红外热像仪监控系统在铁路供电系统接触网中的应用

谷海龙

（朔黄铁路发展有限责任公司货运中心，山西 原平034100）

1 引言

目前，国内铁路与轻轨列车大多数要靠电力机车牵引，该方式的特点有许多，如速度快、效率高、功率大还有能源损耗少等，同时相较于内燃机车，工作条件和性能也非常良好。目前，我国高铁与电力机车都在飞速发展，电力机车牵引越来越成为主流。普及电力机车，必须保证机车供电系统运行稳定，可以进行预防检测等手段，还会及时准确地找出系统故障点，利用一些行之有效的措施，提前预判故障，一开始的直接表现为发热不正常。红外热像测温极快，能够做到日夜监控，测温又快又准确，测量还很安全方便，是一种科学有效的预防维护措施，适合广泛应用于铁路系统。

2 红外热像仪监控系统的检测方法

2.1 铁路沿线变电站监测

现在铁路电气化进程持续推进，变电站的负荷和数量越来越多，通过更专业的技术手段，能够最大限度地保障安全生产电力的供应。目前，温度对于检测电气设备来说最为关键，但是传统的接触式监测方案，自身不够安全，测温效率不够，监测位置变多，因此很不容易搜集数据。但是，现在应用的在线式红外线热像仪能够全天候地通过温度，监控大范围的目标物体，并且随时发出警报，及时得到维修，还能够随时在能见到的设备中增加目标对象，不用增加设备数也可以。

2.2 接触网检测

接触网自身拥有非常多的接头与回流线，组成牵引变电不仅包含全部的配电线，还包括熔断器、变压器与断路器，通过红外热像仪，能够尽快发现一些隐患，如三相负载不均匀、套管太烫、接头不紧或接触不良等[1]。接触网连接件由于外界因素，非常容易变得很烫，严重的情况还会停止供电，使列车无法启动。发生上述现象的原因如下，首先是氧化腐蚀，因为外部热缺陷导体的接头长时间暴露在大气中，历经风吹日晒，还有被化学活性气体的腐蚀，其导体接触面会发生或多或少的氧化锈蚀，氧化层增加了金属接触面的电阻率。其次，连接件接头不紧，导体连接部位很容易受到外界因素的干扰，导致连接螺丝松动或接触不良等问题。

2.3 弓网监测

车顶上考虑配置红外热成像设备，由此探测接触网和受电弓连接点的温度，实时监测接触网故障点，如果发现的故障点在列车行进时，那么温度瞬间变高，通过红外热像仪能够准确记录该故障点的位置和最高温度，有利于及时维修。

3 在线式红外热像技术的应用及特点

供电系统对于现代电气化铁路非常重要，其中接触网是最难维护的，为了对系统进行更好的建设维护，中国铁路总公司发布了《高速铁路供电安全检测监测系统（6C 系统）总体技术规范》。6C 系统指出了在特殊断面与地点加装接触网视频监测系统，进而有效监控重要部位接触网的温度与视频状态。由于之前老旧的视频监控往往只对白天有用，同时感知接触网的温度信息也传达不到位。但红外热成像按照接收物体发出的热信号，直接变成可以处理的电信号，通过这种信号全面了解被测设备的所有信息[2]。使用要求如下：首先，让红外成像设备对准高压电缆头，正确调节设备，观测设备成像图电缆头与附件温度，记录观测框最高温度及其位置，还有环境温度，一旦发现温度异常，就用红外拍照。其次，通过红外成像设备对准供电线，观测导线线夹的接头温度，在馈线取流比较大时使用。最后，通过红外成像设备对承力索、回流线、吊弦、电连接等进行检查，如果导电金属部件温度明显高于周边仪器温度，就要及时排查问题情况。

3.1 设备具备自动识别管理的功能

自动识别关键是通过系统采集的热图与专利算法进行，通过图像配准，能够准确识别热图有效的设备目标，可以充分保证有效检测温度。

3.2 防误报识别系统

识别有效目标时，便于直接测量所有温度，通过巡查策略测量标记过的设备，同时自动消掉外界干扰因素，避免出现误报警问题。

3.3 自动巡航

系统设置云台预置位，能够最大限度地智能使用机器，巡测不用看管，能够正常启动自动定时，巡查时及时保存搜集到的热图，还可以及时记录所有的温度信息。

3.4 自动预警

系统实际巡航过程中，一旦目标设备温度不正常，就会自动报警，此时文字与声音对报警很关键，能够警示运作人员，如准确告知具体的报警地点，及时追踪故障点，在确认报警情况后，尽快排除故障。

3.5 自动生成报表

系统软件可以自动生成单幅红外图像的设备接点综合报表与温度分析表，即系统能够自动记录测量出的温度，并且生成温度报表，有效反映出一段时间内某处接点的温度变化状态。

3.6 对比数据

系统能够自行根据提前制定好的巡查策略，定时控制红外热像仪转动的各预置点，在巡检策略的设备可以明确表现出每天同一时间中的温度变化情况[3]，然后结合温度变化情况和其他在线检测系统数据，从而科学判断本设备的工作情况。

3.7 自动校准位置

通过图像识别技术，能够自动校准云台预置位不同的运行状态，保障正常的设备温度。

3.8 实时性与可靠性高

该系统非常不容易被自然环境所影响，不论是刮风还是下雨，自动监测都没问题，电源的电量问题更是不用操心。

3.9 有效节省人力

因为系统本身非常自动，完全可以自行巡检、预警与输出报表，所以不再需要安排人员经常巡查现场，工作效率得到了提高，变电站完全可以实现无人值守[4]。

3.10 同时兼容现有的人工巡检数据

该系统能够直接手持红外热像仪，统一管理维护生成的数据。

4 日常维护的方法

首先，成像设备因为极易受潮，需要处于通风干燥的环境；其次，隔段时间须全面检查一次成像设备，主要包括各连接处是否变形、松动或受潮等。另外，存放与运输成像设备的过程中，一定要取出电池；长时间不使用时，需要每月充电，因为电力能够保障安全生成现代铁路，只有稳定供应电力，才能确保安全地运营铁路。红外热成像技术无须使用接触型的测温技术，完美解决了传统测温技术中的一些问题与缺陷，特别是对电力测温来说，实现了无人值守的全自动化，有效防止因为测温导致的安全问题，电力测温不再是难点。

5 结语

总的来说，红外热像仪监控系统目前已被广泛应用于铁路供电系统接触网中，本文深入探究了监测铁路沿线变电站、接触网和弓网等，发掘红外热像技术的优势，其能够节省人力，并兼容各项数据，实时性强，可靠，自动校准位置加强了数据的可对比性，在我国铁路供电系统接触网中作出了卓越的贡献。