城市軌道交通接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)綜述

范航

中鐵五局集團(tuán)電務(wù)工程有限責(zé)任公司 湖南株洲 410000

當(dāng)前，我國城市軌道交通進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，多個(gè)城市已開通或正在建設(shè)軌道交通線路，而線路的運(yùn)行安全成為關(guān)鍵。牽引供電系統(tǒng)是軌道交通安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分。接觸網(wǎng)將電能由牽引變電所輸送至列車位置，以驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行。接觸網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)直接影響城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行安全和列車的受流質(zhì)量。除此之外，接觸網(wǎng)運(yùn)行過程中，還應(yīng)保證牽引功率傳輸?shù)目煽啃?，保證系統(tǒng)的運(yùn)行壽命，減少接觸網(wǎng)運(yùn)行過程對(duì)周邊環(huán)境的影響。如何保障建設(shè)和日常運(yùn)行中接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)良好成為軌道交通線路運(yùn)行的關(guān)鍵要求。為此，應(yīng)在線路建設(shè)和運(yùn)營過程中對(duì)接觸網(wǎng)開展定期檢測(cè)。而隨著相關(guān)傳感技術(shù)和檢測(cè)手段的不斷發(fā)展，接觸網(wǎng)的檢測(cè)技術(shù)也在不斷革新，檢測(cè)效果逐漸提升。目前，已經(jīng)有部分城市軌道交通線路采用新型接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)，并取得較好的檢測(cè)效果。

1 接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)的分類

城市軌道交通接觸網(wǎng)的檢測(cè)技術(shù)可按不同的方式進(jìn)行分類。按接觸網(wǎng)檢測(cè)方式的分類方法，可將其分為接觸式檢測(cè)和非接觸式檢測(cè)。接觸式檢測(cè)需要將傳感器直接與接觸網(wǎng)連接，以獲取接觸網(wǎng)上的信號(hào)，評(píng)估接觸網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。需要接觸式檢測(cè)的參數(shù)主要有硬點(diǎn)、接觸力等等。接觸式檢測(cè)一般在線路施工或停運(yùn)狀態(tài)下開展，較難在線路運(yùn)行過程中進(jìn)行檢測(cè)。非接觸式檢測(cè)主要借助當(dāng)前新的傳感技術(shù)進(jìn)行圖像的采集，利用圖像來判斷接觸網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。非接觸式檢測(cè)便于在運(yùn)營過程中在線檢測(cè)接觸網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)將接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)分為靜態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)。靜態(tài)檢測(cè)是接觸網(wǎng)在未傳輸牽引功率情況下進(jìn)行的參數(shù)測(cè)量方法，主要用于接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)的檢測(cè)，適合在施工階段或運(yùn)營期夜間線路停運(yùn)后進(jìn)行檢測(cè)。動(dòng)態(tài)檢測(cè)是接觸網(wǎng)在施加激勵(lì)，正常傳輸牽引功率的狀態(tài)下進(jìn)行的參數(shù)檢測(cè)，可在線判斷接觸網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的情況，以快速有效發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)故障[1]。

2 接觸網(wǎng)檢測(cè)的內(nèi)容及方法

城市軌道交通接觸網(wǎng)在檢測(cè)時(shí)主要檢測(cè)參數(shù)有接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)，受電弓電流參數(shù)，弓網(wǎng)燃弧參數(shù)，接觸網(wǎng)溫度參數(shù)，磨耗程度及周邊元件運(yùn)行狀態(tài)等。不同檢測(cè)參數(shù)對(duì)檢測(cè)技術(shù)的要求不同。對(duì)接觸網(wǎng)主要參數(shù)的檢測(cè)方法的當(dāng)前進(jìn)展進(jìn)行分析。在接觸網(wǎng)磨耗檢測(cè)過程中，通過線陣相機(jī)來在線采集接觸網(wǎng)的圖像，根據(jù)圖像處理結(jié)果對(duì)接觸網(wǎng)的位置進(jìn)行定位，同時(shí)利用圖像處理方法對(duì)接觸網(wǎng)的磨耗情況進(jìn)行判斷[2]。在接觸網(wǎng)打火情況檢測(cè)中，通過選擇合適的紫外鏡頭和傳感器設(shè)備，來檢測(cè)特定譜段的紫外光，從而通過非接觸方式獲得接觸網(wǎng)的燃弧情況，以此來判斷接觸網(wǎng)運(yùn)行的安全性。在線路正常運(yùn)行過程中，通過高清成像的方法來捕捉接觸網(wǎng)及周邊零部件的細(xì)節(jié)特征，以此來判斷接觸網(wǎng)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(dòng)、脫落等問題。同時(shí)可有效進(jìn)行接觸網(wǎng)及周邊部件的智能診斷。接觸網(wǎng)周邊的溫度反映了接觸網(wǎng)電流流通的通暢性。通常，當(dāng)接觸網(wǎng)連接部位發(fā)生氧化腐蝕或者接頭松動(dòng)時(shí)，連接電阻會(huì)增大，此時(shí)連接部位的溫度會(huì)較高。對(duì)接觸網(wǎng)及周邊進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)可以有效判斷接觸網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。紅外熱像儀技術(shù)為接觸網(wǎng)溫度的檢測(cè)提供了便捷。紅外熱像儀檢測(cè)距離遠(yuǎn)，無需接觸被檢測(cè)體，可帶點(diǎn)在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)為接觸網(wǎng)檢測(cè)提供了新的檢測(cè)技術(shù)，目前也已經(jīng)在軌道交通接觸網(wǎng)檢測(cè)應(yīng)用中發(fā)揮了一定的優(yōu)勢(shì)[3]。

3 接觸網(wǎng)檢修模式的發(fā)展

當(dāng)前，對(duì)設(shè)備檢修一般有故障檢修、計(jì)劃檢修和狀態(tài)檢修的區(qū)別。接觸網(wǎng)狀態(tài)的檢修也是如此。一般故障檢修是當(dāng)被檢修部分出現(xiàn)故障后，對(duì)被檢修部分進(jìn)行緊急維修，使其正常運(yùn)行。但故障檢修的方式通常是在被檢修部件已經(jīng)損壞，系統(tǒng)運(yùn)行已經(jīng)受到一定的影響情況下。特別是接觸網(wǎng)這類核心設(shè)備，若出現(xiàn)故障狀態(tài)，將對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生很大影響。故障檢修已經(jīng)無法有效適應(yīng)關(guān)鍵核心設(shè)備的檢修。計(jì)劃檢修可預(yù)先設(shè)定設(shè)備檢修的內(nèi)容與間隔時(shí)間，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行例行檢查和維修。相關(guān)設(shè)備的故障是有一定周期演化過程的，從良好狀態(tài)逐漸劣化，然后帶來設(shè)備故障。因此有計(jì)劃的檢修可以有效提前避免故障的發(fā)生。從故障預(yù)防的角度已經(jīng)將檢修節(jié)點(diǎn)提前，可以有效地消除設(shè)備的安全隱患，保證設(shè)備的運(yùn)行。但計(jì)劃檢修方式也存在相應(yīng)的問題，例如有可能出現(xiàn)檢修不足或者檢修過程的情況，導(dǎo)致檢修質(zhì)量差。當(dāng)前，接觸網(wǎng)狀態(tài)檢修技術(shù)亟待發(fā)展，狀態(tài)檢修可以根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和診斷，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)指標(biāo)反映需要的維修情況，其系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示[4]。

圖1 狀態(tài)檢修框架

狀態(tài)檢修可以利用當(dāng)前傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，并且根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)數(shù)據(jù)評(píng)估設(shè)備的健康狀態(tài)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)測(cè)和保護(hù)決策，能夠有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)。預(yù)測(cè)性維護(hù)現(xiàn)在已在某些機(jī)電設(shè)備的檢修中有所應(yīng)用。但在城市軌道交通供電系統(tǒng)中，仍需要進(jìn)步的探索和發(fā)展[5]。

4 結(jié)語

本文針對(duì)城市軌道交通接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行總結(jié)和綜述，分析了接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)的分類及不同檢測(cè)技術(shù)的適用范圍，闡述了接觸網(wǎng)檢測(cè)參數(shù)及對(duì)應(yīng)檢測(cè)方法的發(fā)展，同時(shí)，針對(duì)接觸網(wǎng)檢修模式進(jìn)行分析，分別闡述了故障修、計(jì)劃修及狀態(tài)修模式的區(qū)別及特點(diǎn)。