我国地铁接触网检测现状及发展趋势

【摘要】地铁作为解决城市轨道交通的主要手段，在缓解城市交通压力方面发挥着巨大的作用。地铁牵引供电系统设备的可靠性、运行过程的安全性和故障处理的及时性是整个地铁系统安全运行的重要保障。文章论述了地铁接触网检测现状和检测技术。

【关键词】地铁；接触网检测；现状及发展

接触网是轨道交通的重要组成部分，主要为机车提供动力；接触网的连接件由于受外界因素的影响容易发生过热，严重时会导致供电中断，引发列车停运事故；确保接触网经常处于良好状态，保障不间断供电是地铁畅通的首要条件。

一、接触网检测概述

接触网和牵引变电所是地铁牵引供电系统的重要组成部分，其中接触网是牵引供电系统向电客车提供电能的最直接环节。因此，接触网的状态直接影响着电客车的受流质量，接触网的检测也成为地铁公司最重要的日常检修维护工作之一。目前，我国各个城市的地铁公司都采取各自的接触网维修措施，但由于其技术起源不同、运营模式存在差异，使接触网参数的检测具有一定的片面性，无法为现场检修工作提供真实有力的客观依据。为形成系统的接触网检测、维修、评价体系。接触网检测是保证城市轨道交通安全运行的必要手段。城市轨道交通接触网检测主要依靠人工现场测量和接触网检测车两种检测手段，由此获得接触网的几何参数和弓网相互作用的动态参数，从而为运营维修部门提供客观的检修依据。

二、国内外接触网检测的现状

现在国内外主要采用两种方法获取接触网几何参数。一种是通过安装于受电弓滑条或弓架上的传感器进行接触式检测，这种方法有很多弊端：接触式检测会影响机车的受流特性；地铁接触网供电电压1500 V，与之直接接触，安全是考虑的重中之；接触式测量方法无法检测接触网的静态值；各种接触式测量方法都要接触到接触网的导线，这必然对导线是一种扰动，将影响到测量的精度，而接触式测量方式本身也无法达到非常高的精度；测量频率低，一般最大为 1000 Hz，无法细致地描绘出接触网的连续几何状态；无法描绘出线路接触线坡度的变化过程，特别是在吊弦的设置处；无法检测定位器坡度；无法测量接触线的磨耗值等。另一种方法则通过对车顶高速摄像机拍摄的图像进行实时处理，可实现非接触式检测。这种方式几乎克服了以上接触式检测的所有缺点，在检测的同时丝毫不会影响列车的正常运营。同时，检测设备安装在受电弓近端，可以实时检测接触网的动态几何参数；安装在受电弓的远端，可以检测接触网的静态几何参数。通过同一段线路对接触网动、静态数据的科学比较，还可以分析接触网安装的弹性情况，用以直接指导现场的养修维护作业。所以，非接触式检测方案成为国外弓网检测技术的发展趋势，国内行业专家也都对此有了清醒的认识。

三、地铁接触网状态的检测技术

为了及时了解地铁中接触网设备的工作状态，消灭事故隐患，保证安全运营，实现接触网设备的状态修，供电中心接触网专业工程师及技术人员需要经常利用地铁网轨检测车在接触网带电的情况下对正线刚性和柔性接触网各项参数进行高精度测量，本文以南京地铁一号线的接触网参数检测系统为例，介绍接触网的主要检测项目及其检测原理。接触网的主要的检测项目有几何参数测量（包括接触线高度、拉出值、接触线高度差等）、弓网接触压力、弓网冲击测量、离线检测、网压检测及双导线偏磨范围等。

1.几何参数测量

接触网几何参数包括拉出值、接触线高度、双支接触线水平距离、双支接触线高度差、分段绝缘器状态等与接触悬挂空间几何位置相关的参数。在测量过程中，发现大部分接触网区域几何参数正常，工作状态良好，符合供电标准，，但个别区域接触线高度、及拉出值超出正常范围（例如 M20 15-06 的导高为 4714mm，动态拉出值为 441，均超出标准），经接触网技术人员分析，是网轨检测车经过线岔时激光雷达装置的工作特性导致。LMS400 型激光雷达安装在车顶，其中心线与车体顺线路方向的中心线重合。 在检测过程中，LMS400 发射激光，对其上方55°～125°扇面范围内的物体进行扫描， 返回扫描到的物体距 LMS400的距离和对应的角度值，扫描结果通过以太网传输至几何参数信号处理专用工控机，通过一定的算法，识别出哪些扫描结果值是属于接触线的。而线岔区域分布数根接触线，雷达装置容易扫描到在其上方扇面范围内的邻近接触线，故出线部分导高及拉出值超出正常范围，对此检测现象，接触网专业将会对全线接触网线岔及会导致激光雷达测量结果超限的位置分布进行收集统计，以方便将来的接触网检测数据分析。

2.弓网接触压力、弓网冲击测量

在检测过程中，由于计算弓网计算压力的程序不稳定，测出的数值不准确（已通知厂家尽快过来整改），我们把检测重心放在了弓网冲击测量上，从测量数据中可以发现，在 G75-27（南京至新模站下行区段）以及 XG-2（小行至中胜下行区段）附近冲击分别达到了-4.1g 和2.1g，而正常范围应在-2～2 经过技术小组分析，这两个地方可能存在硬点现象，建议接触网技术人员协同检修人员尽快对问题区域进行检查，所谓接触网硬点，就是由于接触悬挂或接触线上的某些部分，如在跨距两端的定位点处弹性变差或有附加重量时，在机车受电弓高速运行通过的情况下，这些部分都会出现不正常的升高（或降低），甚至出现撞弓、碰弓现象，形成这种现象的本征状态即为硬点。接触网硬点犹如“拦路虎”，是一种有威胁的物理现象，它会破坏弓网间的正常接触和受流，加快导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击性损害，常在这些部位造成火花或拉弧，从而损伤接触线和受电弓。接触线硬点的发生，也会影响到牵引电机的正常取流，在拉弧的暂态过程中对牵引电机造成严重的伤害，同时，还会影响机车的牵引质量。造成接触线硬点的原因是多方面的，既有接触网自身设计方面的原因，也有线路质量方面、机车受电弓性能等方面的原因。但客观来说，软硬不均在接触网中是客观存在的，无法避免，但我们可以将降低硬点率作为我们的维护目标，比如在接触网维护管理工作中，加强巡视、取流检查工作，严格执行有关检修实施细则，提高巡检质量，是提前发现接触线硬点并处理的可行方法。 其中因接触网维修工作而产生的接触悬挂中的某些质量集中点，通过改变原吊弦布置位置或适当采用增加吊弦的方法，可以改善接触网整体弹性性能，消除接触网硬点。

3.离线检测、网压检测及双导线偏磨范围等

经过技术人员的分析，包括离线检测、网压检测及双导线偏磨范围等等在内的其他检测项目，测量结果都在正常范围之内。通过此次对接触网技术状态的检测及分析，我们了解到目前的接触网设备状态总体良好，工作状态正常，可以保障地铁安全运营。经过技术人员的分析，包括离线检测、网压检测及双导线偏磨范围等等在内的其他检测项目，测量结果都在正常范围之内。通过对接触网技术状态的检测及分析，我们能够及时了解到目前的接触网设备状态，保证地铁的安全运行，对地铁的安全运行有重大的意义。

结语

总之，城市轨道交通从单线运营向网络化运营，对运营和维护管理提出了新的课题。信息化研究与应用将对先进的管理理念和检测手段提供强有力的支撑，实现从战略向战术的成功转变，可达到世界先进城市的地铁管理和检测水平，确保城市轨道交通安全可靠运营。

参考文献

[1]陈唐龙.高速铁路接触网检测若干关键技术研究[D].成都： 西南交通大学，2010

[2]朱挺.机器视觉理论用于铁路接触网检测系统的研究[J].上海铁道科技，2010