重載鐵路接觸網4C 缺陷識別方法研究

張 毅，甄云飛

（國能朔黃鐵路發展有限責任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

智能檢測裝置4C 通過獨立圖像記錄，減少手動搜索，并防止手動接觸檢測。提高訪問安全性，4C 設備采集的數據主要通過專門安裝在接觸網車輛頂部的攝像頭采集。當列車達到一定速度時，攝像機定期收集目標的高分辨率圖像數據，該設備可以智能識別維護目標的錯誤位置和類型。另外，系統軟硬件與攝像機相結合，大大降低了檢測成本，能準確捕捉輸缺陷位置，如參考方位、管件及回路等多個部位。高速、實時的檢測，要求4C檢測設備具有高分辨率的特性。由于特殊情況，許多工作不得不在夜間進行，因此要求車載攝像頭具有良好的變焦和夜視效果，確保了采集的圖像具有高分辨率。

1 研究背景及意義

1.1 目標檢測方法的發展

在計算機技術廣泛應用之前，車輛目標識別和視覺測試被用來檢測錯誤。人工檢測方法檢測速度慢、檢測準確率低、對人力資源的需求高、對檢測效率影響較大。隨著計算機運算能力的快速提高，圖像的顯示更加精細，圖像的計算能力得到了極大提高。計算機視覺技術在各個領域都引起了廣泛的關注。

1.2 重載鐵路檢測數據綜合分析技術

重載鐵路列車的主要特點是牽引密度高、車輛軸線、軌道結構高動載荷、軌道不平順問題增加，產生動載荷，進而造成軌道損壞和不規則軌道形狀的加速導致耦合，Panta Graphit 的當前收集狀態惡化，導致Panta Graphit 的運行安全指數較高。

根據重載鐵路列車的運輸特點和準備情況，對軌道損壞檢測數據、軌道和軌道的幾何條件進行了綜合分析，確定了不同病害的原因和相關性。根據非結構化數據的特點，對鐵路日常檢測規則進行了形狀跟蹤、Katechin 檢測、河床狀態檢測、底部跟蹤和軌道損傷檢測相結合的動態改進。為了滿足多檢測數據相關性分析的要求，利用數據軟件技術創建穩定有效的數據采集管理平臺。

在線路的特定條件下，重載鐵路軌道形狀的不規則性對動態的檢測結果有很大影響，甚至可能導致接收系統故障。因此，有必要評估重載鐵路系統的質量，并制定維護計劃。此外，還對動態重載鐵路檢測波形進行了歷史數據的對比分析，并對重載鐵路檢測圖進行分析。此外，如果Katechin 條件不好，有必要對軌道的不規則形狀進行全面分析。

在各種捕獲數據、野外定位數據和維修管理數據的基礎上，通過建立相關模型，研究了幾何目錄、綜合性能和航跡形態之間的相關性。應提供綜合分析方法和相關指標，這通過實際測量和具體測試進行驗證。

1.3 軌道損傷的綜合分析

除了疲勞壓力引起的內部核損傷外，路面還受到接觸應力的影響。在腐蝕條件下，軌道表面的損壞將導致嚴重損壞，從而影響軌道的安全運行。通過將軌道表面損傷數據集成到軌道表面防護系統中并進行深入分析，結合車輛故障檢測、探測器錯誤檢測和人工監測數據等，探討軌道表面損傷的發生、發展和變更。

1.4 重載鐵路車病害原因的綜合分析

重大病害是指可能影響重載鐵路操作安全的不良設備狀況，例如內部軌道不規則或損壞。如果不能及時發現維修，可能會導致非常嚴重的后果。為了提高維修技術的安全性，不僅要加強對大規模癥狀的檢測和識別，還要加強對大規模病害的實施和管理。同時，對歷史檢測數據進行了綜合分析，檢測數據和相關項目的統計數據確認病害的實際原因，并有效地進行現場維護。提出具體的改進方案，以防止重大病害的頻繁發生。

1.5 鐵路接觸網檢測的技術要點

“硬點”是鐵路目錄的縮寫，也是鐵路目錄收集中非常重要的識別指標和技術意義。最直觀的檢測指標是硬點是否存在問題以及硬點彈性是否相等。由于硬點的彈性是均勻的，直接影響列車的速度和位置。一般來說，重載鐵路的質量通常是可靠的。檢測的技術方法是測量沖擊和振動。接觸線起始值為軌道線形的一般技術指標，在識別接觸線的輸出值時，通常使用測試儀模擬板模擬出動態影響范圍，然后將測試儀放置在規定范圍內。

接觸網磨損是接觸網檢查和維護最常用的測試項目和技術指標。由于接觸線最明顯的位置是底部，為了更直接地了解情況，拍照通常采用照片分析的方法，具體的分析指標是激光照射后接觸面的光強。座椅的高度類別對高速鐵路的運行類別有重大影響，接觸線高度的測量主要在角度調整后進行。接觸線高度高且難以檢測。受電弓網的接觸壓力是有軌電車日常運營中路網與路網接觸后產生的電能。重載鐵路貫穿件和接觸線是接觸頻率最高、使用最多的兩種設備。其最常見的問題是電源中斷。

2 重載鐵路接觸網4C 缺陷識別方法

2.1 研究數據基本路線

本研究的目的是確定缺陷的性質和位置。根據車輛識別收集的數據，車輛攝像頭的像素可以盡可能準確地捕捉部件，但也存在一些問題。捕獲的圖像數據區域很大，原始圖像包含多個部分，包括10 條反向U 形母線、印刷板、連接器、定位器、端子等，而且很難檢測出所有部件中的錯誤。

數據集可以是多個攝像頭，其記錄區域不同、目標組件不同、組件大小不匹配。

橫向閥和傾斜出口方向不同，都有U 形母線和絕緣子，所以檢測方向有偏差。同一零件可能多種不同類型的缺陷。例如，垂直分裂在器件的基區有如分裂、反轉等缺陷。

故障部件和正常部件之間的差異非常小。例如，絕緣層部分由于老化而略微脫落，或僅受一個對象的影響。在大多數基于傳統算法的認知研究中，研究人員應首先使用合適的模型進行預定位，然后使用其他算法進一步識別位置數據中的錯誤。

2.2 鐵路接觸網檢測的具體應用

動態檢測是重載鐵路鐵路檢測中最常用的檢測方法。主要的目標識別分為兩類，一個是測試安全潛力，另一個是檢測低速時的動態行為。

動態檢測通常是對鐵路的整個檢查，這防止了記錄過程中出現多個指標。檢查員可以從鐵路的各個方面獲取所有數據。聯合故障排除和證據發現是目錄中常見的檢測技術。它最大的優點是可以識別整個目錄。內容包括動車組的安全性、穩定性和舒適性試驗以及接觸網的安全性和穩定性試驗。通過聯合開發和測試，可以更廣泛地了解軌道交通接觸網的安全性能，幫助相關運營商提前識別軌道交通接觸網的潛在風險，及時妥善地進行處置，以確保鐵路網的安全運行。

靜態檢測是一種與動態檢測相關的檢測技術，一般用于鐵路車輛的裝配階段，其檢測指標為幾何參數和具體結構，是一種安全、準確和有效的檢測方法，使用激光網絡檢測器和其他設備，不與鐵路車輛直接接觸。低速動態檢測主要以冷導體的形式通過檢測儀對鏈節進行檢測，檢測更側重于鏈節在不同指標上的具體操作。這是為了讓檢查員更廣泛地了解合作組織時間循環的運行狀態，并及時發現合作組織運行中存在的安全問題。

2.3 高鐵接觸網故障搶修指揮工作

關于高速列車故障緊急搶修，4C 系統的具體使用需要不同系統之間的協調與配合，以確保整個系統的順利運行。首先，必須規定各子系統位置的具體信息，對整個列車進行徹底和有效的檢查，獲得充分相關的最新信息，并且確定整個緊急維修的相應方向。4C 系統能夠有效獲取該裝置的具體工作狀態和信息，識別高速鐵路運營中的問題，了解外部環境。4C 系統用于動態監測和檢測接觸網特定狀態下高速鐵路的運行情況，及時發現高速鐵路的潛在缺陷和隱患，幫助識別和維護目標。4C 系統設備可在整個軌道運行期間維修懸掛部件，以確保全面識別和維護架空接觸網系統的運行狀態。4C 系統能有效監控所有列車的輸入、輸出和合流情況，及時判斷受電是否存在異常，并根據識別出的相關參數制定有效的應急搶修計劃。通過安裝和配置6C Fix 系統，可以測量所有設備的振動、溫度、隔離狀態和其他參數，以有效評估是否存在OCS 錯誤。此外，可以根據相應設備的配置正確評估和定位錯誤的原因和位置。

3 結束語

作為高速鐵路最常用的部分，數據目錄必須用于目標技術中的錯誤檢測，但由于數據的特殊性，相關研究很少。深度學習算法是一種應用廣泛且相對成熟的算法，在目標識別中發揮著重要作用。隨著鐵路技術的不斷發展，對道路安全的要求越來越高。運營站、科研院所和設備制造商需要開發新技術，并通過實際應用不斷改進，研制適合接觸網運行和檢測的產品。