铁路接触网的非接触检测技术研究

郭铭 周琳

摘 要：随着新技术在高铁领域里的不断应用及完善，高铁接触网技术日新月异，逐步形成了多维度、多领域的综合监测体系。本文对铁路接触网目前常见的监测技术进行了分析，对各种技术优劣与使用领域进行了阐述。

中图分类号：U226.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0220-01

引 言

高铁作为近年来国家战略级的基础建设项目，受到广泛的关注和重视，目前已取得了举世瞩目的进展。2006年高速铁路全面提速，2016年高铁“五纵五横”发展战略进入被提上议程。

高铁系统由众多部件组成，其中接触网是高铁系统的电源，为列车提供行进的动力，其安全性对整个高铁系统具有重要影响，对高铁接触网状态监测对于接触网安全运行具有重要意义。本文对接触网目前常见的监测手段与方法进行了分析，并对各种技术特点进行了归纳和总结。

1 接触网几何参数检测

接触网几何参数主要有导线高度、线岔以及拉出值等等，这些参数直接反映车辆受流性能的好坏，与此同时，也严重影响列车运行安全与接触网关系。对于铁路接触网几何参数的检测方面，目前主要检测接触线导线高度、拉出值、高差、定位器坡度、相互位置以及接触线磨耗等静态参数。

便携式激光接触网几何参数测量仪是目前一种最常见的静态参数测量手段。这种技术在使用时需要选取合适测量点，测量前应对仪器进行校准，因此耗时较长，难以在较短时间内完成整条长线路的参数检测。振动补偿是几何参数检测内容的关注的一个焦点问题。车辆在行进过程中的振动会使得车辆与轨道中心之间存在着垂直方向以及水平方向的位移，严重影响测量结果的精确性。此外，列车前行过程中车轮与轨道之间存在滑行或者空转情况，当检测长度增加时，这种效应会使得测量误差变得越来越显著，严重时使得检测结果失效。

非接触式检测技术通过在被检车辆顶部安装结构光、光源以及摄像机，以主动视觉测量技术与结构光视觉测量技术为基础，实现静态几何参数的动态与实时测量，为铁道运行与维护提供了重要的实时数据，值得注意的是，非接触式检测技术要求车辆速度不得高于规定的最高车速。

2 定位器坡度检测

定位器可实现对接触线的横向定位功能，是接触网供电支撑结构的一个主要部件，主要包含定位器、定位管、定位线夹、支持器及相关连接部件。接触网的曲线区段里线路的外轨一般超高，为防止受电弓与定位器发生碰撞，定位器必须满足一定程度的倾斜，根据规定，其倾斜度应处于1：10～1：5范围内。实际运行中的定位器会承受着接触线重量、定位器自重、水平内侧向力等多种力的综合影响，当定位器坡度不满足要求时，会在定位点产生硬点，对接触网的安全运行产生不利影响，因此需要检测定位器坡度并及时调整，保证其在技术标准规定的范围内，这对于列车系统的运行意义重大。

实际运行中一般采用激光测量仪或者水平测量尺去校核定位器坡度，通过测量两个检测点之间的高度差，然后除以两者之间水平距离即可。根据运行经验，该方法测量效率较低，精度得不到保障，无法满足快速、大范围检测的要求。通过在车顶安装摄像头拍摄定位器的检测方法日益受到关注，检测效率较高且操作简单。

3 接触线磨耗检测

接触网磨耗检测是电气化铁路维护的重中之重，其直接关系到列车受电弓受流质量的好坏。当接触线磨耗增大到一定程度时，会引起接触面截面积减小，电阻剧增，引起发热并进一步加剧磨耗，最严重时会引起断线故障，严重危害电气化铁路的安全运行。

近20年以来，国内外在接触线磨耗检测方面投入了巨大的精力，先后出现了磁场法、微波反射法、电-光非接触检测等方法，其中光学检测被证明是一种具有工程应用价值的方法，目前国内外主流的磨耗检测均是基于光学检测。国外的MEDES系统、WWS系统、WIRECHECK系统以及ATON等系统通过光照亮接触面，用高速摄像机获取接触面的磨损照片，然后经过图象分析处理技术来获取接触线的磨耗情况。日本则利用激光照射接触面，通过激光持续时间来推导出磨耗面的宽度大小。SURCAT系统通过平行激光束发射和接收装置来计算接触线的残高来计算磨耗情况。

4 接触网风偏检测

相对于几何参数检测来说，接触网风偏测量显得比较困难，已有的研究中，仅有中南大学提出的一种基于接触网姿態检测的实时检测方法。该技术基于一阶亮度矩寻优算法，在不同光照条件下，将图象目标呈现出的特征点进行精确分割，然后构建基于几何法和面积法的便宜及转矩特征提取算法，分别将静态以及动态的特征点与目标进行特征匹配，并对失稳运动进行补偿，实现对接触网的多分量动态监测。

5 接触线灼伤监测

接触网与受电弓接触时会产生摩擦，此外还有电流产生的焦耳热，使得接触部分容易出现灼烧损坏，严重时会出现断线故障。常规方法通过测量温度来反应关键节点的温升情况，从侧面反应出灼烧严重程度。该方法无法在线实时监测，需要人工干预。部分文献中介绍了利用光纤光栅温度传感器来实时测量接触点温升，短时内测量精度较高，然而这种技术长期运行中容易对外界因素敏感，传感器应力变化会影响测量结果准确性，此外，传感器安装较为繁琐，难以大面积推广运用。

6 结 语

随着科学技术的不断发展与进步，铁路接触网检测技术也会不断进步，并为铁路的多元检测提供了多种有效的技术手段，由此促进了我国高速铁路的快速、健康及稳定发展。

参考文献

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收稿日期：2018-9-18