地铁接触网检测现状及发展趋势

赖武光

摘要：接触网通过在列车行驶路线周边架设特殊的输电线路为机车提供电能供应，是城市轨道交通正常运营的重要条件和保证，其性能更是直接决定了机车弓网受流质量。为保障牵引供电系统有序运行，保障乘客人身财产安全，在提升优化接触网设备的同时，增加对接触网状态检测，并制定科学合理的检修维护流程至关重要。目前我国城市轨道交通发展受到诸多因素的影响，每个城市在接触网系统的选取上也有所不同，需要更为全面、系统、科学的接触网参数检测与分析，为现场检修工作提供真实有力的客观依据。

关键词：地铁;接触网;检测;发展

引言

随着城市经济的发展，地铁车辆具有高效率、低污染等优点，在解决城市交通拥挤方面，起到重要的角色，近几年，地铁在全国各大城市得到了快速的发展。与此同时，地铁车辆弓网故障也越来越突出。地铁车辆一旦出现弓网故障将会给地铁行车及运营造成恶劣的影响。

1系统概述

1.1概述

城市轨道交通是一种容量较大、运送速度较快的交通方式，可为乘客提供安全、快速、便捷、舒适的运送服务。在当今城市的发展过程中，城市轨道交通在公共交通系统中的地位越来越重要。城市轨道交通是复杂的巨系统，作为国家重要的基础设施，任何子系统和设施、设备受自然和人为的作用，可能出现病害和故障，一旦防控环节处置不当，都可能对地铁运行品质和安全产生影响，或危及运行安全，极端情况下甚至车毁人亡，后果不堪设想。针对威胁地鐵运行的安全风险，充分利用各种检测、检测与监控技术、加强设施和设备、列车运行、外部环境等要素的安全检测、监测与监控，掌握设备运行状态，采取针对性的防控和处置措施，是确保地铁运行安全的重要技术支撑。牵引供电系统作为地铁列车的动力源泉，其运行状态直接影响地铁的安全、稳定运行。接触网系统是供电系统中一个极其重要的组成部分，由于接触网是没有备用的供电装置，一旦发生故障，将导致行车中断，因此接触网的安全可靠是保证地铁安全运营的必要条件。

1.2适用范围

本方案针对地铁牵引供电接触网系统的弓网状态进行实时在线检测，适用于采用架空接触网供电、受电弓受流的系统，不适用于采用接触轨供电的系统。典型的接触网地下区段为架空刚性悬挂，高架段为架空柔性悬挂。

2地铁接触网检测设计

2.1红外检测

1）检测距离

热像仪的检测距离与被测对象尺寸和热像仪空间分辨率IFOV有关：检测距离=被测目标尺寸/IFOVIFOV：单位测试距离下，热像仪每个像素能够检测的最小目标（面积），以mRad为单位。对于地铁常用的CTA120铜银合金接触线，其截面最大直径为12.9mm，热像仪IFOV为0.68mRad，其最远检测距离为18.97m。

2）最小检测目标

最小检测目标尺寸与热像仪分辨率和最短聚焦距离有关，即：最小检测目标尺寸=最短聚焦距离*IFOV=0.25*0.68=0.17mm

3）清晰度

热像仪检测的清晰度主要由热灵敏度和最小检测尺寸决定。热灵敏度决定热像仪区分细微温差的能力，本检测装置的热灵敏度为<0.05°C@+30°C/50mK。而最小检测尺寸越小，则相同面积的检测画面由更多的像素组成，画面更加清晰。

2.2车载信号监控

在每列地铁列车上安装一套车载信号监测装置，通过以太网接口与车载的信号采集装置通信，实现本地信号采集、存储、分析、转发。本地化监测，具有以下特点：低延迟：数据处理更接近数据来源而不是在外部数据中心或云端进行，因此可以减少迟延时间，更实时，更可靠。低成本：本地车载数据清洗、计算、过滤可将最优价值的数据上传至云端进行存储，减少计算、存储及带宽带来的成本。高安全：由于车载监测设备能够在本地采集和处理数据，数据不必传输到云端，或者敏感信息不需要经由网络，这样即使云遭到网络攻击，影响也不会那么严重;提供云到车载监测设备的安全连接，提供数据加密及安全存储。弱依赖：可在断网或者弱网环境下运行本地计算、存储、分析，削弱云端的角色也降低了发生单点故障的可能性。易扩展：地铁列车如果后续增加其它监测设备，可方便地接入现有的车载监测主机。

2.3地面中央监控

在线路运营控制中心设置地面中央监控平台，集中监控线路所有地铁列车的弓网状态，对受电弓、接触网状态进行大数据、长周期分析、诊断、预测，作为设备状态修的依据，同时对弓网关系的改善提供数据支撑。区别于车载监测主机侧重于本地化即时数据采集、分析、存储，地面中央监控提供云计算服务，侧重于对地铁弓网状态进行全生命周期监测、大数据分析、机器学习、智能维护等。

2.4信号传输

系统采用先进的毫米波通信技术，实现车地大容量的信息传输。

毫米波通信是5G的核心技术之一，具有带宽大、方向性好、安全保密性高等优势。以太毫米波链路通信系统具有作用距离远、传输速率高、环境适应性强、自适应校准、布置快捷、维护方便等特点，适合在一线作业环境中快速构建全天时、全气候、多响应的主干通信网，实现“现场-后方”全过程实时信息的共建共享。

结语

目前，城市地铁车辆和车辆段内，弓网故障监测系统设备主要有车载弓网动态监测系统、接触网检测作业车、受电弓在线检测系统等。本文重点对车载弓网动态监测系统的技术特点进行分析，确保受电弓与接触网的良好匹配关系，减少弓网故障率的发生，有效保证受电弓及接触网设备使用周期。

参考文献

[1]孙纲，邓志刚.车辆在线监测系统在受电弓检测中的应用[J].都市快轨交通，2012，25（1）.

[2]地铁接触网常见故障和问题分析及其应对方[J].芮小刚.科技信息.2012（02）.

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