关于普速接触网与受电弓滑板监测系统（5C）的探讨

乔明星++陈森

摘 要：随着铁路的快速发展，电气化铁路的优越性突出，电力机车得到了大力发展和应用，受电弓与接触导线接触良好显得越来越重要。为了改善弓网接触状态，科研机构一般会在接触网与受电弓两方面作出改进，而运行单位通过重点监测弓网的运行情况，以指导日常检修工作。目前，各个供电段都安装使用了普速接触网与受电弓滑板监测系统（5C）。以成都学子科技集团开发的弓网安全监测系统为例，通过分析系统在实际应用中存在的问题，提出了有针对性的改进建议，使系统更加具有实用性、科学性，更有利于接触网设备的安全运行。

关键词：普速接触网；受电弓；滑板监测系统；接触线

中图分类号：TG146.1+1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.124

1 接触网与受电弓滑板监测系统重要性

截至2014年年底，我国铁路营业里程突破111 000 km，高速铁路运营里程达到16 000 km，电气化铁路营业里程超过了62 000 km，约占总营业里程的56%，供电专业在铁路运输安全生产中的重要性进一步提高。

从蒸汽机车到内燃机车，到电力机车，再到今天的动车组、高速铁路，我国电气化铁路的发展速度毋庸置疑。根据多年来的行车事故统计，在电气化铁路运行中，由于弓网故障造成的行车事故占有相当大的比例。我们知道，接触网是电气化铁路重要的直接行车设备，是向电力机车、电动车组等安全、可靠供电的特殊输电线路。接触网线路露天布置，线长、点多，工作环境恶劣，使用条件苛刻，且无备用设备。一旦因故障停电，将中断行车。受电弓是电力机车和接触网中间的过渡部分，其作用是将电能传输到电动牵引装置上。弓网故障给铁路运输安全造成了严重的影响，这是电气化铁路面临的一个非常突出的问题。

在这种情况下，接触网与机车受电弓的正常、稳定运行对电气化铁路的安全运输是非常重要的。目前，大秦铁路股份有限公司侯马北供电段供电局大力发展接触网6C系统，最大限度地保证接触网设备的正常运行，为电力机车不间断供电。普速接触网与受电弓滑板监测系统是接触网6C系统的一个重要环节，目的是监测受电弓滑板技术状态、接触网状态和参数。

下面对目前使用的成都学子科技集团弓网监测系统进行探讨，提出一些改进建议。

2 成都学子科技集团弓网监测系统说明

受电弓和接触网相互作用的基本要求是：由于受电弓在运行中相对于接触网做横向运动，所以受电弓弓头必须超出接触线最不利的位置。在运行中，只有接触线不离开受电弓弓头的工作范围，系统才能正常运行。在正常运行时，接触线在滑板上的滑行是最重要的。

成都学子科技集团研发了弓网安全监测系统，采用了CCD高速摄像技术、图像自动识别技术和无线数字网络技术，可实时采集受电弓通过分相器时的弓网视频图像，并进行模数转换和压缩处理，实时分析、处理视频图像，自动判断、识别拉弧图像。

3 系统运行现状分析与建议

接触网与受电弓的关系（弓网关系）技术范畴比较复杂，包括几何特性、动态相互作用、材料接口、接触点集流量等。

目前，该局运行的普速接触网与受电弓滑板运行监测系统在功能上不够完善，数据少，不仅不能闭环管理，也不能指导工区职工及时发现并处理接触网设备缺陷，对接触网设备的安全运行起不到多大的作用。

3.1 拍摄时间

在有电力机车通过时，该系统可以拍摄，不过要手动抓拍，然后回放。实际上，机车受电弓在通过摄像机定位点时就是一瞬间，时间要用毫秒来计算，手动抓拍是不可能抓拍到接触网与受电弓瞬间通过的接触、取流情况，只能看见机车后面车厢顶部的情况，拍摄意义不大，对接触网设备起不到监测作用。

如果在摄像头内部装设传感器，对迎面而来即将通过的列车进行判断，并提前启动摄像头录制，在受电弓通过后停止录制；存储录制的短片，然后再用软件对存储的视频文件提取帧，找出关键图像，这样就可以看到机车受电弓通过该定位点时的情况，最后再进行检查、判断。

3.2 夜间拍摄光源

光线是摄像头拍摄的重要因素。夜间拍摄的主要问题是光线。如何能够看清接触网与受电弓在该接触点的运行情况，是一个值得思考的问题。对此，笔者建议从以下几个方面考虑，增加该接触点的亮度：①借助外部光源，即将摄像头安装在站场附近的接触网上。站场光线一般比较充足，可以在此处拍摄。②在摄像头上配备闪光光源。不过，这样做可能会影响到邻线司机瞭望信号灯。③利用红外线感测技术判断机车的移动情况，并在受电弓通过该定位点时捕捉拍摄。④在受电弓的滑板上涂荧光粉。这样做，也可以判断机车受电弓在通过该定位点时的情况。

3.3 监控方式

该系统是通过通道将列车通过摄像头时的画面实时传到远端的调度计算机屏幕上，这样不仅浪费人力资源，而且起不到监控的作用。比较合理的做法为：将抓拍时间设置好拍摄后，定时（比如一个星期）或者工作必要时将拍摄的机车受电弓与该接触点的图像提取出来，经检查对比，就可以发现问题，而不需要人工24 h紧盯计算机屏幕，查看机车通过时的情况。

3.4 摄像机安装地点

计算机技术的应用代替了人为重复性工作，大大提高了人的工作效率。在供电调度工作中，经常会遇到这样的问题——在机车回库后，机务段检查发现受电弓滑板的某个地方有硬伤。这一情况出现的概率远远大于弓网故障出现的概率。这一情况的实质是接触网某个设备的数据出现偏差，不足以造成弓网故障，而造成机车受电弓出现缺陷。只有防患于未然，才能确保设备的安全运行。遇到类似情况，该局调度员的一般做法为：询问机车走行的路线，然后安排接触网工对该机车经过的所有路线的设备进行巡视、测量，工作量巨大，犹如大海捞针。

为了解决这个问题，缩小巡视范围，笔者建议在每个区间装一个摄像机，然后通过对比该机车经过每个区间的图像，就可以找到造成受电弓硬伤的区间。这样不仅大大缩小了查找范围，也可以在最短时间完成缺陷处理。

3.5 传输数据方式

目前，该系统是通过无线网桥实时将现场弓网视频高速传输到牵引变电所。牵引变电所监控计算机可实时分析、识别和存储相关弓网视频图像，并通过2M专网上传调度中心，以便远程访问。

在变电所的监控计算机及授权的2M网络的计算机上可查询、回放弓网视频图像，辅以人工分析、确认拉弧故障和受电弓的结构状态，然后输出弓网故障数据报表，以供相关部门决策参考。

该系统采取这种传输方式用到的设备多、投资大，检修比较麻烦，摄像头安装地点有限，性价比不高。为了解决这个问题，我们不需要实时将现场画面通过光纤传输，可以直接将拍摄到的现场画面存储，让接触网工在定期巡视中或者必要时，将存储介质取出，并安装上另一个备用存储介质，然后将存储介质中视频文件拷贝到计算机中，用相关软件（比如premierepro视频编辑软件）将视频文件分解成帧，找出关键图像，并分析、对比、判断各个区间的图像，找出不同，确定存在设备缺陷的区段，以此指导工区对接触网设备进行巡视、测量，以便及时查找出设备缺陷。

3.6 对视频图像的判断

该系统在对视频图像录制后，不能自动对受电弓与接触线的有关数据进行判断，需要人工肉眼观察、判断。比如，在摄像头安装位置一定的情况下（尽量安装在接触线的正上方），其拍摄的角度也是固定的，这时可利用数学三角函数计算出拉出值，然后与设计的拉出值作比较；再比如，利用高清摄像头可以观察机车受电弓滑板的平滑程度，也可以提示是否有缺陷等。

4 总结

通过以上分析，结合实际情况对接触网与受电弓滑板监测系统进行改进，可以缩小查找接触网设备缺陷的范围，确保接触网设备的正常运行；形成监测、数据分析、问题下发、问题整改、整改反馈信号的闭环管理，从而充分发挥普速接触网与受电弓滑板监测系统在安全生产中的作用。今后实际监测过程中，需要不断试验、不断总结和完善该系统，以保证接触网为电力机车不间断供电。

参考文献

[1]太原铁路局，太供网函﹝2015﹞9号.受电弓滑板监测装置（5C）管理办法[S].2015.

[2]侯供高铁，〔2014〕375号.侯马北供电段6C系统管理办法[S].2014.

[3]吕冬伟.接触网弓网事故分析[D].吉林：吉林铁道职业技术学院，2012.

〔编辑：刘晓芳〕