紅外熱像儀監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)中的應(yīng)用

龔健

【摘 要】社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使未來(lái)鐵路的牽引方式主要以電力牽引為主。隨著我國(guó)軌道交通發(fā)展的越來(lái)越深入，確保安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵便是保證整個(gè)機(jī)車供電系統(tǒng)的穩(wěn)定?，F(xiàn)階段，在鐵路供電系統(tǒng)中應(yīng)用較為普遍的當(dāng)屬紅外熱像儀，且大多集中在供電系統(tǒng)非接觸式測(cè)溫設(shè)備的檢修過(guò)程中，關(guān)于這方面的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的應(yīng)用少之又少。為此，強(qiáng)化紅外熱像儀監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)中的應(yīng)用研究至關(guān)重要。

【關(guān)鍵詞】紅外熱像儀；監(jiān)控系統(tǒng)；鐵路供電系統(tǒng)；接觸網(wǎng)；應(yīng)用

0 前言

我國(guó)所擁有的高速鐵路網(wǎng)規(guī)模最大、運(yùn)營(yíng)速度最快，鐵路運(yùn)輸在一定程度上直接關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，安全生產(chǎn)至關(guān)重要。現(xiàn)階段，電力機(jī)車牽引是我國(guó)鐵路和輕軌列車的主要方式，這種方式具備一系列的特點(diǎn)，諸如高速度、高效率、大功率以及低能耗等，并且與內(nèi)燃機(jī)車相比其具有良好的工作條件與性能。隨著高鐵和電力機(jī)車的不斷發(fā)展，電力機(jī)車牽引已經(jīng)成為鐵路發(fā)展的主要趨勢(shì)。

但是，電力機(jī)車的普及，確保機(jī)車供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性成為關(guān)鍵性問(wèn)題，預(yù)防檢測(cè)作為一種重要的手段，可以及時(shí)的準(zhǔn)確的找出系統(tǒng)故障點(diǎn)，通過(guò)采取一系列行之有效的措施可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的提前預(yù)判，其最初的直接表現(xiàn)便是不正常的發(fā)熱。紅外熱像以其作為一臺(tái)快速的測(cè)溫工具，可以實(shí)現(xiàn)日夜監(jiān)控，具備測(cè)溫速度快、準(zhǔn)確以及測(cè)量安全、方便的特點(diǎn)，不失為一種科學(xué)且有效的預(yù)防維護(hù)手段，在鐵路各系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛。

1 鐵路沿線變電站監(jiān)測(cè)

伴隨著鐵路電氣化進(jìn)程的不斷深入，變電站的負(fù)荷與數(shù)量日漸增多，采用更加專業(yè)化的技術(shù)方式可以極大的保證電力供應(yīng)的安全生產(chǎn)?，F(xiàn)階段，溫度是檢測(cè)電氣設(shè)備的主要方式，而接觸式監(jiān)測(cè)方案較為傳統(tǒng)，基于其自身安全系數(shù)低、效率低以及監(jiān)測(cè)位置的增加會(huì)相應(yīng)的增加監(jiān)測(cè)數(shù)量，致使在搜集數(shù)據(jù)方面存在諸多的不便。然而，目前所采用的在線式紅外線熱像儀可以連續(xù)24個(gè)小時(shí)采用溫度來(lái)監(jiān)控大量的目標(biāo)物體，報(bào)警可以隨時(shí)發(fā)出，維修與維護(hù)十分及時(shí)，并且在可以隨意的在設(shè)備的可見(jiàn)范圍內(nèi)添加目標(biāo)點(diǎn)，設(shè)備的數(shù)量不需要增加。

2 接觸網(wǎng)檢測(cè)

接觸網(wǎng)本身所具備的接頭和回流線都十分多，牽引變電的組成除了包括所有的配電線以外，還有變壓器、熔斷器和斷路器，借助紅外熱像儀可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)各種隱藏的隱患，諸如套管過(guò)熱、三相負(fù)載不平衡、過(guò)載、接頭松動(dòng)或接觸不良等，由此會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)起火、燒毀、電弧和短路的情況。接觸網(wǎng)連接件在外界因素的干擾下極易出現(xiàn)過(guò)熱的情況，甚至還會(huì)中斷供電，導(dǎo)致列車停運(yùn)。

致使接觸網(wǎng)連接件過(guò)熱的原因主要有：第一，氧化腐蝕：基于有外部熱缺陷導(dǎo)體的接頭部位長(zhǎng)期在大氣中裸露，長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)吹日曬、雨淋和化學(xué)活性氣體的腐蝕，導(dǎo)致其導(dǎo)體接觸面會(huì)出現(xiàn)不同程度的氧化或銹蝕，氧化層的存在會(huì)臧家金屬接觸面的電阻率；第二，連接件接頭松動(dòng)：導(dǎo)體連接部位在風(fēng)力作用、機(jī)械振動(dòng)以及抖動(dòng)下，導(dǎo)體壓接螺絲松動(dòng)的情況會(huì)時(shí)常出現(xiàn)。

3 弓網(wǎng)監(jiān)測(cè)

在車頂上可以安裝紅外熱成像設(shè)備，以此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)與受電弓連接處的溫度探測(cè)，對(duì)接觸網(wǎng)故障點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若故障點(diǎn)是在列車行進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的，則會(huì)導(dǎo)致溫度瞬間升高，利用紅外熱像儀便可以準(zhǔn)確的將該故障點(diǎn)位置與高溫值記錄下來(lái)，便于維修人員及時(shí)修復(fù)。

4 在線式紅外熱像技術(shù)的特點(diǎn)

6C系統(tǒng)中明確說(shuō)明在特殊斷面和地點(diǎn)加裝接觸網(wǎng)視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如車站咽喉、隧道口、接觸網(wǎng)線岔、分相關(guān)節(jié)、動(dòng)車庫(kù)進(jìn)出線等，以此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重要部位接觸網(wǎng)溫度和視頻狀態(tài)的有效監(jiān)控，然而傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控一般只能在白天進(jìn)行，夜間效果并不理想，并且感知接觸網(wǎng)各方面溫度信息很難完全實(shí)現(xiàn)。但是紅外熱成像依據(jù)接收物體所發(fā)出的熱信號(hào)，可以將其轉(zhuǎn)換成為一種能夠進(jìn)行處理的電信號(hào)，借助這種信號(hào)便可以對(duì)被測(cè)設(shè)備的各方面信息，主要是溫度和視頻信息進(jìn)行全面的了解，不需要依靠外部的任何光源便可以確保整個(gè)過(guò)程的順利進(jìn)行。

使用要求：（1）接觸網(wǎng)高壓電纜及電纜頭：使用紅外成像儀對(duì)準(zhǔn)高壓電纜電纜頭，按使用說(shuō)明調(diào)節(jié)儀器，觀測(cè)儀器成像圖電纜頭及附件溫度，記錄觀測(cè)框最高溫度及最高溫度點(diǎn)位置，記錄環(huán)境環(huán)境溫度，溫度異常時(shí)應(yīng)進(jìn)行紅外拍照。（2）上網(wǎng)點(diǎn)、供電線：使用紅外成像儀對(duì)準(zhǔn)供電線觀測(cè)導(dǎo)線線夾接頭溫度，使用時(shí)應(yīng)在饋線取流較大時(shí)進(jìn)行。（3）吊弦、承力索、電連接、回流線接觸情況：使用紅外成像儀檢查吊弦、承力索、電連接、回流線，當(dāng)導(dǎo)電金屬部件溫度比周圍設(shè)備溫度明顯較高時(shí)，應(yīng)認(rèn)真排查有無(wú)接觸不良。使用時(shí)應(yīng)在饋線取流較大時(shí)進(jìn)行。

4.1 設(shè)備具備自動(dòng)識(shí)別管理的功能

自動(dòng)識(shí)別主要依靠專利算法和系統(tǒng)采集的熱圖完成，利用圖像配準(zhǔn)可以準(zhǔn)確的將該熱圖有效的設(shè)備目標(biāo)準(zhǔn)確的識(shí)別出來(lái)，溫度檢測(cè)的有效性便可以得到充分的保證。

4.2 防誤報(bào)識(shí)別系統(tǒng)

在有效目標(biāo)識(shí)別的基礎(chǔ)上有助于全部溫度測(cè)量的實(shí)現(xiàn)，借助巡查策略可以對(duì)標(biāo)記過(guò)的設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，并自動(dòng)剔除外界的干擾熱源，誤報(bào)警的情況可以得到有效的杜絕。

4.3 自動(dòng)巡航

系統(tǒng)通過(guò)在云臺(tái)預(yù)置位的設(shè)置，運(yùn)作可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器智能方式的最大化利用，巡測(cè)不需要看管便可以通過(guò)自動(dòng)定時(shí)而正常啟動(dòng)，巡查過(guò)程中所搜集到的熱圖可以及時(shí)的保存下來(lái)，并且還能夠?qū)⒏鞣N溫度信息及時(shí)的記錄下來(lái)。

4.4 自動(dòng)預(yù)警

系統(tǒng)實(shí)際在進(jìn)行巡航時(shí)，若目標(biāo)設(shè)備出現(xiàn)溫度異常的情況，則會(huì)自動(dòng)報(bào)警，且文字和聲音是報(bào)警的主要信息，以此可以對(duì)運(yùn)作人員起到警示的作用，諸如可以準(zhǔn)確的指導(dǎo)報(bào)警的具體位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的及時(shí)追蹤，在告警情況得以確認(rèn)的基礎(chǔ)上可以將故障及時(shí)的排除掉。

4.5 報(bào)表的自動(dòng)生成

關(guān)于單幅紅外圖像的設(shè)備接點(diǎn)綜合報(bào)表或者溫度分析表，系統(tǒng)軟件可以自動(dòng)生成，也就是說(shuō)系統(tǒng)可以對(duì)每次測(cè)量所得到的溫度值進(jìn)行自動(dòng)記錄，在此基礎(chǔ)上可以有助于溫度報(bào)表的自動(dòng)生成，以此可以將某一時(shí)間段內(nèi)某處接點(diǎn)的溫度變化情況全面且有效的反應(yīng)出來(lái)。endprint

4.6 數(shù)據(jù)的可對(duì)比性

系統(tǒng)在一定程度上可以自動(dòng)按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的巡查策略對(duì)紅外熱像儀轉(zhuǎn)動(dòng)的各預(yù)置位進(jìn)行定時(shí)控制，全部處于巡檢策略的設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)每天同一時(shí)間的溫度變化趨勢(shì)系統(tǒng)都可以明確的給出，在此基礎(chǔ)上將溫度變化趨勢(shì)與其他在線檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，可以準(zhǔn)確的對(duì)本設(shè)備工作時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)的判斷。

4.7 校準(zhǔn)自動(dòng)位置的功能

在圖像識(shí)別技術(shù)的幫助下可以自動(dòng)校正云臺(tái)預(yù)置位的運(yùn)行誤差，確保所采集的設(shè)備的溫度狀態(tài)都是正常的。

4.8 可靠性和實(shí)時(shí)性高

該系統(tǒng)在很大程度上不會(huì)受到任何自然環(huán)境的影響，自動(dòng)監(jiān)測(cè)在低溫寒冷和刮風(fēng)下雨的條件下都可以不間斷的進(jìn)行，裝置電源剩余量的問(wèn)題完全不用擔(dān)心。

4.9 人力的有效節(jié)省

基于系統(tǒng)本身具備非常高的自動(dòng)化程度，預(yù)警、巡檢和報(bào)表的輸出等設(shè)備都可以自動(dòng)完成，由此可以減少人員巡查現(xiàn)場(chǎng)的次數(shù)，促進(jìn)運(yùn)行人員工作效率的極大提高，變電站從少人到無(wú)人值守的趨勢(shì)愈發(fā)的明顯。

4.10 現(xiàn)有的人工巡檢數(shù)據(jù)同時(shí)兼容

在本系統(tǒng)中，可以直接手持紅外熱像儀，其所生成的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行有效的統(tǒng)一管理與維護(hù)。

5 日常維護(hù)

5.1 成像儀日常裝盒放置通風(fēng)干燥的地方，嚴(yán)防受潮

5.2 每月對(duì)成像儀進(jìn)行一次全面檢查，檢查各部件是否有螺絲松動(dòng)、變形、受潮等

5.3 成像儀在存放、運(yùn)輸時(shí)，需要將電池取出

5.4 長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，應(yīng)當(dāng)每月對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充電

電力作為保證現(xiàn)代鐵路安全生成的原動(dòng)力，電力的穩(wěn)定供應(yīng)可以確保鐵路安全的運(yùn)營(yíng)。紅外熱成像技術(shù)基于自身使用的技術(shù)主要是非接觸式測(cè)溫技術(shù)，傳統(tǒng)測(cè)溫技術(shù)所具有的缺陷與不足都可以得到很好的解決，尤其是對(duì)于電力測(cè)溫而言，無(wú)人值守的方式可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，進(jìn)而由測(cè)溫所造成的安全隱患都可以獲得有效的避免，不失為有效解決電力測(cè)溫的主要方案。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，紅外熱像儀監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)中的應(yīng)用十分廣泛，本文通過(guò)對(duì)鐵路沿線變電站監(jiān)測(cè)、接觸網(wǎng)檢測(cè)以及弓網(wǎng)監(jiān)測(cè)的深入研究，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)深入的思考，深入探討了在線式紅外熱像技術(shù)的特點(diǎn)，諸如有效節(jié)省人力、同時(shí)兼容人工巡檢數(shù)據(jù)、較高的可靠性與實(shí)時(shí)性、自動(dòng)校準(zhǔn)位置的功能、數(shù)據(jù)具有一定的可對(duì)比性、自動(dòng)預(yù)警、自動(dòng)巡航以及自動(dòng)生成報(bào)表等。

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[5]本刊記者.大安防時(shí)代，夜視監(jiān)控“看得清”還有多遠(yuǎn)——紅外熱像技術(shù)在鐵路系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].中國(guó)鐵路，2015（09）.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint