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城市轨道交通接触网检测技术综述

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：刘小剑

[导读] 摘要：当前，我国城市轨道交通进入快速发展时期，多个城市已开通或正在建设轨道交通线路，而线路的运行安全成为关键。牵引供电系统是轨道交通安全运行的基础，接触网是牵引供电系统的重要组成部分。

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        摘要：当前，我国城市轨道交通进入快速发展时期，多个城市已开通或正在建设轨道交通线路，而线路的运行安全成为关键。牵引供电系统是轨道交通安全运行的基础，接触网是牵引供电系统的重要组成部分。接触网将电能由牵引变电所输送至列车位置，以驱动列车运行。接触网的运行状态直接影响城市轨道交通牵引供电系统运行安全和列车的受流质量。除此之外，接触网运行过程中，还应保证牵引功率传输的可靠性，保证系统的运行寿命，减少接触网运行过程对周边环境的影响。如何保障建设和日常运行中接触网运行状态良好成为轨道交通线路运行的关键要求。本文主要分析城市轨道交通接触网检测技术。
        关键词：城市轨道交通；接触网；检测技术
        引言
        为了使城市轨道交通供电能够安全稳定的运行，必须细心探讨城市轨道交通接触网所采用的检测技术，同时分析其工作原理，全面了解这些技术的具体特点，将其充分应用于各个项目中，才能提高城市轨道交通的运行速率，进而促进高铁事业取得更好发展。
        1、概述
        城市轨道交通是我国重要的运输方式之一，目前采用的主要方式是电气化城市轨道交通运输，随着我国电气化城市轨道交通的不断发展，大中城市城市轨道交通覆盖率已达到80%以上，城市轨道交通已经成为中国发展的名片。在电气化城市轨道交通运输中，电力机车依靠其顶部升起的受电弓直接接触导线，通过滑动接触获取电能。在取得能量过程中，弓网关系密不可分，任何情况下接触网应处于受电弓的有效工作范围以内，同时接触网的安装应满足规范要求，在接触网线路中运行的列车受电弓达到最大摆动幅度和最大抬升量时，其任何接触装置不得侵入受电弓的装置系统范围。另外，接触网系统普遍为露天设置，且无备用，其安全性和可靠性对电气化城市轨道交通的安全运营
        影响较大。研究弓网关系的最终目的是实现良好的受流质量，保证城市轨道交通运输安全。中国电气化城市轨道交通的接触网技术在半个多世纪的发展历程中，借鉴吸收了许多城市轨道交通发达国家如德国、法国的先进技术，并制定了弓网系统相关的系列标准，但这些标准在制定过程中或多或少受到了上述一些国家的接触网标准的影响，导致受电弓或接触网两方面的各个局部标准与弓网系统标准体系这一整体的关系处理得不够完善，在目标性、相关性、环境适应性等方面，未能体现出一定范围内的各标准按其内在联系形成所期望的、有机的整体。
        2、城市轨道交通接触网检测关键技术
        2.1接触线高度检测技术
        在接触网中，需检测接触线高度，通常采用的是角位移测量法。在受电弓底端放置一个传感器，将其与主轴连接，可用标定归算法对接触线高度进行计算。操作过程中，可采用激光测距法，在接触网的下部安装一个受电弓，这样滑板位置就能反射出激光光束，由此对接触线高度进行计算。采用这种方式可达到较高的精度，但容易受阳光的影响。想要对接触线高度进行调解，需用到检测技术，这样可确保城市轨道交通能够平稳运行。
        2.2接触线拉出值检测技术
        首先，必须将检测器安装好，使其远离接触线，通过利用电磁感应原理，对拉出值数据进行检测。微电子一旦与接触线连接在一起，将产生感应电流，这样就能传送出电压信号。外界环境不会对这类检测装置造成影响，每个检测器需保留20mm的间隔，将其安装在受电弓的两边。从中间开始算起，到第十个检测器，向计算机传输相关信息代码，同时采取变换处理措施，以此获得接触线的最终拉出值。此过程中，需使用正确的拉出值，保证数据准确无误，防止对检测结果造成影响。
        2.3弓网接触压力检测技术
        在运作过程中，接触线通过与弓网接触，可以为城市轨道交通机车提供电能。接触压力如果不够精确，受弓网容易造成磨损，甚至出现接触不良现象，导致供电断续现象的产生，还可能引起火灾。该项技术可用于检测弓网在接触过程中的性能。我们在电弓滑板的周围安装一个检测装置，然后再安装四个检测器。需要注意的一点，每个部位的检测数值必须相同，这样弓网接触压力才能获得确切的数值。
        2.4接触线磨损检测技术
        接触网的接触线一旦被磨损，底部断面容易发生改变，这样接触面积就会产生较大的平均数值。与接触线相接触的部位不属于氧化类型，因此通常是方位较高的位置容易发生光反射，辅助分析可借助摄像机，用激光照亮接触面，以此观察光强度有无发生改变。此外，还可用于对接触线进行检测，看其是否发生磨损。一旦接触网发生磨损，需使用相关技术，确定具体位置并进行仔细检查，同时采取有效措施。由此可见，必须及时检测接触线的磨损情况。
        3、接触网检修模式的发展
        当前，对设备检修一般有故障检修、计划检修和状态检修的区别。接触网状态的检修也是如此。一般故障检修是当被检修部分出现故障后，对被检修部分进行紧急维修，使其正常运行。但故障检修的方式通常是在被检修部件已经损坏，系统运行已经受到一定的影响情况下。特别是接触网这类核心设备，若出现故障状态，将对系统运行产生很大影响。故障检修已经无法有效适应关键核心设备的检修。
        计划检修可预先设定设备检修的内容与间隔时间，定期对设备进行例行检查和维修。相关设备的故障是有一定周期演化过程的，从良好状态逐渐劣化，然后带来设备故障。因此有计划的检修可以有效提前避免故障的发生。从故障预防的角度已经将检修节点提前，可以有效地消除设备的安全隐患，保证设备的运行。但计划检修方式也存在相应的问题，例如有可能出现检修不足或者检修过程的情况，导致检修质量差。当前，接触网状态检修技术亟待发展，状态检修可以根据当前状态进行检测和诊断，根据当前状态指标反映需要的维修情况，其系统构架如图1所示。

                           图1 状态检修框架
        状态检修可以利用当前传感器进行数据采集，并经过数据处理，实现对接触网状态的监测，并且根据当前的状态数据评估设备的健康状态，同时还可以实现故障的预测和保护决策，能够有效实现设备的预测性维护。预测性维护现在已在某些机电设备的检修中有所应用。但在城市轨道交通供电系统中，仍需要进步的探索和发展。
        结束语
        如何保障建设和日常运行中接触网运行状态良好成为轨道交通线路运行的关键要求。为此，应在线路建设和运营过程中对接触网开展定期检测。而随着相关传感技术和检测手段的不断发展，接触网的检测技术也在不断革新，检测效果逐渐提升。目前，已经有部分城市轨道交通线路采用新型接触网检测技术，并取得较好的检测效果。
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