接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術課件

1、西南交通大學電氣工程學院接觸網(wǎng)研究室接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術主要內容1. 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測的作用及內容2. 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術現(xiàn)狀3. 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術的發(fā)展趨勢4. 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測裝備在客運專線中的應用規(guī)劃 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測的作用及內容1.1 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測的作用(1) 無備用的接觸網(wǎng)是電氣化鐵道重要供電設施，在高速情況下，任何的缺陷都可能造成供電設備或機車的嚴重破壞，并帶來巨大損失1.1 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測的作用(2) 運用各種技術手段對接觸網(wǎng)各個部件的參數(shù)進行在線檢測，對其工作狀況進行評價檢測的方法 接觸網(wǎng)檢測的定義根據(jù)接觸網(wǎng)設備可測得的和外部可辨認的特征求出并評價其狀態(tài)及時發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)的缺陷，為接觸

2、網(wǎng)維護提供依據(jù)1.1 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測的作用(3)檢測的目的 接觸網(wǎng)檢測不能代替接觸網(wǎng)維修，但可以根據(jù)檢測結果制定必要的維修措施，避免無效的維修措施為弓網(wǎng)關系評價提供數(shù)據(jù)接觸網(wǎng)施工部門冷滑試驗，為接觸網(wǎng)調整提供依據(jù)1.1 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測的作用(4)對檢測的要求檢測結果要與被測量真值相符，即誤差要小檢測裝置的接入不能影響被測量測量裝置要具有好的頻率響應特性、高的靈敏度、快速響應能力測量結果受非被測量的影響要小測量裝置要有好的復現(xiàn)性應用的測量裝置要有適合工作現(xiàn)場條件的能力檢測裝置要安全可靠、容易維修和校準1.2 接觸網(wǎng)檢測的內容(1)幾何參數(shù)受電弓動態(tài)包絡線接觸線高度接觸線高度變化率拉出值跨中最大偏

3、移值錨段關節(jié)處兩接觸線水平距離、垂直距離線岔處受電弓始觸區(qū)定位器坡度支柱側面限界 接觸網(wǎng)的幾何位置以軌道平面為基準，檢測設備為車載設備時，應對車輛的晃動給予補償 受電弓的接觸或風的影響對接觸線的位置會有影響1.2 接觸網(wǎng)檢測的內容(2)動態(tài)參數(shù)弓線接觸壓力弓頭垂直振動加速度弓頭水平?jīng)_擊加速度接觸線抬升 接觸線的狀態(tài)以振動、聲音、光等形態(tài)傳遞到受電弓上，受電弓成為可貴的診斷手段，可以說是接觸網(wǎng)的聽診器1.2 接觸網(wǎng)檢測的內容(3)輔助參數(shù)車輛運行速度行走距離定位點氣象條件其它參數(shù)接觸線磨耗、探傷電氣參數(shù)離線及離線率接觸網(wǎng)電壓接觸網(wǎng)溫度1.2 接觸網(wǎng)檢測的內容(4)檢測項目檢測目的受電弓動態(tài)包絡線

4、受電弓在最大抬升及擺動時，檢查有無接觸網(wǎng)設備侵入接觸線高度檢測接觸線距軌面高度，分析異常的高度變化接觸線坡度變化率判斷接觸線坡度變化率是否符合要求拉出值檢測接觸線與受電弓中心線的距離，此距離應符合要求跨中最大偏移值在曲線處，跨中接觸線距受電弓中心線的距離應符合要求錨段關節(jié)處雙線水平距離判斷絕緣錨段關節(jié)處兩支接觸線水平距離是否符合要求線岔處始觸區(qū)檢測接觸線與受電弓的始觸區(qū)，區(qū)內應無接觸網(wǎng)零件定位器坡度檢測定位器在垂直線路平面上的投影的坡度值，與標準的定位器坡度值比較支柱側面限界確定支柱是否侵入車輛限界幾何參數(shù)1.2 接觸網(wǎng)檢測的內容(5)檢測項目檢測目的離線檢測受電弓和接觸線的脫離時間，評價弓網(wǎng)

5、配合關系接觸網(wǎng)電壓檢測接觸網(wǎng)是否有電及電壓高低接觸網(wǎng)溫度檢測接觸網(wǎng)的溫度，尋找溫度異常點電氣參數(shù)1.2 接觸網(wǎng)檢測的內容(6)檢測項目檢測目的弓網(wǎng)接觸壓力檢測接觸線和受電弓間的接觸壓力，分析、研究受電弓和接觸線間的接觸狀態(tài)，評價弓網(wǎng)動態(tài)關系優(yōu)劣弓頭垂直加速度（硬點）測量受電弓弓頭振動的垂直加速度，修正滑板的慣性力弓頭水平加速度（沖擊）測量受電弓水平運動的加速度接觸線的抬升檢測接觸線的波動，分析接觸網(wǎng)的彈性及彈性的一致性動態(tài)參數(shù)1.2 接觸網(wǎng)檢測的內容(7)檢測項目檢測目的車輛運行速度速度等級決定弓網(wǎng)關系車輛運行距離為檢測結果提供位置坐標定位點為檢測結果提供位置坐標氣象條件接觸網(wǎng)的狀態(tài)與氣象條件

6、相關車體振動補償車體晃動對幾何參數(shù)測量結果的影響輔助參數(shù)1.2 接觸網(wǎng)檢測的內容(8)檢測項目檢測目的接觸線磨耗檢測接觸線磨耗面寬度，根據(jù)殘余面寬度換算殘余截面面積,決定何時更換導線接觸線探傷尋找接觸線可能的缺陷點其它參數(shù)2. 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術的現(xiàn)狀2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(1)弓網(wǎng)接觸壓力測量系統(tǒng)2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(2)2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(3)受電弓上傳感器的布置2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(4)測力傳感器（內含加速度傳感器）及其安裝2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(5)根據(jù)測得的力計算測量結果F1F2F4F3F1+F2F3+F4xys接觸線位移滑板的總質量弓

7、線接觸壓力F1、F2、F3、F4分別為接觸線作用到滑板上導致傳感器內力的增加2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(6)測量空氣動力分力對受電弓滑板的影響FaeroFaero滑板和弓頭間力的測量單元繩索張力測量單元2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(7)接觸線高度測量傳感器2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(8)傳感器信號處理設備(安裝在受電弓底座上)2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(9)供電變壓器(左)及光學數(shù)據(jù)傳送器2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(10)2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(11)測量結果的評價和評估弓線接觸壓力測量結果符合正態(tài)分布，引入統(tǒng)計標準：算術平均值Fm標準偏差極值（最大的接觸壓力值Fma

8、x和最小的接觸壓力值Fmin）68.3%的接觸壓力數(shù)值在Fm之間95.5%的接觸壓力數(shù)值在Fm2之間99.7%的接觸壓力數(shù)值在Fm3之間2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(12)測量結果的評價和評估 進一步改進受電弓設計，可有利于減少力的標準偏差值、抬升力的空氣動力成分、平均接觸壓力和動態(tài)范圍。這也相應地改進了受電弓的接觸性能。重要的是：速度提高時，F(xiàn)m-3的值不應接近于0 數(shù)值Fm3是動態(tài)接觸壓力范圍的有效界限，還可以由接觸電阻的上升和開始燃弧確定可接觸受的動態(tài)接觸壓力最小值 在同樣界限條件下得出的標準偏差用來比較弓網(wǎng)設計性能，通過調整接觸網(wǎng)和受電弓的設計參數(shù)優(yōu)化運行性能2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢

9、測技術(13)測量結果的評價和評估 特殊的接觸壓力極值很可能發(fā)生在限定范圍之外，可將它們視為接觸網(wǎng)的局部故障 接觸壓力的極值多發(fā)生在接觸網(wǎng)不規(guī)則的地方，比如： 不均勻的抬升量； 接觸線安裝缺陷； 接觸線的缺陷； 單一質量塊（點負荷）2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(14)接觸線幾何參數(shù)及磨耗檢測設備(CCD與聚光燈)2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(15)1982年研制,只能夜間使用2019年改進,白天也可以使用2000年采用高分辨率攝像機，能測量接觸線磨耗檢測接觸線位置和厚度原理圖2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(16)檢測接觸線位置和厚度原理圖2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(17)2.1 德國接

10、觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(18)車體補償設備2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(19)從上到下：接觸線距受電弓中心位置、接觸線高度、車輛擺動、接觸線厚度2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測裝備(20)2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測裝備(20)接觸線滑輪絕緣線傳感器接觸線抬升固定測量設備2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測裝備(21) 接觸線的最大抬升與支持結構位置上受電弓的接觸壓力成正比，根據(jù)這一結論，可以得知受電弓的運行狀況Fcontact接觸壓力Fstatic氣動的受電弓在速度為零時弓網(wǎng)間的接觸力Faero由于空氣動力的作用增加的接觸壓力Fdynamic受電弓與接觸網(wǎng)的相互作用產生的接觸壓力2.1 德國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測裝備(2

11、2) 對于列車某一運行速度，在測量的抬升量中任何增加或減少，均表明有干擾或受電弓缺陷?？赡艿脑驗椋嚎諝鈩恿aero過高或過低，由于： 風擋調節(jié)不當或損壞； 諸如受電弓板面傾斜引起的接觸滑板間接磨損。靜態(tài)接觸壓力Fstatic過高或過低，由于： 靜態(tài)接觸壓力調節(jié)不當 由滑板引起的接觸滑板質量有較大變化，例如：磨損超過允許極限。動態(tài)接觸壓力的動態(tài)分力Fdynami過高或過低，由于： 受電弓機械部件的缺欠，比如：調節(jié)器有缺欠； 由滑板引起的接觸滑板質量有較大變化，例如：磨損超過可接受極限 觀察抬升可以成為對受電弓自動診斷的重要手段，可以有效地檢測許多缺陷。這種檢測不能確認缺陷的真正起因2.2 韓

12、國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(1)2.2 韓國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(2)激光掃描系統(tǒng)2.2 韓國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(3)2.2 韓國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(4)2.3 意大利接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(1)2.3 意大利接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(2)Roger 1000K2.3 意大利接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(3)意大利公司的2.3 意大利接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(4)2.3 意大利接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(5)MERMEC Positioning system for KTX train in Korea at 320 km/hDoctor Yellow為了對各種設備進行檢查、測試，在軌道、電力、信號、通信等方面支援新干線的運行，日本開

13、發(fā)了最先進的新干線電氣軌道綜合檢測車?！癊ast i”取代了過去的檢測車“Doctor Yellow”，從2019年10月開始正式投入使用。2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(1)1號車2號車3號車4號車5號車6號車架線相互間隔測定裝置架線相互間隔測定裝置檢測用受電弓檢測項目觸網(wǎng)線的高度及偏移量接觸網(wǎng)線的磨耗對受電弓的打擊架線的間隔及高低差架線電壓及電流切換段的切換時間2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(2)接觸網(wǎng)線磨耗偏移量測量裝置掃描頻率：1500Hz（原來為500Hz）在時速275km/h時，可以約 在5cm間隔測定殘存直徑DeviationWidth of sliding surfacePer

14、iod detectionReflected lightInterference filterRotary mirrorLaserLensMirror withcenter holeLight sensing elementLensMirrorShutterNo.3 mirrorNo.2 mirrorNo.1 mirrorPeriod detectionTrolley lineWearWResidual diameterResidual diameterr2 （ ） 2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(3)架線相互間隔測定裝置對高度偏移量位置進行自動檢測接觸網(wǎng)線覆蓋處渡線處絕緣子contact w

15、irescamerasdevice of irradiationstaggerheight2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(4)硬點受電弓沖擊檢測裝置加速度計方式從上下、前后方向進行檢測起電回路檢測裝置切換無電壓時間切換綜合時間電車線電壓電流其他接觸網(wǎng)線高度測量裝置接觸網(wǎng)線滑磨面收錄畫像受電弓集電狀態(tài)收錄畫像集電狀態(tài)圖像接觸網(wǎng)線滑磨面圖像2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(5)東北新干線新莊新瀉山形長野仙臺秋田盛岡福島八戶高崎大宮上野東京上越新干線長野新干線秋田新干線山形新干線25萬人次/天利用人數(shù)307列/天運行列數(shù)1052.9km客運公里（2019年12月統(tǒng)計）JR東日本公司的“新干線鐵路網(wǎng)”2

16、.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(6)East-i的運行運行時間天運行一次。在東北上越長野的各條線區(qū)，每次運行天。山形秋田新干線區(qū)間，每個月運行一次。行走方式A：通過所有車站的本線。B：通過主要車站的停車線。C：通過所有車站的停車線預備線。2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(7)2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(8)East-i業(yè)務流程2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(9)弓線接觸力測量設備2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(10)電弧檢出傳感器及腕臂位置檢出傳感器（左）攝像機及電弧檢出光纜（上）2.4 日本接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術(11)接觸線上抬量及變形檢測設備（左）無線接收設備（右）2.5 中國接觸網(wǎng)參數(shù)檢測

17、技術(1)鐵路局級檢測車 (沈陽局、北京局、南昌局、廣鐵集團、鄭州局、蘭州局、成都局、昆明局、太原局)供電段級檢測車工區(qū)（領工區(qū)）級檢測作業(yè)車便攜式檢測設備其他檢測設備2.5.1 鐵路局級檢測車(1) 安裝在專用車輛上（不帶動力客車車體，或帶動力車組）。主要用于鐵路局主管部門對管內設備的宏觀了解 左上圖及上圖為沈陽局天馳號綜合檢測車組外型和檢測柜圖，運行速度200km/h2.5.1 鐵路局級檢測車(2)2.5.1 鐵路局級檢測車(3)2.5.1 鐵路局級檢測車(4)2.5.2 供電段級檢測車(1) 供電段級接觸網(wǎng)檢測車安裝在軌道車輛上，供電段按月（季度）對管內設備進行巡視檢測，以了解管內設備狀

18、況，制定檢修計劃。同時還可以根據(jù)檢測結果對管內工區(qū)（領工區(qū)）檢修工作進行考核評比。上圖為懷化供電段接觸網(wǎng)檢測車外形和檢測間布置圖（檢測裝置機柜安裝在工作臺下）2.5.2 供電段級檢測車(2) 檢測項目與鐵路局級檢測車相同2.5.3 工區(qū)（領工區(qū)）級檢測車(1) 工區(qū)級檢測車一般安裝在接觸網(wǎng)作業(yè)車上，用于日常維修作業(yè)過程中進行檢測，不占用行車點。圖為山海關供電分段檢測作業(yè)車 工區(qū)級維修作業(yè)車檢測項目相對較少，占用空間小，超作簡便2.5.3 工區(qū)（領工區(qū)）級檢測車(2)帶有檢測設備的高空作業(yè)車 工區(qū)級維修作業(yè)車檢測項目相對較少，占用空間小，超作簡便2.5.4 便攜式檢測設備(1)用于日常檢修和施工

19、過程中進行測量絕緣桿、線墜、道尺、卷尺激光測距檢測儀激光掃描儀2.5.4 便攜式檢測設備(2)2.5.4 便攜式檢測裝備(3)2.5.5 其它檢測設備 安裝在機車上，對弓網(wǎng)沖擊、拉出值超限、接觸線高度進行定量檢測 拉出值傳感器采用進口全金屬接近傳感器，體積小，重量輕，可靠性好2.5.6 主要傳感器(1) 拉出值傳感器采用光纖傳感器，大大減少了檢測弓頭的重量；由于體積小，可以安裝更緊密，增加測量分辨率 根據(jù)不同型號受電弓，定制稱重傳感器，用來測量弓網(wǎng)接觸壓力2.5.6 主要傳感器 (2) 高度傳感器采用輸出格雷碼的絕對位置編碼器，減少了傳輸干擾，提高了測量精度2.5.7 車頂高壓設備(1) 將高

20、壓箱以及隔離變壓器、電壓互感器等設備安裝在車頂，車內無高電壓設備，增加了安全性，節(jié)省了車內空間，車內設備布置更加簡潔高壓箱隔離變壓器電壓互感器2.5.7 車頂高壓設備(2) 高壓設備均布置在車頂2.5.8 車內布置用等離子電視機（液晶電視）、計算機液晶顯示屏顯示弓網(wǎng)圖像和相關檢測信息檢測工作臺在不檢測時可以作為會議桌用，組織召開現(xiàn)場分析會議攝像機安裝在車頂或觀察窗內，將弓網(wǎng)動態(tài)接觸的視頻畫面?zhèn)魅霗z測室內2.5.9 弓網(wǎng)監(jiān)視系統(tǒng)（1）中心計算機將主要檢測結果合成在弓網(wǎng)動態(tài)視頻畫面上，合成了檢測結果的視頻信號由大屏幕等離子電視播放電視機有多種用途2.5.9 弓網(wǎng)監(jiān)視系統(tǒng)（2）監(jiān)視器在司機駕駛臺上能

21、看到合成了主要檢測結果的弓網(wǎng)視頻畫面。司機臺上設置受電弓降弓控制開關2.5.9 弓網(wǎng)監(jiān)視系統(tǒng)（3）2.5.9 弓網(wǎng)視頻監(jiān)控(4) 弓網(wǎng)視頻圖像疊加當前檢測的主要檢測結果后，保存在計算機硬盤內，也可以刻錄成DVD光盤 激光測量系統(tǒng)（LMS）,在一定的距離和角度范圍內，循環(huán)發(fā)射激光束，當范圍有物體時，激光反射回LMS表面， LMS根據(jù)光速及時間測量出物體距LMS距離。LMS掃描一個周期后，依順序將結果數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)接口輸出 在接觸網(wǎng)檢測車頂安裝LMS，檢測車運行時就可將接觸網(wǎng)幾何形狀掃描出來，測量出拉出值、導高、雙支導線高差、導線間距、線岔處始觸區(qū)等參數(shù)2.5.10 激光掃描技術的應用(1)2.5

22、.10 激光掃描技術的應用(2)3. 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測技術發(fā)展趨勢3.1 新技術在接觸網(wǎng)檢測中的運用 和早期接觸網(wǎng)檢測技術相比，接觸網(wǎng)檢測技術已有較大的技術進步多處理器技術以太網(wǎng)通信技術新型傳感器及信號處理技術3.1.1 多處理器技術14多處理器并行工作，提高了數(shù)據(jù)處理速度，保證了數(shù)據(jù)采集的實時性增加了系統(tǒng)可靠性，當某一模塊故障時，不會影響系統(tǒng)其它部分正常工作3.1.2 以太網(wǎng)通信技術檢測系統(tǒng)采用每隔一段距離記錄一次檢測結果的方式，以便準確記錄下各項參數(shù)的波形檢測系統(tǒng)采用波特率為1Mbps的CAN總線和10M/100M工業(yè)以太網(wǎng)，滿足了高速運行時數(shù)據(jù)采集的需要3.1.3 3D機器視覺傳感器(1)

23、IVC-3D 200Height 200 mm ( 395 mm)Width 600 mm (440-810 mm)Height resolution 0.2 mm can be achievedWidth resolution 0.8-8 mm/pixel can be setIVC-3D 50Height 50 mm ( 84 mm)Width 150 mm (135-180 mm)Height resolution 0.04 mm can be achievedWidth resolution 0.2-2 mm/pixel can be set 3.1.3 3D機器視覺傳感器(2)3.1

24、.3 3D機器視覺傳感器(3)IVC-3D 200IVC-3D 50感光芯片CMOSCMOS輪廓線5000 profile/s5000 profile/s輸入輸出I:3 O:3I:3 O:3以太網(wǎng)10/100Mbit/s10/100Mbit/s串行口RS485RS485激光2/2M2/2M鏡頭類型CS / CCS / C編碼器 RS422RS422差異？3.1.3 3D機器視覺傳感器(4)三維3.1.3 3D機器視覺傳感器(5)三維3.1.3 3D機器視覺傳感器(6)3.1.3 3D機器視覺傳感器(7)3.1.3 3D機器視覺傳感器(8)3.2 SIEMENS未來的接觸網(wǎng)參數(shù)檢測車(1)3.2 SIEMENS未來的接觸網(wǎng)參數(shù)檢測車(2)3.2 SIEMENS未來的接觸網(wǎng)參數(shù)檢測車(3)3.2 SIEMENS未來的接觸網(wǎng)參數(shù)檢測車(4)3.3 適應列車運行速度越來越高的要求3.4 加強對弓網(wǎng)關系參數(shù)的檢測 不僅檢測接觸網(wǎng)線索空間位置參數(shù)，弓網(wǎng)接觸壓力、弓網(wǎng)沖擊、受電弓的高度變化、接觸網(wǎng)彈性、受電弓動態(tài)包絡線等反映弓網(wǎng)運行狀況的參數(shù)成為接觸網(wǎng)參數(shù)檢測的重要部分 要求檢測車能高速運行，能模擬電力機車運行時弓網(wǎng)工況要求提高檢測裝置的數(shù)據(jù)傳輸和處理速度，準確記錄和分析各項檢測參數(shù) 隨著作業(yè)自動化水平的不斷提高，電氣化鐵路的施工、管理、維修部門都需要接