城市轨道交通车辆弓网检测技术研究

城市轨道交通车辆弓网检测技术研究

赫荣臻

中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022

摘 要 接触网和受电弓的功能是为车辆提供电能和动力，是城市轨道交通牵引供电系统不可或缺的一部分。而弓网在工作过程中容易出现组件温度过高、燃弧等现象，造成牵引供电系统损坏，从而影响车辆的安全运行。弓网检测系统可对弓网运行异常状态进行动态实时检测，能及时准确地发现弓网异常及故障隐患，从而避免安全事故的发生，使得车辆能够正常运行。

关键词 弓网 检测技术 城市轨道交通

1 前言

随着城市轨道交通的快速发展，越来越多的城市已经开通或正在建设城市轨道线路。人们在享受城市轨道交通带来便利的同时，也对其安全性和可靠性提出了更高的要求。可靠的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，而长期存在的维修时间不足及缺乏合理检测手段的问题，导致接触网的状态缺乏监测，运行检修问题日益凸显。如何“通过有效的检测检测手段，提前发现各类故障，并进行科学的评估和及时的处置，杜绝事故发生，避免供电中断与运输瘫痪的问题发生”，对于保障城市轨道交通运行安全意义重大。

2 弓网监测技术工作概况

随着轨道交通车辆智能化水平的发展，实时，动态高精度，高效率的在线检测系统，有助于及时发现故障、提高效率，减少劳动力成本、为轨道交通安全维护提供依据，提高运行安全。

2.1 弓网检测系统组成

接触网检测系统车载部分主要由车顶检测设备（弓网检测及巡视模组及受电弓压力硬点检测传感器）、车顶分线器、系统的总体框图如下图所示：

图1 弓网检测系统整体框图

2.2 弓网检测功能

弓网检测及巡视模组内部配备有高清工业相机、高亮白光灯、紫外传感器、激光器、红外热成像仪、3D相机等，内置几何参数检测模块、紫外燃弧检测模块、红外测温模块、接触线磨耗检测模块、接触网关键悬挂检测模块^[1]。

2.3 红外测温

当接触线、汇流排、电气连接件接触不良，在实际的运行过程中这些模组温度会过高，严重时，烧蚀损伤这些模组。通过红外相机进行温度检测，及时发现温度过高的模组，及时处理，避免严重故障的发生，如图2所示。

图2 柔性接触网温度检测图

2.5 紫外燃弧检测

弓网离线会引起弓网燃弧，同时造成牵引电流扰动，影响弓网受流质量^[2]。弓网检测系统采用紫外探测器探测弓网离线时产生的特定波长的紫外光，触发摄像系统，能准确测量、分析、记录全线的弓网离线情况，包括离线（燃弧）发生的位置、弧光强度、燃弧时间、过程监测等并输出数据及影像，同时利用定位信息，如定位燃弧发生点。

图3 接触网检测高温区域

采用非接触式的激光数字摄像技术，实现接触线磨耗实时检测且模块配合采用高性能高速大容量（2T以上）服务器（主机），可拍摄接触线磨耗高清断面图片，辅助接触线受力及接触网状态判断。接触网线磨耗测量模块能够自动生成磨耗异常区段一、二、三级超限报表；在软件界面上人工选定某处超限时，可实现同步显示该超限处的监控高清图片，图片可缩放可调节。

2.6 接触网关键悬挂检测

弓网检测系统采用高清相机在列车运营过程中对接触网的悬挂部件进行视频拍摄。两组相机安装于车顶，分别分布于接触线的两侧，配备高亮度补光灯，能有效录像柔性接触网部分接触悬挂（部分支持装置吊柱），刚性接触网悬挂（刚性接触网支持装置、定位装置及连接件）等零部件的状态。首先利用悬挂检测模块定位悬挂点，检测到悬挂点触发相机进行高速抓拍，通过网线将采集到的图像传输到车内工控机，图像采集软件将位置信息融合到实时图像上^[3]。

3 结论

目前弓网检测系统与系列化标准地铁的弓网检测系统功能配置基本一致，检测项点基本包含在内。后续详细设计阶段，在满足车辆受电弓等设备基本要求的情况下，尽量与系列化标准地铁的弓网检测系统设计保持一致，便于后续车辆维护维修和减少备品备件种类数量。

参考文献

[1] 王宏科.车载接触网运行状态检测装置(3C)的应用[J].通信电源技术，2018，35(6):113-114.

[2] 王延良，游诚曦，刘宝轩.基于机器视觉的接触网几何参数检测方法[J].兰州交通大学学报，2014，33(1):192-195.

[3] 刘宝轩，陈唐龙，于龙，等.地铁弓网燃弧能量检测与牵引电流扰动分析[J].铁道学报，2015，37(3):8-13.

2