我国地铁接触网检测现状及发展趋势

我国地铁接触网检测现状及发展趋势

刘孝维

刘孝维

深圳地铁有限公司运营总部广东深圳518000

摘要：随着社会经济的不断发展和进步，我国各大中小型城市极力发展城市轨道交通——地铁的建设，地铁的建设与发展，为市民的生活出行带来了极大方便，缓解了陆地公交压力。地铁庞大的使用需求量，对地铁运行的安全性能提出了较高要求。接触网是地铁牵引供电系统中的一个重要组成结构，亦是地铁工程的主要架构，接触网的检测系统，关联着地铁运行的安全性能。本文以地铁接触网检测技术为研究对象，向读者阐述我国地铁接触网的检测现状及其发展趋势。

关键词：地铁；接触网检测；现状及发展

引言

在地铁工程之中，接触网是沿着地铁轨道上空架设的，呈“之”字形状的，供受电弓取流的高压输电线，主要向电力机车供给电能。在地铁供电系统中，接触网所处的机械环境和电气条件比较复杂，其机械设备以及各种连接配件容易受到复杂电气条件影响而发热，情节严重时地铁供电系统会崩溃而导致供电中断，影响列车安全运行。对地铁接触网进行安全检测，确保接触网保持在安全的工作状态，是保证地铁持续供电的基本条件。

一、我国地铁接触网检测的重要性

我国作为发展中国家，人口众多是我国作为发展强国的一大优势，同时也是劣势之所在。我国人口众多，交通压力大，在地铁的工程的建设方面[1]，我国显示出比其他国家更迫切的需求。而不论地铁需求量大小与否，地铁牵引供电系统设备的可靠性、安全性以及故障处理的及时性，是地铁牵引供电系统应具备的基本性能，是保证地铁系统安全运行的基础保障。

地铁牵引变电系统的组成结构分为两部分，接触网和牵引变电所。其中，接触网为地铁供电系统直接供给电能，作为地铁电能直接供给的结构部位，接触网的安全状态，是直接影响地铁受流质量的因素，进而直接控制地铁的正常运行。如今，各大中小型城市的地铁建设公司，均注重接触网的日常检测与维护工作。而不同的城市、不同的地铁建设企业，对地铁接触网的检测技术具有一定的差异，社会上也没有一套系统的接触网检测技术与标准，使我国地铁接触网检测形成统一标准。因此，一套系统的接触网检测、维修、评价体系是促进地铁接触网检测发展的重要渠道。

二、地铁接触网检测方法

目前，我国地铁接触网的检测方法有两种，人工现场测量法以及接触网检测车检测。通过这两种基本方法对接触网的几何参数及其弓网相互作用的动态参数进行检测，采集的数据为地铁运营管理部门提供客观的维护依据。我国现行的接触网人工现场测量方法，主要使用的检测仪器是山东蓝栋DDJ-8型和唐源电气TDJ-6型两种型号的手持式接触网参数检测仪。人工现场测量法在接触网检测中，主要用于接触网故障维修的复核，存在强度大但效率却低，无法胜任接触网全线检测的工作。基于人工现场测量法的检测现状，我国目前采用刚性接触网接触网[2]检测方法，也称之为车载式动态检测方法。

2.1几何参数检测方法

接触网几何参数检测方法，是对接触网导线高度、拉出值以及锚段关节两线距离等参数进行检测。这种检测方法最早在广州地铁1号线中使用。对于导线高度的检测的具体操作方法，是在受电弓上安装反射板，利用列车顶部的测距激光传感器，对受电弓与列车顶部的距离进行实时测量，由应的标定和计算方式，接触线的动态导高值便可测量出来；对于拉出值的检测的具体操作方法，是受电弓上安装接触开关，由开关发出的开关信号来判断接触线的位置，并由此计算拉出值。

几何参数检测方法，作为接触式的检测方法，对于导高与拉出值的参数检测具有一定的缺陷：首先，在导高的检测方面，理论上，在检测之前受电弓与接触线必须接触良好，但是在实际操作过程中，受电弓自身会发生高频率的振动，由振动产生的噪音会对检测产生干扰，影响导高测量的精度；在拉出值检测方面，由于开关每一次安装的方式以及安装的位置不同，检测结果均存在差异，而开关本身可靠性差，容易损坏，导致拉出值的检测参数也缺乏科学性。

为改善几何参数检测法中存在的不足，激光雷达的非接触式检测方式应运而生。其检测原理是用激光雷达代替手动检测仪器。然而这种方法在现实使用过程中，由于激动雷达过于灵敏，其检测参数也缺乏精准性。为充分提高几何参数检测的精度，随着图像处理技术与计算机视觉技术的发展，接触网检测采取了基于面阵相机的计算机视觉检测方式，能够将导高的测量精度提高到5mm。然而，作为刚性接触网检测方法，无法满足柔性接触网的检测。鉴于这一缺陷，相关技术人员在此方法上，采用两台线阵相机，通过接触线与两台相机之间构成的三角关系，计算接触网的几何参数。由于线阵相机的扫描频率极高，能够充分实现接触网几何参数的高精度检测。

2.2弓网相互作用动态参数检测

弓网相互作用[3]体现在弓网动态受流性能以及弓网系统运行服役性能的相互作用上。其中，弓网系统服役性能由弓网动态受流性能的优劣决定。弓网相互作用动态参数检测原理，是通过弓网接触压力为参数依据，通过对接触压力的平均值和方差值的分析，来评判弓网的受流质量。此方法在操作过程中，需要先在弓头滑板的两端各安装4个压力传感器以获取弓网接触压力，同时，需要安装加速传感器来检测受电弓的加速状态。然后，利用牛顿第一、第二定律，结合受电弓本身的质量，计算出测量的弓网接触压力。

由于技术、经济以及压力传感器材料的限制，我国在使用弓网接触压力检测接触网的过程中还存在许多不足，国内地铁建设也没有专门的接触网综合检测车，接触网检测所使用的检测车，是由襄樊金鹰、宝鸡南车时代等厂生产的。然而，弓网相互作用动态参数需要弓网动态受流性能以及弓网系统运行服役性能两种参数的相互作用，列车的型号、受电弓的型号以及列车的速度等因素，均能使两者的动态参数均在差异，所检测的参数值也不客观。

针对弓网相互作用动态参数检测方法存在的不客观因素，日本相关地铁接触网检测科研者发现，将弓网燃弧作为弓网相互作用的动态参数，根据对弓网燃弧的燃弧率、最大燃弧实践以及燃弧强度等参数的检测，可以为弓网受流质量的评价提供客观依据。这种检测方法在广州地铁3号线中已投入使用，不仅成功检测到了弓网燃弧，且检测到的数据非常精准。

我国地铁接触网检测现存的两种检测方式。其中，几何参数检测属于对接触网的静态检测方式，虽然不能检测接触网运行的性能，但是当接触网需要维修时，几何参数检测方式所检测的数据，能够达到要求的精准度，从而为接触网的维修方案提供了设计依据；而弓网相互作用动态参数属于对接触网的动态检测方式，对弓网系统运行服役性能提供了保障。由此可见，在对地铁接触网检测过程中，应针对不同检测方式具备的不同检测效果，对检测方式有机组合使用，以“预防为主，重检甚修”的理念为接触网的检测方针，实现地铁接触网的全面检测，从而保证地铁接触网的安全性能。

三、结语

目前，我国对地铁工程的建设投入了较大的力度。地铁工程的建设不仅方便了市民的出行，减缓了城市车流系统的运行压力，同时，一个城市对地铁工程的发展状况，亦是城市发展的重要体现，也是国富民强的重要特征。我国在大力建设地铁工程的过程中，不仅要求地铁数量增多，地铁质量才是地铁工程建设的关键。接触网作为地铁主要的动力系统，在地铁建设的过程中，要注意对接触网的检测工作，保证接触网的可靠性与安全性。

参考文献：

[1]毛保华.城市轨道交通[M].北京：科学出版社，2001-06-11.

[2]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2013-04-12.

[3]陈唐龙.高速铁路接触网检测若干关键技术研究[D].成都：西南交通大学，2015-01-11.