接触网检测技术应用及智能化分析探究

发表时间:2021/2/19   来源:《电力设备》2020年第31期   作者:赵辰姝
[导读] 摘要:随着开通的高铁新线不断增多,接触网运行时间的不断增长,在接触网正常运行中,电气烧穿、机械故障、吊弦等设备松脱卡断等情况发生频次升高,从而大大增加了其运行风险,为了能够确保接触网的有效运行,检测技术必须具备高响应性、高安全性等特点,随着我国电气化铁路相应的检测技术不断发展,供电安全检测监测系统(6C系统)应运而生。
        (中国铁路上海局集团有限公司杭州供电段  浙江杭州  310000)
        摘要:随着开通的高铁新线不断增多,接触网运行时间的不断增长,在接触网正常运行中,电气烧穿、机械故障、吊弦等设备松脱卡断等情况发生频次升高,从而大大增加了其运行风险,为了能够确保接触网的有效运行,检测技术必须具备高响应性、高安全性等特点,随着我国电气化铁路相应的检测技术不断发展,供电安全检测监测系统(6C系统)应运而生。本文主要介绍接触网检测技术、6C系统应用,以及对接触网进行4C智能化分析实验,对智能化分析进行探究,从而更高效地为铁路的平稳运行提供保障,确保铁路运输安全。
        关键词:接触网 检测技术 6C系统 智能化分析
        1 接触网检测技术
        1.1 接触网检测技术的发展
        我国电气化铁路在不断摸索总结的基础上,相应的检测技术不断发展,从初期的研制接触网检测车、自带动力的接触网检测车、到车载弓网检测装置和综合检测列车,目前供电安全检测监测系统(6C系统)也基本成型,这套功能强大的检测系统在我国高速铁路中覆盖面正在越来越广......
        1.2 接触网检测数据分析概述
        接触网检测数据是按照一定的数据结构储存,主要包括原始波形数据和统计数据。接触网检测数据分析是以统计数据为基础,其中包括:区间、杆号、公里标、拉出值、硬点、冲击、最大压力、最小压力、平均压力、导高、离线火花次数、离线火花时间和检测时间等。
        1.3 接触网检测的主要内容
        主要对接触悬挂、腕臂结构、附加导线、外部环境进行检测。
        1.3.1 接触悬挂检测内容
        主要对接触线拉出值、接触线高度、定位器坡度、接触线硬点、弓网受流性能和接触悬挂零部件状态等进行检测。
        1.3.2 腕臂结构检测内容
        主要对腕臂结构中零部件的状态、腕臂、定位管、防风支撑等杆件的位置状态和隧道立柱和硬横跨立柱进行检测。
        1.3.3 附加导线检测内容
        对AF线的状态、PW线的状态和回流线的状态进行检测。
        1.3.4 外部环境检测内容
        外部环境检测由鸟巢和异物两部分组成。
        1.4 影响检测的关键因素与技术
        1.4.1 影响接触网检测的关键因素
        主要有高压和高空、电磁干扰、机械振动和高速运动检测。
        1.4.2 接触网检测的几项关键技术
        电磁兼容问题、高压侧检测电源问题、测量信号的高低压侧传输问题和定标定位问题。
        2 6C系统介绍及应用
        2.1 6C系统总体概述
        2012年,国铁集团下发《高速铁路供电安全检测监测系统(6C系统)总体规范》,在全路推行了6C系统建设。6C系统主要包括:弓网综合检测装置(1C)、接触网安全巡检装置(2C)、车载接触网运行状态检测装置(3C)、接触网悬挂状态检测装置(4C)、受电弓滑板监测装置(5C)、接触网及供电设备地面监测装置(6C)和6C系统综合数据处理中心。
        2.2 6C系统建设
        构建6C系统,其目的是对高速铁路的牵引供电系统进行全方位、全覆盖的综合检测监测,为高铁供电设备的安全运行、运行状态和参数的综合分析、设备的维修提供技术依据。远期可通过各装置的数据库进行综合分析、专家诊断,最终成为具有开放式设计构架,并能兼容接入其它智能检测、监测设备的一套技术先进、功能完善的系统,使之成为全路高速铁路供电设备安全运行的技术保障。
        2.3、6C系统各装置总体技术和应用要求
        2.3.1 弓网综合检测装置(1C)
        1C装置安装在高速综合检测列车或专用接触网检测车辆上,可实现弓网运行状态,包括弓网接触力、动态接触线高度、动态拉出值、离线、网压等的实速检测。弓网检测数据直接指导供电设备维护单位进行故障消缺并建立信息反馈系统。
        2.3.2 接触网安全巡检装置(2C)
        2C装置是指通过在运营的动车组司机室内临时架设便携式设备,对接触网的状态及外部环境进行视频采集,采集结果用于指导接触网运行维护的安全监测装备。其能有效判断接触网设备有无脱、断等异常情况,有无可能危及接触网供电的周边环境因素,具有高清图片输出、图像处理和分析功能。
        2.3.3 车载接触网运行状态检测装置(3C)
        3C装置是加装在运营动车组(机车)上的车载接触网运行状态检测装置,对弓网运行状态实时动态检测监测,结果用于分析接触网和受电弓的配合状态,指导接触网运行维修。
        2.3.4 接触网悬挂状态检测装置(4C)
        4C装置配置在接触网作业车上,能够周期性地对接触网悬挂系统的零部件实施高精度成像检测,在检测数据的自动识别与分析的基础上,形成维修建议,指导接触网故障隐患的消缺。其能实现巡视接触网设施功能,主要包括接触网接触悬挂、附加导线、线夹、吊弦、定位管等状态检测。
        2.3.5 受电弓滑板监测装置(5C)
        5C装置是通过安装在车站(咽喉区)、动车组出入库区域、局界口、联络线等处所的图像采集装置,监测并及时发现受电弓滑板异常状态,指导弓网应急处置和接触网运行维修。5C装置24小时不间断监测通过该位置的受电弓滑板状态,对异常状态实时报警。
        2.3.6 接触网及供电设备地面监测装置(6C)
        6C装置是指在接触网特定位置(如定位点、锚段关节、线岔、隧道口等)及变电所(含AT所、开闭所、分区所)处设置固定或移动监测装置,监测接触网张力、抬升量、补偿位移及供电设备的运行状态参数,指导接触网及供电设备维修。
        2.3.7 供电段数据中心功能
        (1)检测计划管理:对段管辖范围内6C系统各装置检测计划的制定、修改、审核等。
        (2)数据采集及预处理:采集6C系统各装置的在线或离线检测监测数据,对所采集的数据进行预处理,如数据有效性检查及处理、数据分类索引建立等。
        (3)数据分析及缺陷识别:对预处理后的检测监测数据进行分析处理,对设备缺陷进行手动或自动识别,并进行缺陷标识及分类存储。
        (4)缺陷整治管理:对供电段管辖范围内所发现的设备缺陷进行登记、整治结果确认等。
        3 智能化分析实验
        以4C智能化分析为例,以我段管内杭长线_下行4C数据为测试对象,以成都局线路模型为测试版本进行测试,来进行4C智能化分析探究,具体杆号为下行:义乌-金华区间1093至1297。
        3.1 分析情况
        (1)人工分析:分析图片数量2050张,分析时间为半个工作日,参与人数1人,共计检出缺陷数量14项。
        (2)智能分析:智能分析图片数量2050张,分析时间1小时,提报缺陷图片数量203张,经过人工筛查(1人2小时),其中19张为有效缺陷图片。
        3.2 分析结果比对
        3.3 本次智能分析发现的典型缺陷
        (1)杭长线下行义乌-金华1109号,公里标300.519,棒瓶破损。
        3.5 本次智能分析存在问题
        本次智能分析存在机器漏分析情况,本实验过程中遗漏缺陷共3项:定位线夹未掰开——未建模型;PW线螺栓备母松动——程序中预设的阈值不适合此条线路,调整后便可解决;吊弦异常——程序中预设的阈值不适合此条线路,调整后便可解决。
        4 结语
        本次智能化分析以4C为例,经过试用证明,智能化分析是未来接触网检测发展的趋势,该系统具备线路数据的智能分析能力,并且识别效率高、有效检出率高、稳定性强、漏识别率低。对线路精准定制优化后,系统性能可进一步提高,该智能系统能有效辅助人工完成缺陷分析,对提高劳效、缩短缺陷暴露周期、缺陷发展趋势分析等有积极作用。
        参考文献
        [1]中国铁路总公司.高速铁路接触网6C检测管理实施细则[S]. 2018.
        [2]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].西南交通大学出版社.2009.
        [3]刘志刚, 宋洋, 韩烨,高速铁路接触网研究进展[J]. 西南交通大学学报, 2016, 5l(2-3):495-518.
        作者简介:
        赵辰姝(1991-11),女,汉族,浙江杭州,从事铁路供电工作;
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