城市軌道交通接觸網檢測技術綜述

范航

中鐵五局集團電務工程有限責任公司 湖南株洲 410000

當前，我國城市軌道交通進入快速發展時期，多個城市已開通或正在建設軌道交通線路，而線路的運行安全成為關鍵。牽引供電系統是軌道交通安全運行的基礎，接觸網是牽引供電系統的重要組成部分。接觸網將電能由牽引變電所輸送至列車位置，以驅動列車運行。接觸網的運行狀態直接影響城市軌道交通牽引供電系統運行安全和列車的受流質量。除此之外，接觸網運行過程中，還應保證牽引功率傳輸的可靠性，保證系統的運行壽命，減少接觸網運行過程對周邊環境的影響。如何保障建設和日常運行中接觸網運行狀態良好成為軌道交通線路運行的關鍵要求。為此，應在線路建設和運營過程中對接觸網開展定期檢測。而隨著相關傳感技術和檢測手段的不斷發展，接觸網的檢測技術也在不斷革新，檢測效果逐漸提升。目前，已經有部分城市軌道交通線路采用新型接觸網檢測技術，并取得較好的檢測效果。

1 接觸網檢測技術的分類

城市軌道交通接觸網的檢測技術可按不同的方式進行分類。按接觸網檢測方式的分類方法，可將其分為接觸式檢測和非接觸式檢測。接觸式檢測需要將傳感器直接與接觸網連接，以獲取接觸網上的信號，評估接觸網的運行狀態。需要接觸式檢測的參數主要有硬點、接觸力等等。接觸式檢測一般在線路施工或停運狀態下開展，較難在線路運行過程中進行檢測。非接觸式檢測主要借助當前新的傳感技術進行圖像的采集，利用圖像來判斷接觸網的運行狀態。非接觸式檢測便于在運營過程中在線檢測接觸網的運行狀態。根據接觸網運行狀態將接觸網檢測技術分為靜態檢測和動態檢測。靜態檢測是接觸網在未傳輸牽引功率情況下進行的參數測量方法，主要用于接觸網靜態參數的檢測，適合在施工階段或運營期夜間線路停運后進行檢測。動態檢測是接觸網在施加激勵，正常傳輸牽引功率的狀態下進行的參數檢測，可在線判斷接觸網運行時的情況，以快速有效發現接觸網故障[1]。

2 接觸網檢測的內容及方法

城市軌道交通接觸網在檢測時主要檢測參數有接觸網的幾何參數，受電弓電流參數，弓網燃弧參數，接觸網溫度參數，磨耗程度及周邊元件運行狀態等。不同檢測參數對檢測技術的要求不同。對接觸網主要參數的檢測方法的當前進展進行分析。在接觸網磨耗檢測過程中，通過線陣相機來在線采集接觸網的圖像，根據圖像處理結果對接觸網的位置進行定位，同時利用圖像處理方法對接觸網的磨耗情況進行判斷[2]。在接觸網打火情況檢測中，通過選擇合適的紫外鏡頭和傳感器設備，來檢測特定譜段的紫外光，從而通過非接觸方式獲得接觸網的燃弧情況，以此來判斷接觸網運行的安全性。在線路正常運行過程中，通過高清成像的方法來捕捉接觸網及周邊零部件的細節特征，以此來判斷接觸網及周邊零部件的安全。高清成像可以有效分辨出絕緣子破損、傾斜，周邊零部件松動、脫落等問題。同時可有效進行接觸網及周邊部件的智能診斷。接觸網周邊的溫度反映了接觸網電流流通的通暢性。通常，當接觸網連接部位發生氧化腐蝕或者接頭松動時，連接電阻會增大，此時連接部位的溫度會較高。對接觸網及周邊進行溫度監測可以有效判斷接觸網的運行狀態。紅外熱像儀技術為接觸網溫度的檢測提供了便捷。紅外熱像儀檢測距離遠，無需接觸被檢測體，可帶點在線檢測等優點為接觸網檢測提供了新的檢測技術，目前也已經在軌道交通接觸網檢測應用中發揮了一定的優勢[3]。

3 接觸網檢修模式的發展

當前，對設備檢修一般有故障檢修、計劃檢修和狀態檢修的區別。接觸網狀態的檢修也是如此。一般故障檢修是當被檢修部分出現故障后，對被檢修部分進行緊急維修，使其正常運行。但故障檢修的方式通常是在被檢修部件已經損壞，系統運行已經受到一定的影響情況下。特別是接觸網這類核心設備，若出現故障狀態，將對系統運行產生很大影響。故障檢修已經無法有效適應關鍵核心設備的檢修。計劃檢修可預先設定設備檢修的內容與間隔時間，定期對設備進行例行檢查和維修。相關設備的故障是有一定周期演化過程的，從良好狀態逐漸劣化，然后帶來設備故障。因此有計劃的檢修可以有效提前避免故障的發生。從故障預防的角度已經將檢修節點提前，可以有效地消除設備的安全隱患，保證設備的運行。但計劃檢修方式也存在相應的問題，例如有可能出現檢修不足或者檢修過程的情況，導致檢修質量差。當前，接觸網狀態檢修技術亟待發展，狀態檢修可以根據當前狀態進行檢測和診斷，根據當前狀態指標反映需要的維修情況，其系統構架如圖1所示[4]。

圖1 狀態檢修框架

狀態檢修可以利用當前傳感器進行數據采集，并經過數據處理，實現對接觸網狀態的監測，并且根據當前的狀態數據評估設備的健康狀態，同時還可以實現故障的預測和保護決策，能夠有效實現設備的預測性維護。預測性維護現在已在某些機電設備的檢修中有所應用。但在城市軌道交通供電系統中，仍需要進步的探索和發展[5]。

4 結語

本文針對城市軌道交通接觸網檢測技術的發展進行總結和綜述，分析了接觸網檢測技術的分類及不同檢測技術的適用范圍，闡述了接觸網檢測參數及對應檢測方法的發展，同時，針對接觸網檢修模式進行分析，分別闡述了故障修、計劃修及狀態修模式的區別及特點。