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接触网系统是城市轨道交通牵引供电系统最重要的关键环节之一,电客车通过车顶受电弓与接触网上的良好接触取流,从而给牵引电机供电,给电客车提供动力.接触网与受电弓之间的匹配关系直接影响着电客车的取流质量.成都地铁自开通以来,每天运送客流量达50万人次,高峰期近100万人次,繁重的运输任务使得机车受电弓与接触网频繁地磨损.随着新线建设脚步的加快,成都地铁线网运营时代即将到来,也使得设备维护任务更加繁重.目前,成都地铁接触网的检修主要采用传统的人工巡查及作业车车载式测试两种方式.前者需要大量的人力、时间,作业效率低；后者需在作业效率上由显著提高,但只能在运营车停运后进行检测,不能及时发现可能存在的安全隐患,同时作业车与运营车在设计上存在一定得差别,因而不能真实、准确地反应运营车运营过程中的弓网关系.因此,必须要一种科学、合理的检测技术,确保电力机车的安全运营,进而确保乘客的人身安全.

一、影响弓网关系的主要因素

弓网关系是一个复杂系统,包含了空气动力、机械振动、电气传导等多种学科知识.从目前的检测手段来看,我们关注的弓网关系主要有弓网几何参数和受流质量.弓网几何参数主要指在列车运行过程中,受电弓滑板在接触网上滑动,两者之间存在一定的相对位置关系,主要有拉出值、导线高度、一跨内高差等.良好的弓网几何关系不仅可以保证接触导线在受电弓碳滑板安全范围内均匀的过渡,也能保证受电弓在垂直方向的振动较小,受电弓滑板能克服这些影响并仍然保持与接触线的良好接触.如果拉出值较小,则使得受电弓局部磨耗较大,而拉出值较大,则会造成接触线脱弓发生弓网事故,影响运行安全.导高和高差不正常也会造成受电弓跟随性不好、导线局部磨耗过大、影响受流质量等等.而受流质量主要包含弓网接触力、弓头水平及垂直加速度（冲击和硬点）、燃弧等.良好的受流质量不仅可以保证电客车正常取流,也可以避免受电弓和接触线产生强烈的冲击或者拉弧烧伤,有效延长弓头和线索的使用寿命.

二、弓网关系的检测手段及原理

目前的弓网关系检测手段主要采用弓网参数动态检测装置来实现.通过在接触网综合检测车、运营电客车、接触网作业车等车辆上安装参数检测设备,实时对弓网参数进行实时动态检测,并能对检测结果进行分析报表,评估接触网状态.

检测系统主要由接触网几何参数检测子系统、弓网关系检测子系统组成,弓网关系检测子系统含弓网加速度检测及弓网燃弧检测.

接触网几何参数检测子系统、弓网关系检测子系统通过通过车载无线网络系统实现与远程监控管理中心进行数据交互.信息交互系统由中央数据处理单元、车载局域网及远程无线网络组成,车载局域网采用统一的千兆以太网传输模式.

各子系统通过车载局域网及中央数据处理单元完成数据融合并实现数据共享,并可通过3G网络与远程监控中心实现数据交互,实现远程监控及数据管理,及时反馈检测数据至相关部门,便于问题的及时处理.

1.接触网几何参数检测

接触网几何参数检测采用最新机器视觉技术,结合数字图像处理技术、基于接触网特征点的综合定位技术、数据融合与挖掘技术、专家评估技术等先进技术,实现地铁刚柔性接触网几何参数高精度、实时检测,综合质量评定及故障诊断.主要由视觉测量模块、车内数据采集与处理模块、车底运动补偿模块三部分组成.通过线性CCD摄像机,对接触网几何空间状态进行实时、动态数据采集并将采集数据转换为灰度值图像信息,进而通过千兆以太网传输至数据处理系统,进行数据分析、处理.

2.弓网接触力及硬点的检测

弓网接触力及硬点的检测主要通过在受电弓上安装有称重传感器、加速度传感器来实现.在受电弓滑条的四个支撑点分别安装称重传感器,可以测量受电弓滑板和支撑点之间的相互作用力；在两根滑条下方各安装测量滑条前后和上下方向的运动加速度的加速度传感器,测量滑条的上下振动和前后冲击；由于电客车在高速度运行中,车体本身会产生的一定的振动和冲击,因此还在受电弓底座上安装测量前后和上下方向的加速度传感器,以便于在计算弓网作用造成的振动和冲击时滤去车体本身运动的影响.

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3.燃弧检测

燃弧检测的基本原理是检测弓网燃弧紫外特征光的方法来实现.首先,通过光学采集系统采集弓网燃弧的紫外光特征量,同时采用高清工业摄像机实现对弓网运行状态的全程实时监控,同时记录存储弓网接触点以及受电弓弓头、绝缘部件、线夹以及关键零部件等区域的高清图像以及基于高清图像分析受电弓相对于接触网的偏移量.其次,利用光纤将燃弧光信号传输至紫外光电传感系统,通过紫外光电传感器将光信号转换成电信号送入数据处理系统.同时,利用相应的传感模块同步测量列车辅助电气量,并通过电缆将信号传输至数据处理系统.最后,经过数据处理系统进行数据预处理和综合处理后,通过无线方式将检测结果发送至终端.

三、弓网关系检测装置的运用

弓网关系检测,是指导接触网检修调整、监测弓网运行状态、预防弓网故障发生的一个科学有效手段,也是实现接触网设备“定期检测、状态检修”的必然趋势.为了更好发挥弓网关系检测装置的作用,可以借鉴铁路局的检测模式,采用弓网关系在线监测、接触网综合检测车、手推式简易接触网检测装置等多种手段对

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弓网关系在线监测目的是对弓网关系进行实时的在线监测,及时发现接触网设备的缺陷.该系统在不改变车体结构的前提下,在电客车车顶预留接触网在线监测系统接口,安装整套在线监测系统,在电客车正常运行的过程中实时在线监测列车受电弓与接触网的跟随状态、受电弓与接触网的燃弧状态、接触网参数、接触网定位悬挂状态、接触网异物和受电弓状态等主要运行状态的特征信息,对这些信息进行综合分析处理,及时预报影响车辆安全运行的故障,有效保证运营安全.

接触网综合检测车一般由普通客车车体改造,配备先进的检测系统,能全面检测接触网的参数状态.检测任务由供电部门统一安排和布置,一般用于新线联调联试,既有线路的全面检测等.配属专职的检测人员,负责检测车及检测设备的运用管理,日常的检测任务和检测数据的分析处理等.每次检测任务结束后,由检测人员对检测数据和视频资料进行整理,将缺陷数据发送至各车间进行复核处理,各车间收到数据后分轻重缓急纳入处理计划进行处理,管内所有缺陷都实行动态管理制度,实行闭环管理,对每个超限处所逐一消号.

手推式简易接触网检测装置是弓网在线监测装置和接触网综合检测车的有效补充.目前地铁的接触网设备参数测量主要是通过传统的人工巡查方式,借助激光测量仪、游标卡尺等工具进行测量,需要大量的人力和时间,且测量数据不连贯、作业效率低.而通过在专门定制的手推车上加装接触网检测装置,以不超过5km/h的速度在轨道上推行,利用光学原理实现对接触网几何参数及磨耗的连续精确测量,可以有效提高作业人员的检修效率,也是其他检测手段的有效补充.

四、结束语

综上所述,弓网关系检测是一种科学、合理的新型技术,可以有效提高接触网的检修效率,及时发现设备缺陷.而弓网关系检测设备的运用更需要坚持技术管理与效益管理相结合的思路,需要机电、车辆、安全等部门的紧密配合,只有正确使用弓网关系检测设备,才能确保电力机车的安全运营,进而确保乘客的人身安全.

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