核心期刊弓网故障检测系统的研究

　　核心期刊推荐《科技管理研究》杂志创刊于1981年，是经国家科技部、国家新闻出版总署批准出版，向国内外公开发行的综合性学术期刊，月刊。由广东省科学学与科技管理研究会主办，并与中国科技指标研究会合办。国际标准刊号:ISSN 1000-7695 国内统一刊号:CN 44-1223/G3 邮发代号：46-120。
　　【摘要】弓网故障检测系统主要由车载设备部分组成，车载设备部分由3个子系统组成，包括信息定位系统、数据采集系统和检测信息传输系统。整个系统采用非接触式的检测方法，在机车运行过程中，无需人为干预，全天候自动完成参数检测和数据的采集，在接触网发生故障时，能够帮助随车机械师进行事故原因分析，有效缩短事故分析处理的时间，为铁路安全运输秩序提供了保障。通过分析积累的采集数据，能够找出接触网故障发生的一定规律，起到预警作用，为接触网的维护和调整提供科学依据。

　　【关键词】接触网,受电弓,动态检测,数据采集

　　1 引言

　　接触网作为电气化铁路的重要组成部分，其状态的优劣直接影响到电气化铁路的运行安全。目前的检测系统由于计算机和传感器技术的限制，数据处理速度较低，检测结果不能全面反映接触网的运行状态;而且数据处理系统 “呆笨”，数据的后期处理过于简单，难以满足用户的需求;另外，我局地处内蒙古自治区中西部，这就对检测设备提出了更高的要求。

　　因此提出一种弓网故障检测系统，主要由车载设备部分组成，而车载设备部分由3个子系统组成，包括信息定位系统、数据采集系统和检测信息传输系统。整个系统采用非接触式的检测方法，实时提供弓网运行状态高清视频信息，自动检测里程等动力学参数，实现高速铁路接触网状态的动态检测功能，为高速铁路接触网的动态复核和日常维护提供科学依据。

　　2 系统组成

　　弓网故障检测系统的车载设备部分由5个子系统组成，包括车载摄像、电源、照明、传输、本地显示等系统及监控主机，系统配置如表1所示。

　　表1 系统配置

　　3 系统设计与安装

　　3.1系统设计

　　3.1.1总体概述

　　建设规模：

　　机车共两节，两节车厢均长16米、宽3米、高4米，中间连接处1.5米。

　　施工范围：

　　(1)摄像机安装;(2)热成像仪安装;(3)LED补光灯安装;(4)液晶显示器安装;(5)监控主机安装;(6)线缆铺设。

　　3.1.2系统设计

　　系统设计示意图如图1所示：

　　图1 系统设计示意图

　　该方案中，两节车厢的摄像机及夜间补光灯和热成像仪都位于车厢顶部，两端司机室各部署一台液晶显示器。在火车B节车厢中部署一台监控主机，通过B节车厢蓄电池供110V电源，通过传输线缆连接车厢各设备，两节车厢间利用重连线相接。最终通过监控主机将数据输出到两司机室的液晶显示器上显示。

　　根据已确定的安装位置进行安装，安装时要注意线路的接法，每个设备在安装之前一定要先搞清楚线路接法。

　　摄像机、热成像仪、夜间补光灯在满足监视目标现场范围要求的条件下，摄像机、热成像仪、夜间补光灯及其配套装置，如镜头、防护罩、支架等，安装应牢固，必要时须用钢丝套索固定;在强电磁干扰环境下，摄像头安装应与地绝缘隔离。线缆外露部分应用软管保护，开孔处应用泡沫胶填充。

　　液晶显示器安装在司机室，由于需要利用面板按键操作，所以液晶显示器应安装在司机可视范围内，并且方便操作的位置;液晶显示器利用6颗螺丝固定。

　　监控主机采用车载110V电源供电，由主机提供液晶显示器、热成像仪、摄像头的12V电源。

　　3.2系统的安装

　　3.2.1主机箱

　　主机箱安装位置见图2所示

　　图2 主机箱安装位置

　　3.2.2液晶显示屏

　　液晶显示器安装在司机室，位于前部右侧玻璃上方，利用6颗铆钉固定在火车机体上。

　　液晶屏安装位置如图3所示：

　　图3 液晶屏安装位置

　　3.2.3采集系统

　　采集系统包括：高清相机和镜头、热成像仪、补光灯、防爆护罩、固定支架，安装在机车司机室上方。

　　车顶支架安装位置如图4所示：

　　图4 车顶支架安装位置图

　　该系统采用接触式与非接触式相结合的检测方法，将该装置安装于机车顶部，用以实时检测机车运行过程中的弓网状态，并且利用智能分析技术对在运行过程中的受电弓机械损坏、接触网及受电弓温度过高、集电头出现火花、弓网的接触距离超限、配件丢失、紧固件松动等可进行自动分析，同时在弓网发生故障时利用该装置还可进行事故原因的分析，便于随车机械师作出正确的应急处理，缩短故障分析处理时间，将故障对行车调度和运输造成的影响降低到最小，系统同时为动车运行过程中出现的异常提供可靠的分析依据和预警信息。

　　4 结语

　　近年来，我国电气化铁路发展迅速，越来越长的电气化线路担负着越来越重的运输任务。在整个电气化铁路中，接触网是电力机车良好受流和安全运行的关键。接触网一旦发生故障，对牵引供电系统、受电设备及整个铁路运输都会造成重大损失。现在正值电气化铁路普遍提速时期，列车运行快速而密集，故障发生后如不能及时排除，将极大影响铁路运行安全。因接触网故障导致的列车晚点甚至停运，严重影响了铁路运输的正常秩序，造成的经济损失巨大。研制弓网故障检测系统，对精确定位故障点、判断故障类型、缩短事故停电时间、保证铁路安全运行具有非常重要的意义，不断从运行实践中积累的经验、数据，为改善和提高弓网稳定运行的条件和方法提供理论依据。