鐵路接觸網中供電風險監測系統分析

蘭曉鳳

（晉能控股山西煤業股份有限公司塔山鐵路分公司，山西 大同 037000）

引言

接觸網是我國高速鐵路中最為關鍵的組件，對于高鐵列車的電能輸送有著重要的作用，想要保證高速鐵路運轉的安全性和穩定性，就要保證接觸網持續處于平穩狀態。接觸網沿鐵路線露天架設、線路長、點位多，承擔著繁重、忙碌的運輸職責。因此，要將接觸網供電風險監測系統重視起來，不斷加以完善，保障我國高速鐵路的正常運行。

1 鐵路接觸網中供電風險監測系統總體架構設計

為確保本次設計的供電風險監測系統滿足鐵路接觸網的供電監測要求，優化信息采集模塊及組網模塊，本文借助了ZigBee 網絡技術，構建傳輸協議，強化信息傳輸控制程序，達到更具實時信息傳輸效果的虛擬通信環境[1]。此次系統在總體架構方面主要包含上下兩個機位，由ADSP-BF537BBC-5A 進行通信指令加載，此時監測程序被寫入程序加載模塊當中，以智能化的方式進行供電風險監測信息收集[2]。按照上述設計思路，形成如圖1 所示的供電風險監測系統結構圖。系統設計的核心模塊為信息數據采樣模塊，系統在對接觸網進行監測期間，獲取風險數據，經過信息融合分析，在濾波處理技術的作用下，匯入到AD 采集系統當中，最終經過主控電路及軟件處理系統，直接顯示給風險監測終端并對接觸網供電電源實現自動化控制[3]。

圖1 鐵路接觸網供電風險監測系統總體架構設計圖

圖2 所示為供電風險監測系統的功能結構圖，在完成接觸網的共性信息采集以后，采用DSP 技術讀取信號采樣值，在FIR 濾波的輔助下，將信號傳輸到轉換器當中，此時信號被放大處理，經由DSP 模塊，被傳輸到ZigBee 終端節點當中，PC 機獲取風險監測結果，并將結果輸出給終端監測人員。

圖2 供電風險監測系統功能結構設計圖

2 鐵路接觸網中供電風險監測系統功能模塊設計

前文分析中提到構建ZigBee 無限傳輸協議，此時的接觸網在形成供電風險信息以后，將被直接傳輸到信息采樣模塊當中，經過供電風險監測模型構建，數據能夠被直接分析并提取出來。此時的系統將保持在20～250 kbit/s 的工作速率，實現了硬件結構的低功耗。

系統的功能模塊主要包含了數據采集模塊、風險預警模塊、數據分析存儲模塊以及能耗管理模塊四個方面。

1）數據采集模塊的主要作用是進行風險信號的采集，在獲取信號采樣值以后，經過信號檢測處理與放大，最終傳輸出通信指令。

2）風險預警模塊在發現供電風險以后及時預警，具備預測和警報功能。在借助ZigBee 協議達成風險預警模塊構建以后，經過數字脈沖信號分析，完成數字模型轉換，輸出風險預警控制指令，能夠在后臺終端顯示出風險監測結果。

3）數據分析存儲模塊根據系統中的具體線路情況，先設定好供電風險的預警閾值，經過前端模塊獲取的風險數據分析，對比數據是否已經超出閾值范疇，分類整理數據當中處于標準值狀態、缺陷值狀態以及預警值狀態下的數據，并將數據存儲起來[4]。

4）能耗管理模塊主要是為了對系統當中的電源輸入情況進行有效管理，如果是在夜間天窗點條件下進行鐵路接觸網檢修工作，系統將自動調低能耗。如果處于天窗點結束狀態下進行鐵路接觸網檢修，控制器將會喚醒能耗管理模塊中的芯片時間，此時經過時間讀取以后，芯片為處理器被喚醒，芯片也將恢復到正常工作狀態[5]。當然，如果供電風險監測系統失去電量支持，能耗管理模塊將重新切換電源狀態，將原本的線路電源切換為太陽能電池，確保系統始終處于正常工作狀態。

3 鐵路接觸網中供電風險監測系統測試分析

為了驗證本次供電風險監測系統的設計結果，明確該系統與鐵路接觸網連接后呈現出的實際性能，開展仿真模擬實驗，實驗的主要設定為鐵路接觸網的輸出功率為2 500 kW，此時該接觸網的標準輸出電壓是1 200 V，按照設定，此次系統的輸出范圍將保持在-2.5～0 V 之間。遵從上述仿真模擬設定參數，完成供電風險監測系統模擬，得到關于風險監測系統的仿真模擬結果。經過結果分析，發現本次設計的系統呈現出明顯的風險監測數據峰值，實際證明，在鐵路接觸網中設計供電風險監測系統，能夠準確地獲取風險監測數據，經過系統中各個功能模塊運作，最終傳輸到后臺的監測結果能夠為監測人員提供合理的數據參考，且系統的數據監測結果將會被轉化為確切的控制指令，以智能化的方式控制系統進行運作方式切換，切實保證鐵路接觸網的供電安全與穩定。

4 結語

如今，我國在鐵路方面的基礎建設越來越完善，在鐵路運作系統設計水平越來越高的情況下，鐵路列車運轉越來越穩定，對我國經濟發展起到重要的推動作用。通過不斷優化鐵路接觸網的供電監測系統，融入更多高新技術，供電風險監測系統的數據采集效果及組網架構的自動化和智能化水平越來越高。因此，我國相關部門需要為鐵路接觸網的工作人員搭建良好設計平臺，將供電監測系統與接觸網的風險監測系統結合起來，健全接觸網供電風險的監測措施，維系我國鐵路運營處于長久可持續狀態。