淺談地鐵接觸網(wǎng)檢測技術(shù)及發(fā)展應(yīng)用

任立茗

摘要：對于地鐵接觸網(wǎng)本身的檢測以及維修來說，需要保障從點(diǎn)至面進(jìn)行全方位的檢測，同時，還要由各個組成和小環(huán)節(jié)著手，尋找問題并對其進(jìn)行有效處理，想要促進(jìn)接觸網(wǎng)檢測效率的提高，就要加強(qiáng)在這一問題上的研究，提供更加有效地理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地鐵接觸網(wǎng)；檢測技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

接觸網(wǎng)作為地鐵供電系統(tǒng)中重要的組成部分，對地鐵供電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全有關(guān)鍵的作用。隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，對地鐵供電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定提出了更高的要求。鑒于此，本文對地鐵接觸網(wǎng)檢測技術(shù)及發(fā)展應(yīng)用進(jìn)行了分析，對促進(jìn)我國交通事業(yè)的發(fā)展有理論性的意義。

1地鐵接觸網(wǎng)的測量參數(shù)檢測分析

接觸網(wǎng)是地鐵供電系統(tǒng)中的重要組成部分，主要由絕緣子、接觸線、匯流排等部分組成，如圖1 所示。

1.1弓網(wǎng)參數(shù)方法的分析

對于弓網(wǎng)系統(tǒng)來說，其主要是指地鐵接觸網(wǎng)當(dāng)中存在的一種服役設(shè)備，是在服役中出現(xiàn)的一種動態(tài)化的參數(shù)。利用弓網(wǎng)參數(shù)能夠?qū)佑|網(wǎng)工作過程中的壓力值和方差進(jìn)行準(zhǔn)確地計(jì)算，并對公網(wǎng)服役性能進(jìn)行測定。在測量的過程中，首先要將四個感應(yīng)器設(shè)置在弓網(wǎng)當(dāng)中壓力接收的滑板兩頭端點(diǎn)位置，該感應(yīng)器的作用是對壓力進(jìn)行傳遞，還要在末端顯示其壓力大小，受電弓運(yùn)行時，運(yùn)用牛頓定律對電弓重量和接觸網(wǎng)的壓力值進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楣W(wǎng)參數(shù)屬于動態(tài)化的，所以會受諸多因素所帶來的影響，因此非常有必要選擇質(zhì)地比較好的傳感器對其進(jìn)行測量。現(xiàn)階段運(yùn)用比較多的傳感器是接觸式的五輪儀的傳感器。

1.2幾何參數(shù)方法的分析

地鐵接觸網(wǎng)測量參數(shù)的過程中，幾何參數(shù)主要對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，有導(dǎo)線和地距離，導(dǎo)線長度和錨段間距等。我國現(xiàn)階段很多地鐵運(yùn)營企業(yè)運(yùn)用的檢測儀器是非接觸式的，該儀器對激光雷達(dá)發(fā)射和接收信號進(jìn)行運(yùn)用，進(jìn)而對幾何參數(shù)進(jìn)行檢測。而且還在該測量方法當(dāng)中對立體成像當(dāng)中存在的二維平面的技術(shù)，然而因?yàn)檫@種儀器測量精度所帶來的影響，所以，在具體的實(shí)際情況當(dāng)中所運(yùn)用的次數(shù)逐漸減少。

2接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

近年來，應(yīng)用較為廣泛的接觸網(wǎng)檢測技術(shù)包括靜態(tài)檢測、接觸式檢測、非接觸式檢測及地鐵網(wǎng)軌檢測車動態(tài)測量。

2.1靜態(tài)檢測

靜態(tài)檢測是指通過測量接觸懸掛各個部位的靜態(tài)尺寸，判斷接觸網(wǎng)實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間的差距。通常在線路停運(yùn)時，由檢修人員攜帶特定檢測裝置對接觸網(wǎng)的接觸線高度、抬升值、之字值等靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量收集。靜態(tài)測量能夠在機(jī)車運(yùn)行之初確保接觸網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)要求，從源頭杜絕事故風(fēng)險(xiǎn)，是日常運(yùn)維工作的一項(xiàng)常規(guī)任務(wù)，也是降低事故發(fā)生概率的有效手段。機(jī)車運(yùn)行導(dǎo)致接觸網(wǎng)與受電弓的性能隨之發(fā)生改變，從而限制了靜態(tài)檢測的應(yīng)用范圍，但是靜態(tài)測量的檢測數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映接觸網(wǎng)的幾何尺寸等數(shù)據(jù)，為接觸網(wǎng)進(jìn)行動態(tài)測量提供參考。

2.2接觸式檢測

在受電弓的4個測角分別安裝結(jié)構(gòu)、性能、靈敏度、誤差和線性度相同或者接近的檢測裝置。受電弓與接觸網(wǎng)接觸完成受流的過程中，作用在距離受電弓中點(diǎn)a位置，使受電弓與接觸線受到彼此壓力的相互作用，產(chǎn)生相應(yīng)的形變，對應(yīng)得到弓網(wǎng)接觸力f1和f2，4個檢測裝置通過檢測形變量計(jì)算出拉出值L。接觸式檢測方式設(shè)計(jì)原理簡單，可以實(shí)現(xiàn)全天候檢測，但對檢測設(shè)備及安裝過程要求較高，同時對后期維護(hù)提出更高要求，從而影響測量精度與應(yīng)用范圍。

2.3非接觸式檢測

非接觸式檢測方式依托現(xiàn)代科技技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)與傳感技術(shù)的發(fā)展，從最開始的非接觸式激光雷達(dá)掃描測量法，慢慢發(fā)展為超聲波檢測，又到現(xiàn)在的非接觸式圖像測量法，其應(yīng)用前景十分樂觀。

2.3.1非接觸式激光雷達(dá)掃描測量法

非接觸式激光雷達(dá)掃描法利用激光反射原理，首先在機(jī)車頂部安裝雷達(dá)激光發(fā)射裝置，發(fā)出連續(xù)、穩(wěn)定的激光雷達(dá)射線，保證檢測運(yùn)行的全過程。激光雷達(dá)射線沿著直線傳播，在傳播過程中遇到障礙物（即接觸線）時，由于反射原理，反射回來的激光雷達(dá)射線被安裝在機(jī)車頂部的裝置接收后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理為相應(yīng)的數(shù)字信息，將此信息與激光雷達(dá)射線的運(yùn)行速度、信號間隔等信息進(jìn)行計(jì)算，得出導(dǎo)高和拉出值等參數(shù)信息。

2.3.2超聲波檢測法

超聲波檢測與非接觸式激光雷達(dá)檢測原理類似，不同之處在于檢測介質(zhì)由激光雷達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡ā３暡ū苊饬酥車姶怒h(huán)境的影響，并且可以實(shí)現(xiàn)在固體介質(zhì)中的傳導(dǎo)，對于檢測接觸線之間的縫隙、線夾松動等問題可以得到較好利用；同時可以實(shí)現(xiàn)對絕緣損壞的檢測，對于微小變化能夠分辨，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的隱患，減小機(jī)車運(yùn)行中存在的風(fēng)險(xiǎn)。超聲波檢測目前成本較高，單一使用測量范圍較小，需與其他檢測裝置配合，這不僅增加了超聲波檢測的使用成本，也造成了設(shè)備后期維護(hù)的不便，導(dǎo)致超聲波檢測目前尚未得到廣泛應(yīng)用。

2.3.3非接觸式圖像測量法

基于圖像處理與計(jì)算機(jī)技術(shù)的非接觸式圖像測量法近年來得到越來越多的應(yīng)用。該技術(shù)通過在機(jī)車頂部安裝高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對檢測對象進(jìn)行圖像信息收集，利用拍攝光線條得到接觸線的位置，將信號傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)處理，得到接觸線的高度和偏移參數(shù)。利用線性結(jié)構(gòu)光三維視覺原理，可以得到形象直觀、直接準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)。

非接觸式圖像測量法與紅外線技術(shù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全天候全過程對接觸線的檢測。在應(yīng)用成本上，非接觸式圖像測量法通過對圖像信息收集、圖像處理與分析計(jì)算得到多項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)，可以替代傳統(tǒng)檢修裝置，減少檢測裝備數(shù)量，降低檢測成本，簡化后期運(yùn)維難度。同時，采集與計(jì)算過程相對獨(dú)立，提高了計(jì)算速度與精度。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使該檢測方式應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

3結(jié)束語

隨著社會的不斷發(fā)展，我國地鐵在運(yùn)營中的穩(wěn)定受到供電設(shè)備可靠性和機(jī)車在運(yùn)行過程中的安全系數(shù)與突發(fā)事故的處理等因素的影響，其都是對地鐵運(yùn)行安全性進(jìn)行保障的重要條件。此外，接觸網(wǎng)對于地鐵運(yùn)行來說，是非常重要的動力源泉，所以，地鐵經(jīng)營人員加強(qiáng)對于地鐵接觸網(wǎng)的檢測以及維修顯得尤其重要，只有接觸網(wǎng)設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)，才能保障地鐵在運(yùn)行過程中的水平以及質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司）