接触网在线监测系统于地铁的适配性研究

訾晨凯

【摘要】本文主要分析了接触网在线监测系统的基本检测原理，地铁线路接触网检测的需求特点，接触网在线监测系统于地铁线路应用的过程中面临的难点，及可采用的一些改进措施，通过不断的优化提升，进一步提高接触网在线监测系统的精度，及时、准确的为地铁接触网专业日常检修维护、应急响应等工作提供有力依据。

【关键词】地铁;接触网;在线监测;适配性研究;功能优化;精度提升

目前在各大城市电气化城市轨道交通系统中，大多采用接触网系统提供车辆所需的电力，通过车辆上部的受电弓与接触线的滑动接触获取电流，因此良好的弓网关系显得尤为重要。接触网在线监测系统可实现在线实时检测，达到运营同步检测的效果，为接触网系统的稳定运行提供有力支持。近年我国轨道交通行业发展迅速，高速铁路运营规模位于世界前列，国内高速铁路供电安全检测监测系统（6C）系统，技术日益完善，运用日渐成熟，但是地铁线路与高速铁路因线路状况、定位安装方式、运行速度、运营模式等差异，高速铁路接触网检测系统与地铁线路接触网检测系统无法完全完全适用，面临着定位不准确，无法满足地铁检维要求，及数据传输不及时、缺陷标准要求多样化等难点，为确保接触网在线监测系统有效服务地铁运营，保障设备稳定，则需要结合不同要求进行适当优化匹配，下面将会对此进行系统的研究分析。

1.数据展现形式

接触网在线监测系统数据展现形式有文字信息、图片信息、视频信息，各有优缺。文字信息方便快捷，对网络要求低，流量消耗少，网络产生费用低，图片和视频信息对及时掌握现场情况具有巨大优势，但是受限于地铁线路网络环境的稳定性，如部分区段网络较差可能导致数据累积，影响后续传输，且高清图片与视频流量消耗较多，网络运维费用相对较高，因此结合线路具体条件进行文字、图片、视频不同帧数重要信息的适当截取呈现将会是较好的数据展现方式。

2.数据传输

现在各类在线监测产品数据传输方式大致分为实时传输、延时传输及人工获取，为保证发现故障信息的及时性，实时传输方式具有很大的优越性，但同样受限于地底空间阻隔及郊区线路地理位置偏远等因素影响，网络传输速率无法保障，为提高稳定性，可通过专用的车辆网络进行接触网监测数据传输，但需要提前规划，于车辆设计制造初期进行同步考虑，如后期在用电客车进行此相关功能改造则难度较大，且耗费高昂。人工从车辆获取检测信息需保证配置硬盘满足数据储存要求，且与延时传输方式一致，无法及时获取相关信息，进而无法有效开展应急处置，存在无法及时发现隐患，进而引发弓网事故的风险。

数据传输服务器可分为云服务器和自建服务器，云服务器可选择自我搭建或租用，由于自我搭建云服务器初期耗费高昂，一般采用较少，租用服务器会产生一定的租用费用且由于服务器的归属问题，数据安全性面临风险较大，自建服务器相对安全性较高，且相对稳定性强，数据存储量大，可在系统设计安装初期考虑预留空间，安装于车辆上或车辆基地指定房间内。因此可根据在线监测系统具体运用需求结合后期运维模式适当进行服务器选取。

3.定位功能

定位功能在接触网在线监测系统中十分重要，随着车辆的行进，各项参数在不断地变化，只有具有准确的定位才能有效的识别缺陷，目前使用较多的有单独里程检测定位、基于线路里程数据库的里程检测定位和定位点识别定位等，里程检测定位通过在车辆上安装专用的速度传感器或运用车辆的速度传感器进行运行里程计算，单独里程检测定位只能显示里程信息，不利于接触网专业进行定位点确定，于地铁运维内有一定的弊端。基于线路里程数据库的里程检测定位将检测的里程信息再与线路里程数据库进行比对，进而确定检测点的位置，由于速度檢测的累积误差、里程数据库的误差及两者的实时匹配性误差，可能导致定位误差较大。定位点识别定位通过图像识别确定支持定位装置特征点，进而确定定位点，通过定位点的信息与线路里程数据库定位点进行匹配，进而确定车辆位置。

为提高定位精度可采用一些定位校准措施，较为常用的为采用电子标签校准，采用RFID电子标签与RFID阅读器，通过在固定距离的接触网支柱或者是沿线隧道结构等部位安装一定的RFID电子标签，通过车底安装的RFID阅读器识别线路上相应的电子标签，并和数据库内里程匹配得到实际里程，具有一定提高精度的作用。另外，可采用锚段关节、线岔、刚柔过渡等特殊部位与一般接触线布置的差异性进行定位校准，通过将刚柔接触线转换，锚段关节处单双接触线变换等信息与里程库特殊点进行关联，作为校正点。为达到要求的精度，可通过多种定位方式共用及多种校正措施共用，如定位点处支持定位装置特征点图像识别与里程检测共用，进行相互匹配校准等也是有效的提高定位精度的方法，进而实现定位功能的进一步优化。

4.参数检测

接触网几何参数检测有接触式与非接触式检测，目前接触式检测因弊端较多几乎不采用，非接触式检测主要通过激光发射器与相机的一定合理布置，通过三角测量法进行图像采样，部分采用雷达测距的原理实现非接触式检测，但相对激光器其稳定性与精度均较差。通过提高相机采样频率，采用更高质量的相机，可进一步提高非接触式测量准确性。通过在车底安装补偿器，对车辆振动导致的误差进行补偿计算，可大大提高测量精度，减少外部因素引起的相机采样误差，可实现的测量参数有导高、拉出值、接触线坡度、双接触线间距等。磨耗功能通过相机识别接触线轮廓，进行磨损面计算，进而得到磨损量，与几何参数检测功能原理基本相似。

弓网接触部位温度监测可通过红外相机实时进行，温度升高大多由弓网短时离线，硬点冲击等引起，通常伴随有燃弧产生，弓网燃弧大多采用紫外相机进行检测，通过测量燃弧面积或计算燃弧持续时长进而区分严重程度。与几何参数检测一致，通过提高相机采样频率，采用像素更高，质量更好的采样相机，可大大提高检测识别精度。

5.超限设置

在线监测系统为实时展现超限数据，需提前进行系统内超限参数设置，以达到“实时对比，实时报警”的功能，根据接触网专业相关行业标准，技术标准可设置初级的超限参数要求，但由于现场环境复杂，车辆运行轨迹多变，系统检测各环节、各项目误差较多，动态检测与静态检测的差异性等，易导致超限信息大量出现，造成数据传输累积，网络卡死等，严重影响系统正常使用。

为解决超限参数设置与现场差异较大，海量超限信息出现的问题，可针对超限阈值进行不断修订，依据各检测项目周期性累积的检测数据进行分级，按照数据分布划定比率范围，运用检测数据结合固定的专业标准要求，进行综合比对，设置超限范围，后期运用中随着前期缺陷设备调整处置后超限信息不断减少，可相应提高超限参数标准，不断逼近理想技术标准值要求，达到系统运用与功能提升双收益。

6.小结

针对接触网在线监测系统的原理解析及于地铁电客车安装应用时经常出现的定位不准、数据传输、检测误差大、超限参数设置等难点的探讨及应对方法研究，可多方面提升接触网在线监测系统的功能，提高各项数据的检测精度，提高其于地铁行业的适用性，进一步服务于地铁接触网的良好运行。

【参考文献】

[1]叶志军.地铁接触网的状态检测技术研究[J].技术与市场. 2017，24（06）：109+111.

[2]马金芳，于龙.我国地铁接触网检测现状及发展趋势[J].都市快轨交通. 2013，26（02）：26-29.

南京地铁运营有限责任公司