檢修維護(hù)流程至關(guān)重要。目前我國城市軌道交通發(fā)展受到諸多因素的影響，每個城市在接觸網(wǎng)系統(tǒng)的選取上也有所不同，需要更為全面、系統(tǒng)、科學(xué)的接觸網(wǎng)參數(shù)檢測與分析，為現(xiàn)場檢修工作提供真實有力的客觀依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地鐵;接觸網(wǎng);檢測;發(fā)展

引言

隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，地鐵車輛具有高效率、低污染等優(yōu)點，在解決城市交通擁擠方面，起到重要的角色，近幾年，地鐵在全國各大城市得到了快速的發(fā)展。與此同時，地鐵車輛弓網(wǎng)故障也越來越突出。地鐵車輛一旦出現(xiàn)弓網(wǎng)故障將會給地鐵行車及運營造成惡劣的影響。

1系統(tǒng)概述

1.1概述

城市軌道交通是一種容量較大、運送速度較快的交通方式，可為乘客提供安全、快速、便捷、舒適的運送服務(wù)。在當(dāng)今城市的發(fā)展過程中，城市軌道交通在公共交通系統(tǒng)中的地位越來越重要。城市軌道交通是復(fù)雜的巨系統(tǒng)，作為國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，任何子系統(tǒng)和設(shè)施、設(shè)備受自然和人為的作用，可能出現(xiàn)病害和故障，一旦防控環(huán)節(jié)處置不當(dāng)，都可能對地鐵運行品質(zhì)和安全產(chǎn)生影響，或危及運行安全，極端情況下甚至車毀人亡，后果不堪設(shè)想。針對威脅地鐵運行的安全風(fēng)險，充分利用各種檢測、檢測與監(jiān)控技術(shù)、加強設(shè)施和設(shè)備、列車運行、外部環(huán)境等要素的安全檢測、監(jiān)測與監(jiān)控，掌握設(shè)備運行狀態(tài)，采取針對性的防控和處置措施，是確保地鐵運行安全的重要技術(shù)支撐。牽引供電系統(tǒng)作為地鐵列車的動力源泉，其運行狀態(tài)直接影響地鐵的安全、穩(wěn)定運行。接觸網(wǎng)系統(tǒng)是供電系統(tǒng)中一個極其重要的組成部分，由于接觸網(wǎng)是沒有備用的供電裝置，一旦發(fā)生故障，將導(dǎo)致行車中斷，因此接觸網(wǎng)的安全可靠是保證地鐵安全運營的必要條件。

1.2適用范圍

本方案針對地鐵牽引供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)的弓網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行實時在線檢測，適用于采用架空接觸網(wǎng)供電、受電弓受流的系統(tǒng)，不適用于采用接觸軌供電的系統(tǒng)。典型的接觸網(wǎng)地下區(qū)段為架空剛性懸掛，高架段為架空柔性懸掛。

2地鐵接觸網(wǎng)檢測設(shè)計

2.1紅外檢測

1）檢測距離

熱像儀的檢測距離與被測對象尺寸和熱像儀空間分辨率IFOV有關(guān)：檢測距離=被測目標(biāo)尺寸/IFOVIFOV：單位測試距離下，熱像儀每個像素能夠檢測的最小目標(biāo)（面積），以mRad為單位。對于地鐵常用的CTA120銅銀合金接觸線，其截面最大直徑為12.9mm，熱像儀IFOV為0.68mRad，其最遠(yuǎn)檢測距離為18.97m。

2）最小檢測目標(biāo)

最小檢測目標(biāo)尺寸與熱像儀分辨率和最短聚焦距離有關(guān)，即：最小檢測目標(biāo)尺寸=最短聚焦距離*IFOV=0.25*0.68=0.17mm

3）清晰度

熱像儀檢測的清晰度主要由熱靈敏度和最小檢測尺寸決定。熱靈敏度決定熱像儀區(qū)分細(xì)微溫差的能力，本檢測裝置的熱靈敏度為<0.05°C@+30°C/50mK。而最小檢測尺寸越小，則相同面積的檢測畫面由更多的像素組成，畫面更加清晰。

2.2車載信號監(jiān)控

在每列地鐵列車上安裝一套車載信號監(jiān)測裝置，通過以太網(wǎng)接口與車載的信號采集裝置通信，實現(xiàn)本地信號采集、存儲、分析、轉(zhuǎn)發(fā)。本地化監(jiān)測，具有以下特點：低延遲：數(shù)據(jù)處理更接近數(shù)據(jù)來源而不是在外部數(shù)據(jù)中心或云端進(jìn)行，因此可以減少遲延時間，更實時，更可靠。低成本：本地車載數(shù)據(jù)清洗、計算、過濾可將最優(yōu)價值的數(shù)據(jù)上傳至云端進(jìn)行存儲，減少計算、存儲及帶寬帶來的成本。高安全：由于車載監(jiān)測設(shè)備能夠在本地采集和處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不必傳輸?shù)皆贫耍蛘呙舾行畔⒉恍枰?jīng)由網(wǎng)絡(luò)，這樣即使云遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊，影響也不會那么嚴(yán)重;提供云到車載監(jiān)測設(shè)備的安全連接，提供數(shù)據(jù)加密及安全存儲。弱依賴：可在斷網(wǎng)或者弱網(wǎng)環(huán)境下運行本地計算、存儲、分析，削弱云端的角色也降低了發(fā)生單點故障的可能性。易擴展：地鐵列車如果后續(xù)增加其它監(jiān)測設(shè)備，可方便地接入現(xiàn)有的車載監(jiān)測主機。

2.3地面中央監(jiān)控

在線路運營控制中心設(shè)置地面中央監(jiān)控平臺，集中監(jiān)控線路所有地鐵列車的弓網(wǎng)狀態(tài)，對受電弓、接觸網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行大數(shù)據(jù)、長周期分析、診斷、預(yù)測，作為設(shè)備狀態(tài)修的依據(jù)，同時對弓網(wǎng)關(guān)系的改善提供數(shù)據(jù)支撐。區(qū)別于車載監(jiān)測主機側(cè)重于本地化即時數(shù)據(jù)采集、分析、存儲，地面中央監(jiān)控提供云計算服務(wù)，側(cè)重于對地鐵弓網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行全生命周期監(jiān)測、大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)、智能維護(hù)等。

2.4信號傳輸

系統(tǒng)采用先進(jìn)的毫米波通信技術(shù)，實現(xiàn)車地大容量的信息傳輸。

毫米波通信是5G的核心技術(shù)之一，具有帶寬大、方向性好、安全保密性高等優(yōu)勢。以太毫米波鏈路通信系統(tǒng)具有作用距離遠(yuǎn)、傳輸速率高、環(huán)境適應(yīng)性強、自適應(yīng)校準(zhǔn)、布置快捷、維護(hù)方便等特點，適合在一線作業(yè)環(huán)境中快速構(gòu)建全天時、全氣候、多響應(yīng)的主干通信網(wǎng)，實現(xiàn)“現(xiàn)場-后方”全過程實時信息的共建共享。

結(jié)語

目前，城市地鐵車輛和車輛段內(nèi)，弓網(wǎng)故障監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備主要有車載弓網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、接觸網(wǎng)檢測作業(yè)車、受電弓在線檢測系統(tǒng)等。本文重點對車載弓網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)特點進(jìn)行分析，確保受電弓與接觸網(wǎng)的良好匹配關(guān)系，減少弓網(wǎng)故障率的發(fā)生，有效保證受電弓及接觸網(wǎng)設(shè)備使用周期。

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