簡介
捷運接觸網的檢修主要採用傳統的人工巡查及作業車車載式測試兩種方式。前者需要大量的人力、時間,作業效率低;後者需在作業效率上由顯著提高,但只能在運營車停運後進行測試,不能及時發現可能存在的安全隱患,同時作業車與運營車在設計上存在一定得差別,因而不能真實、準確地反應運營車運營過程中的弓網關係。因此,必須要一種科學、合理的測試技術,確保電力機車的安全運營,進而確保乘客的人身安全。
弓網關係測試手段主要採用弓網參數動態測試裝置來實現。通過在接觸網綜合測試車、運營電客車、接觸網作業車等車輛上安裝參數測試設備,實時對弓網參數進行實時動態測試,並能對測試結果進行分析報表,評估接觸網狀態。
測試系統主要由接觸網幾何參數測試子系統、弓網關係測試子系統組成,弓網關係測試子系統含弓網加速度測試及弓網燃弧測試。接觸網幾何參數測試子系統、弓網關係測試子系統通過通過車載無線網路系統實現與遠程監控管理中心進行數據互動。信息互動系統由中央數據處理單元、車載區域網路及遠程無線網路組成,車載區域網路採用統一的千兆乙太網傳輸模式。
各子系統通過車載區域網路及中央數據處理單元完成數據融合併實現數據共享,並可通過3G網路與遠程監控中心實現數據互動,實現遠程監控及數據管理,及時反饋測試數據至相關部門,便於問題的及時處理 。
弓網關係的測試手段及原理
弓網關係測試手段主要採用弓網參數動態檢測裝置來實現。通過在接觸網綜合檢測車、運營電客車、接觸網作業車等車輛上安裝參數檢測設備,實時對弓網參數進行實時動態檢測,並能對檢測結果進行分析報表,評估接觸網狀態。
檢測系統主要由接觸網幾何參數檢測子系統、弓網關係檢測子系統組成,弓網關係檢測子系統含弓網加速度檢測及弓網燃弧檢測。
接觸網幾何參數檢測子系統、弓網關係檢測子系統通過通過車載無線網路系統實現與遠程監控管理中心進行數據互動。信息互動系統由中央數據處理單元、車載區域網路及遠程無線網路組成,車載區域網路採用統一的千兆乙太網傳輸模式。
各子系統通過車載區域網路及中央數據處理單元完成數據融合併實現數據共享,並可通過3G網路與遠程監控中心實現數據互動,實現遠程監控及數據管理,及時反饋檢測數據至相關部門,便於問題的及時處理。
1、接觸網幾何參數檢測
接觸網幾何參數檢測採用最新機器視覺技術,結合數字圖像處理技術、基於接觸網特徵點的綜合定位技術、數據融合與挖掘技術、專家評估技術等先進技術,實現捷運剛柔性接觸網幾何參數高精度、實時檢測,綜合質量評定及故障診斷。主要由視覺測量模組、車內數據採集與處理模組、車底運動補償模組三部分組成。通過線性CCD攝像機,對接觸網幾何空間狀態進行實時、動態數據採集並將採集數據轉換為灰度值圖像信息,進而通過千兆乙太網傳輸至數據處理系統,進行數據分析、處理 。
2、弓網接觸力及硬點的檢測
弓網接觸力及硬點的檢測主要通過在受電弓上安裝有稱重感測器、加速度感測器來實現。在受電弓滑條的四個支撐點分別安裝稱重感測器,可以測量受電弓滑板和支撐點之間的相互作用力;在兩根滑條下方各安裝測量滑條前後和上下方向的運動加速度的加速度感測器,測量滑條的上下振動和前後衝擊;由於電客車在高速度運行中,車體本身會產生的一定的振動和衝擊,因此還在受電弓底座上安裝測量前後和上下方向的加速度感測器,以便於在計算弓網作用造成的振動和衝擊時濾去車體本身運動的影響。
3、燃弧檢測
燃弧檢測的基本原理是檢測弓網燃弧紫外特徵光的方法來實現。首先,通過光學採集系統採集弓網燃弧的紫外光特徵量,同時採用高清工業攝像機實現對弓網運行狀態的全程實時監控,同時記錄存儲弓網接觸點以及受電弓弓頭、絕緣部件、線夾以及關鍵零部件等區域的高清圖像以及基於高清圖像分析受電弓相對於接觸網的偏移量。其次,利用光纖將燃弧光信號傳輸至紫外光電感測系統,通過紫外光電感測器將光信號轉換成電信號送入數據處理系統。同時,利用相應的感測模組同步測量列車輔助電氣量,並通過電纜將信號傳輸至數據處理系統。最後,經過數據處理系統進行數據預處理和綜合處理後,通過無線方式將檢測結果傳送至終端 。
影響弓網關係的主要因素
弓網關係是一個複雜系統,包含了空氣動力、機械振動、電氣傳導等多種學科知識。從檢測手段來看,我們關注的弓網關係主要有弓網幾何參數和受流質量。弓網幾何參數主要指在列車運行過程中,受電弓滑板在接觸網上滑動,兩者之間存在一定的相對位置關係,主要有拉出值、導線高度、一跨內高差等。良好的弓網幾何關係不僅可以保證接觸導線在受電弓碳滑板安全範圍內均勻的過渡,也能保證受電弓在垂直方向的振動較小,受電弓滑板能克服這些影響並仍然保持與接觸線的良好接觸。如果拉出值較小,則使得受電弓局部磨耗較大,而拉出值較大,則會造成接觸線脫弓發生弓網事故,影響運行安全。導高和高差不正常也會造成受電弓跟隨性不好、導線局部磨耗過大、影響受流質量等等。而受流質量主要包含弓網接觸力、弓頭水平及垂直加速度(衝擊和硬點)、燃弧等。良好的受流質量不僅可以保證電客車正常取流,也可以避免受電弓和接觸線產生強烈的衝擊或者拉弧燒傷,有效延長弓頭和線索的使用壽命 。
弓網關係測試裝置的運用
弓網關係測試,是指導接觸網檢修調整、監測弓網運行狀態、預防弓網故障發生的一個科學有效手段,也是實現接觸網設備“定期檢測、狀態檢修”的必然趨勢。為了更好發揮弓網關係檢測裝置的作用,可以借鑑鐵路局的檢測模式,採用弓網關係線上監測、接觸網綜合檢測車、手推式簡易接觸網檢測裝置等多種手段對接觸網進行綜合檢測。
1、弓網關係線上監測系統
弓網關係線上監測目的是對弓網關係進行實時的線上監測,及時發現接觸網設備的缺陷。該系統在不改變車體結構的前提下,在電客車車頂預留接觸網線上監測系統接口,安裝整套線上監測系統,在電客車正常運行的過程中實時線上監測列車受電弓與接觸網的跟隨狀態、受電弓與接觸網的燃弧狀態、接觸網參數、接觸網定位懸掛狀態、接觸網異物和受電弓狀態等主要運行狀態的特徵信息,對這些信息進行綜合分析處理,及時預報影響車輛安全運行的故障,有效保證運營安全 。
2、接觸網綜合檢測車
接觸網綜合檢測車一般由普通客車車體改造,配備先進的檢測系統,能全面檢測接觸網的參數狀態。檢測任務由供電部門統一安排和布置,一般用於新線聯調聯試,既有線路的全面檢測等。配屬專職的檢測人員,負責檢測車及檢測設備的運用管理,日常的檢測任務和檢測數據的分析處理等。每次檢測任務結束後,由檢測人員對檢測數據和視頻資料進行整理,將缺陷數據傳送至各車間進行覆核處理,各車間收到數據後分輕重緩急納入處理計畫進行處理,管內所有缺陷都實行動態管理制度,實行閉環管理,對每個超限處所逐一消號。
3、手推式簡易接觸網檢測裝置
手推式簡易接觸網檢測裝置是弓網線上監測裝置和接觸網綜合檢測車的有效補充。捷運的接觸網設備參數測量主要是通過傳統的人工巡查方式,藉助雷射測量儀、遊標卡尺等工具進行測量,需要大量的人力和時間,且測量數據不連貫、作業效率低。而通過在專門定製的手推車上加裝接觸網檢測裝置,以不超過5km/h的速度在軌道上推行,利用光學原理實現對接觸網幾何參數及磨耗的連續精確測量,可以有效提高作業人員的檢修效率,也是其他檢測手段的有效補充 。