接触网动态检测问题初探

接触网动态检测问题初探

陶胜军

中国铁路设计集团有限公司天津300251

摘要：接触网动态检测是声、光、电、计算机和多媒体等现代科技在接触网专业的综合应用,是强化运行管理行之有效的方法,是保障设备安全运行的重要手段,检测信息管理优劣直接关系铁路行车安全,体现接触网运行管理工作水平。为充分发挥动态检测对设备运行安全的指导作用,不断发现、改进和克服作为衡器的检测工具自身问题十分必要。本文介绍了接触网在铁路运输中的重要性、特殊性，以及我国现阶段对接触网动态检测的几种常见方法、原理、优缺点。

关键词：动态检测；接触网；探讨

引言

接触网的无备用特性决定了它在铁路运输中举足轻重的地位，受电弓和接触网组成的二元能量传输系统中，受电弓和接触网彼此约束，相互依存，它是动与静、刚与柔的矛盾统一体。在弓网的多重（几、机、电、材）耦合之中，合理的几何耦合是弓网稳定受流的基础，而接触网和电力机车受电弓的弓网关系，不能简单的通过接触线的导高、拉出值等几何尺寸和抬升力等指标来评估，要利用接触网动态检测车模拟受电弓的实际运行，通过接触网的动态监测评价接触网和电力机车的弓网关系。

目前我国根据检测设备是否与接触线接触，将动态检测设备分为接触式和非接触式两种，接触式设备一般是在受电弓上安装相应传感器来实现对硬点、导高和拉出值参数的测量；非接触式设备一般是通过雷达、激光、线阵相机对接触网几何参数进行测量。

1位移量检测方法可行性分析

1.1拉线式位移传感器检测方法

电气化铁路系统中应用拉线式位移检测方法较多，通过图1可知，外界环境对传感器接触探头产生机械位移，通过传感器内部的函数关系，在传感器输出端产生电压或者电流输出，将检测结果进行传输，这种检测方式原理简单与设备结构简单，成本较低，同时对检测装置的要求也较低，因此使用范围较广，应用领域也较多。但是在大风环境下，特别是极短恶劣的风沙环境下，传感器的检测精度不高，传感器绝缘性降低，同时量程也受到考验；电位式传感器易磨损、分辨力差、高频特性差，对周边环境的抗电磁干扰特性较弱，这都影响其在风区使用的可靠性与可行性。

图2

.4计算机视觉检测方法

计算机视觉技术可以实现检测庞大数据的迅速处理与传输，实现二维图像提取三维环境信息，并以此判断出目标的几何信息，伴随着计算机技术的发展与城市，计算机视觉技术的检测速度与精度大幅度提升，应用范围也在不断扩大，称为位移量检测技术中颇具发展潜力与前景的技术。计算机视觉技术的检测入口为高清相机，计算机可以实现对相机拍摄的图像进行迅速处理，通过图像分离、分割等技术，将图像中的信息进行数据化处理，变化为人们需要的距离、位移、形状和速度等信息；伴随红外摄像技术发展，计算机视觉检测方法受环境变化的干扰大大降低，满足检测需求；通过对信息处理技术的改进，单台相机能够检测多目标信息，大大降低的应用成本；图形信号本身具有高精度等信息，使得计算机技术可以在恶劣的环境下得到精确地检测结果。

2旋转角度检测方法可行性分析

2.1自准直仪法

自准直仪利用光学反射原理对目标进行检测。首先，自准直仪将仅占一个刻度的图像以平行光进行投射，图形在传输过程中遇到反射镜，反射镜位置作为测量参考量，反射镜与光轴的不同角度的变化，通过光学原理，均以反射得到的图形的位置进行体现，并以此可以得带两个位置之间的夹角，即测量结果，以此自准直仪是一种精密的小角度测量测量仪器。在电气化铁路中，自准直仪广泛应用在平整度测量或者精确定位工作中，但是在恶劣的风沙环境下，检测使用的背景光位置、空气扰动等干扰因素增大，对于这种精确检测方式的检测精度带来严峻考验；同时，在这种环境下安装高精度的检测装置，并位置高精度的检测位置是具有很大难度的，这将大大提高设备的使用成本。

2.2激光小角度干涉仪法

激光小角度干涉仪测量原理如图3所示，这是利用三角正弦原理的一种检测方法。激光发射器发射出同一束激光，分光镜将这束激光进行垂直分离，一路射向参考镜，另一路射向角锥棱镜进行折射，通过计算两束光线的偏差位移，根据正弦原理可计算处被测角度值。

图3

2.3计算机视觉检测法

计算机视觉检测进行旋转角度的检测原理不同于进行位移量检测方式，在进行旋转角度测量时以光学为基础，融合了计算机技术、激光技能、电子学和图像处理技术等现代科学技术。检测原理如图4所示，计算机获取检测相机拍摄的目标图像，对目标图像进行不同时刻的特征信息处理，提取特征点，进行几何信息处理，并通过进行参考空间的信息对比得到目标不同时刻的转动角。计算机视觉检测的检测角度与精度均比自准直仪法和激光小角度干涉仪法较高，同时由于计算机检测技术自有信息量丰富、环境适应能力强等有点，使得计算机检测技术得到高度的重视。

3结论

恶劣风沙环境下，电气化铁路接触网接触线索的水平、抬升位移及扭转等信息等对于铁路安全至关重要，对位移检测必须采用目前较为成熟的检测方法；对于扭转几何参数，由于检测目标的特殊性与不规则性，选取应既具备足够检测精度，又能适应现场恶劣风沙环境的高性价比检测方法。对不同检测方法的剖析，为风区电气化铁道接触网设计提供依据合理的旋转检测方法，为电气化铁路安全的提升提高参考。

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