接触网拉出值智能检测方法

接触网拉出值智能检测方法

丁天甲 ,陈驰

四川铁道职业学院  四川省 成都市  610097

摘要

电力机车受电弓在规定范围内对接触线滑动接触，拉出值是影响受电弓平滑取流的关键因素。需要对接触网拉出值的状态进行智慧化、智能化的检测。通过信息化手段进行实时检测为拉出值的调整提供及时的调整信息。

关键词：接触网   拉出值   检测

引言

接触网是沿铁路上空架设的一条特殊形式的输电线路。在轨道上空呈“之”字形架设，其主要功能是提高受电弓使用寿命，保证受电弓与接触线的良好接触和平滑取流。接触线在受电弓上的运动示意图如图1受电弓、接触线运行图所示。

图1受电弓、接触线运行

铁路接触网长期处于自然环境中，在风雪雨覆冰的天气以及在列车行驶过程中受电弓的冲击作用，拉出值就可能超出规定范围引发弓网故障，危及行车安全。目前，拉出值测量工作通过人工现场测量的方式进行，这种方式工作量大，而且很难保证检测质量．因此，拉出值智能检测技术能够提供简洁、

有效的验证手段。

1. 接触线拉出值的确定拉出值是指定位点处接触线到受电弓滑板中心的距离，在曲线区段拉出值为：

a=m+c                               （1）

c=h×H/L                             （2）

 式中：a为接触线拉出值（单位：mm）；m为定位点处接触线到线路中心的水平距离；c为定位点处受电弓中心到线路中心的水平距离； h为外轨超高；  H为接触线高度； L为轨距。接触线的拉出值是行车安全的重要因素之一。由式（1）和式（2）可知，根据以上公式所确定的拉出值在动态取流的情况下常拉出值发生变化情况。采用智能检测技术可作为一种预警手段，预防行车故障发生，提高行车安全效率。

2. 拉出值智能检测模块设计

2.1接近传感器应用原理

接近传感器是代替接触式检测式检测方法，无需接触被检测对象为目的的传感器的总称，它能检测对象的位移以及把采集信息并转化成电信号。是广泛用于测量位移、速度、加速度的测量。对接触网拉出值测量，难点在于需在接触网的接触线与受电弓接触下进行，目前现有传感器和匹配的处理系统体积均过大，造成很多标准传感器无法在接触网定位器上安装使用。接近式传感器具有结构简单、安装方便等特性，更适用于接触网拉出值检测的应用场景。本系统设计中采用间接接触检测的方式对接触网拉出值进行测量。该系统在不增加接触网重量的基础上，将接近传感器连接接触网定位点、线路中心、受电弓滑板中心背面组成，确保检测模块能够实时准确检测出拉出值。

2.2拉出值智能检测模块设计思路

定位点（信号源）、受电弓滑板中心背面（信号源）、线路中心（信号源）、轨距测量（信号源）角度测量仪（信号源）这五个信号源构成一个信号采集系统。接触网拉出值智能检测模块硬件集成了电源模块、信号采集系统、信号变损放大模块、无线传输通信模块、嵌入式ARM 微处理器模块。电源模块提供稳定的输入电压，传感器获取位移信号，ARM 嵌入式微处理器对数据进行分析计算，再由无线通信模块将数据发送到网关。网关按规定的通信协议将数据分包上传到数据处理终端，在数据处理端主动完成数据包的接收、存储及智能分析最后给出结果及其处理建议。

接触网拉出值智能检测系统设计架构如图1 所示，整个系统模块封装在绝缘材料中，具有强度高、质量轻，体积小，良好的绝缘性能以及抗干扰能力。

图1 接触网拉出值智能检测系统设计架构

2.3接触网拉出值智能检测实现原理

霍夫变换利用点和线之间的对偶性，将图像空间中直线上离散的 像素点 通过参数方程映射为霍夫空间中的 曲线 ，并将霍夫空间中多条曲线的 交点作为直线方程的参数 映射为图像空间中的直线。因为拉出值的有关量都是线性结构，所以检测经过边缘提取的直线即可。当在图像域检测直线时，所有经过点(x, y)的直线定义为

ρ = x cosθ + y sinθ          （3）

式中， ρ 为坐标原点到直线的距离；θ 为该直线的法

线与 x轴的夹角；每一组(θ ,ρ )为经过(x, y)的直线。

检测直线过程θ 范围为0°～180°，再计算相应

的值，得到共线点的个数。θ角可以在直接读取那么ρ值就能计算出结果

3. 检测精度与偏差

为了验证数据的可靠性，在实验线上通过检测10个点进行检测，一次检测不能完全说明问题，所以来回进行了两次检测。分别测出导高与拉出值，测出来的数值与实地测量数值再次进行对比。导高测量数据表见表1. 导高测量示意图见图2。

表1 导高测量数据

图2 导高测量示意图见

两次对导高的智能检测数据进行对比以后，这两次的数据误差在合理的范围之内。把导高的智能检测数据与实地测量数据进行对比，这三组数据具有高度的相似性，且都控制在误差的合理范围内。

表2 拉出值测量数据

图3拉出值测量示意图

从图中可以明显看出，柱状图几乎重合，由此说明2 次运行智能检测的数值相差很小，而表格中实际测量值与智能检测的数值也在合理的范围内。由此可知，拉出值智能检测模块对拉出值检测比较准确，为接触网检测和接触网维修、维护提供了更可靠的数字依据。

4结论

本文提出的接触网拉出值智能检测系统可以较为准确地反映接触网拉出值的变化，并利用现代通信技术手段构建拉出值检测传感网络，实时在线智能检测接触网拉出值变化及预警，为研究接触网拉出值智能检测提供了一种新思路，推进接触网拉出值智能化检测的发展。

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