关于接触网检测Word文档格式.docx
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偏磨等）；
（4）特殊硬点测量（如区分绝缘器等）；
（5）在流过最大持续电流时接触线的温升；
（6）在紧密运行状态下馈电区末端接触网的电压水平等。
随着列车速度的提高，对于接触悬挂的要求也越来越高。
为了保证运营和正确的评述受流质量，测试内容也更加广泛。
同时为了获得确的测试结果，其测试手段和技术也日趋现代化。
传统的接触网检测方法主要靠手量和目测。
传统方法速度慢、随机性大、准确率低，不能满足高速铁路接触网发展的需要。
接触网动态检测车采用先进的检测设备，检测速度快、检测参数多、准确率高。
检测车的工作系统分为非接触检测系统和接触检测系统，它们可以同时工作也可独立工作。
非接触检测系统利用激光照射到接触线表面形成反射来进行检测，该系统技术含量高、检测速度快、检测数据准确，代表了非接触检测技术的先进水平。
本文将重点介绍非接触式检测的新技术。
1.2国内外发展状况
目前各国普遍都是把检测设备装在一个专用的车上，这种车有的自带动力，有的不带动力，都是在运营速度下带电对接触网进行检测。
日本是研究接触网检测车较早的国家，在20世纪60年代初就研制开发了测定弹性和受流情况的测试车，不过这些测试车的设备较为简单。
1991年，日本急行电铁公司拥有了集接触网检测、信号检测和无线电检测于一身的新型电气检测车，该车可在100km／h速度下检测接触线的高度、拉出值、定位器坡度、离线、硬点、支柱号和跨距等参数。
东京都交通局1991年研制的接触网检测车装有磨耗、拉出值、硬点、位置等参数的检测装置。
法国国铁研制的新型接触网检测车可以测试接触网静态几何特性，也可试验受电弓和接触网的动态情况，该车采用Y32EIS型转向架，可以在270km／h的运行速度下检测接触线高度和拉出值。
匈牙利研制了在高速运行情况下对接触线静态位置和受电弓滑行轨迹进行检测的设备，它采用非接触式图像处理技术，可在160km／h的运行速度下对接触网的动态参数进行检测。
德国的接触网检测车只检测高速情况下的弓网接触压力，以便对接触悬挂和受电弓两者之间的关系进行评判。
奥地利生产的接触网检测车采用非接触方式测量接触线的高度和拉出值等参数，采用接触方式测量弓网接触压力等参数。
非接触检测方式和接触检测方式不能同时使用。
我国自己开发生产接触网检测车始于2O世纪80年代，简单的检测设备安装在经过改造的客车车体上，主要测量接触线高度和拉出值等参数。
20世纪90年代，随着电气化铁道的发展及检测技术的提高，接触网检测设备也有了长足的进步。
我国第一条电气化铁路宝（鸡）风（州）段于1961年正式通车，1962年由铁道部科学研究院装备了第一辆接触网检测车，当时仅能检测导线高度和弓网间的大离线。
1975年宝成铁路全线实现电气化之后，我国接触网检测技术的研究进入了一个新的阶段，到1980年其检测功能已与国外相类似，“离线”、“偏位”、“高度”等主要检测项目通过了部级鉴定，接着又开发了。
“硬点”、“接触力”的检测和数据处理系统。
目前我国接触网检测所采用的方案原理大都是九十年代的新技术，如采用图像模糊识别技术检测接触网几何参数和支柱位置，将大规模集成电路用于硬点检测，将编程控制器用于偏位检测，用光通信隔离高压，采用多微机系统进行数据处理等都达到了国际先进水平。
1.3课题的来源
在电气化铁道出现的事故中，无备用的接触网发生的事故占了很大比例。
接触网状况的好坏直接关系到电气化铁道能否安全运营。
接触网参数检测设备可以对反映接触网运行状况的参数进行检测，检测结果能正确反映接触网的运行状态，为接触网的维护、调整提供科学依据。
电气化铁道比重较大的国家均在研制适合自己实际情况的接触网检测设备。
每个国家的电气化铁道接触悬挂都具有各自的特点，对接触网的运行要求也不尽相同。
接触网参数检测设备在功能上也各有侧重。
我国的接触网检测技术经过10多年不断发展，已经取得了很大进步，为电气化铁道事业做出了一定的贡献。
接触网检测设备的应用，避免了许多弓网事故的发生，在接触网的调整与维护过程中，提高了劳动生产率，降低了工人的劳动强度。
但还应看到，一些接触网参数的检测技术在我国还是空白，如接触线磨耗的动态测量、非接触检测在高速检测中的应用等。
此外，将多种参数的检测装置安装在一个受电弓上也不太合理。
接触网检测技术能完全满足我国的实际需要还有很长的路要走。
所以说，接触网检测新技术的研究对高速铁路的发展起着至关重要的作用。
1.4本文的研究内容
接触网检测技术是高速铁路建设的关键技术之一。
随着铁路不断地提速对电气化接触网的要求会更高。
不确定因素会更多，对检测设备要求也就更高。
因此，不断提高检测技术及设备水平。
才能保证电气化接触网的良好状态，才能保证电气化铁路的运输畅通。
本论文在参考借鉴国外技术标准和实践经验的基础上，结合高速铁路接触网检测技术实际应用，从多个方面对其进行分析和研究。
总结并提出一些新的方式与方法。
对接触网检测新技术进行深入挖掘，形成一篇有新意、有价值的研究型论文。
第二章接触网检测项目及原理
2.1拉出值检测
在电气化线路上，为了延长受电弓的使用寿命，使滑板磨耗均匀．接触线在线路的直线区段是布置成之字形，在曲线区段是布置成折线的形式。
而且此折线一般与受电弓中心的行迹相割或相切。
这种折线在定位点接触线距受电弓中心线行迹的距离称为拉出值（或称伸出值）。
在直线区段上。
接触线在定位点处相对于线路中心的偏移距离。
称为之字值。
为简便起见统称为接触线拉出值。
在接触网各种技术参数中，拉出值是一个非常重要的技术参数。
接触网检测车测量拉出值的过程可以分为以下4部分：
2.1.1数据采集
拉出值数据的采集，是通过在模拟受电弓滑板中心左右600mm范围内每隔20mm安装的61个传感器完成的。
这种传感器是一种电子接近开关，利用涡流的电磁感应原理实现位置检测。
当在某一个电子传感器上方有接触导线时，便产生感应电流，与振荡电路产生电压输出信号。
传感器不直接与导线相接触，不受气候、线路情况等条件的限制，动作灵活可靠。
检测中，通过一个扫描分配电路对所有传感器以l0瞒的循环周期进行扫描，确定起始传感器后，分配器为每一个传感器确定一个固定的输出位，当扫描到上方有导线的传感器时．该传感器的“与”门电路就输出相应的二进制编码信号．根据编码就可以确认导线离线路中心的拉出值。
例如，当导线滑过受电弓左边第1O个传感器上方时，就会使第10个传感器产生一个信号，编码器就会产生一个相应位置的代码，从而确认此处的拉出值为向左10mmx20mm=200mm。
2.1.2数据传输
为使高低电压有效安全地隔离开，并保证所采集的拉出值数据信号不失真地从高压侧传送到低压侧转入控制间计算机中，最安全可靠的方法是采用光通信装置。
它具有信号传输频带宽、绝缘性能好、抗辐射和抗电磁干扰能力强等优点。
所测编码数据通过并／串变换后．经发送部的E／O变换器变换为光信号，通过光纤进行传输，在低压侧又通过接收部O／E变换器把光信号还原成串行的电信号然后再送至低压部放大变换回路。
为了使高低压两侧同步整个装置由一个时钟信号来控制。
2.1.3坐标确定
所有测量的参数信息都要确定位置（选定坐标点）。
接触网是沿铁路线路架设的通常是以所立支柱的编号及所在站场区问来确定位置。
因此，测量各种技术参数的检测信号，就以所有站场区间及支柱编号作为其技术参数点的坐标位置。
为了能够找出检测数据相对于某立柱的相对位置就必须先检测立柱信号首先，在检测线路之前建立线路区段接触网原始资料（如区间站场、跨距值、立柱杆号等）数据库在检测地域范围时就可以调出数据来确定所测拉出值的坐标位置其次在车顶模拟受电弓的两侧，各安装两个光传感器，受光面向上。
光传感器的光电阻为数10kΩ，暗电阻为数个MΩ，检测车运行在接触网跨距中间时传感器一直受光，呈现光电阻．当检测车经过支柱时，腕臂的阴影遮挡、光传感器的电阻发生瞬时变化，通过电路输出脉冲信号，经过电路转换传入算机中。
在检测过程中，由于外界干扰很多，会有其它阴影使传感器动作，测量要结合检测车的行进距离与原始资料库中的跨距进行综合分析以减少误差。
2.1.4数据处理
在所有的测量中，都要通过控制间的计算机来控制和处理数据，包括对杆号的选择，传感器数据的选择．误差的补偿等等。
所以，在拉出值数据处理过程中，控制问的计算机就可以控制杆位测量与拉出值测量的协凋工作对一些于扰性因素，通过计算机对其修正，测量过的数据可以保存到硬盘上或打印出来。
2.2导线高度检测
接触线高度测量有两个方面的意义。
首先是在静止状态下，测量接触线保持的应有的高度，其最高位置不能超过6450mm，最低位置应满足通过国家规定的最大超限货物而保持5370mm。
静态测量是为工程和维修单位提供参考数据。
其次是在运行状态下即在列车运行中测量受电弓沿接触线的运行轨迹，为研究接触悬挂质量和受电弓的性能以及受流状态提供分析资料。
现在检测接触线高度较为广泛地采用应变化角位移传感器。
角位移传感器的基本原理是应用电应变原理，将角度变化的机械量（旋转角度）。
线性地转换为与之相对的电气量（电压或电流），以便输出，作为检测的依据。
例如将角位移传感器装于受电弓的主轴上，即可直接获得测量信号。
应该指出，若装于受电弓的主轴上+传感器是带高压电的，因此还必须经过光电变换的高低电压的隔离回路。
这种回路还必考虑信号的衰减和复原。
如果在传感器和主轴之间加绝缘。
就非常简单了，但也有缺点，机械的转动及同步会影响其精度。
在具体实现上要考虑这个实际问题。
2.3线岔检测
在道岔处，出现两组甚至两组以上的接触悬挂的交叉。
在悬挂交叉的过程中，受电弓再通过道岔时，当由一股道向岔尖方向通过时，必须先接触另一组悬挂。
在刚接触另一组悬挂时，往往会因为两组悬挂交角太小或其他原因，在一组悬挂被抬高后，另一组悬挂不能相应抬高，而造成钻弓。
所以，必须经常检测线岔处受电弓对另一组接触线的始触状态（在始触点处两组接触线是否等高）。
检测的目的是防止钻弓。
检测方法是在受电弓两端肩部各安装2～3个检测器。
如果为了提高检测精度，可以在受电弓两肩部划分较多的区域，见状数量较多的检测器。
当在受电弓通过始触区时，若第一个检测期出现信号时，说明在极限范围内，当第三个检测器动作时，说明出超过标准，必须立即调整。
2.4离线检测
离线是指在电力机车运行中。
其受电弓与接解线的机械脱开。
电力机车上的受电弓和接触悬挂都是具有一定弹性的电气设备及供电装置。
由于接触悬挂沿跨距的悬挂弹性不均匀，接触线的接头线夹、定位线夹、中心锚结线夹以及分段绝缘器等都会造成硬点发生离线。
另外，从受电弓方面看，在机车运行达到一定速度时，受电弓自身就要产生垂直方向的加速度．从而引起接触悬挂的振动。
由此会使二者的良好接触遭到破坏．从而使受电弓在运行状态中不能很好地与接触线接触．造成弓线脱离。
离线是一种不正常的运行情况。
这种机械性脱离就意味着断电，因而伴随着这火花电弧的产生。
这种现象除对沿线通信线路产生干扰外，还会加剧受电弓滑板与接触线的磨耗，严重时甚至会中断接触线对电力机车的供电。
离线的原因是多方面的，但是起决定性影响的是受电弓和接触悬挂的质量，故离线就成了衡量受流质量、受电弓及接触悬挂质量的重要指标。
离线检测装置就是获得这项指标的测量设备。
2.5接触网压力检测
受电弓和接触网在工作状态下是一个共生体，只有它们相互接触和作用时才能完成电力机车从接触网获取电能的目标。
在受电弓和接触线的接触中，其压力过大，会增加受电弓和接触线的有异常磨损，缩短使用寿命；
其压力过小，会使它们之间接触不良，使供电时断时续，甚至引起火花或电弧，以致烧损接触线。
在高速接触网的运行过程中，要经常了解接触悬挂的工作状态，以保持良好、安全运行，所以经常检测受电弓和接触线的接触压力是十分必要的。
无论在德国、法国或日本，对于这项工作都非常重视。
2.6悬挂硬点检测
接触悬挂的一个重要指标就是弹性均匀。
如果在接触悬挂或接触线上的某些部分如在跨距两端的定位点处（弹性变差）有附加重量时，在列车高速运行情况下，这些部位都会出现不正常升高，甚至出现撞弓、碰弓现象。
形成这种客观现象的本征状态称为硬点。
所以，硬点是一种结构的本征缺欠，并且是相对的。
越是高速时表现越明显。
硬点是一种有害的物理现象，它会加快导线和受电弓滑扳的异常磨耗和撞击性损害。
同时，破坏弓线间的正常接触和受流，常在这些部位造成火花或拉弧。
所以，对于高速电气化铁路接触网，对于硬点的检测是十分重要的。
目前对于接触线硬点的检测是在模拟受电弓上安装加速度传感器，根据运行速度不同．在硬点处所呈现的垂直加速不同．传感器可以检测0～200g的加速度值。
超过2OOg及其以上必然是破坏性硬点。
2.7接触线磨损检测
接触导线磨耗测定装置是在各种测量装置中投入力量最多、研究时间最长、收效较小的一个检测项目。
表2-2是综合世界各国所进行的接触导线磨耗检测的方法。
表2-1所列的十种方法．都有可取的地方，也都有不足之处，下面重点把图像处理法略加介绍。
图象处理法是用拍摄导线的滑动面．这样摄下去的幅像和磨耗面的大小成正比（即测定的是磨耗残存面的大小），将此测得的数据输入数字处理计算机内．就可算出磨耗量的大小。
普通摄像机的残像性较大（50ms）测量误差大，因此要用残象性（10s）的特殊摄像机。
摄像机应能使接触导线之字值在土450mm内变化时，都可以收入镜头。
这种测量装置在白天或阴雨天进行工作是很困难的．为了把滑动面反射光测定出来，必须把其周围的明亮部分搞成没有光线。
其次是当下雨的时候，玻璃窗上挂上雨滴，光线变乱反射。
表2-1
测定值
名称
测定原理
磨面宽度
激光方式
用激光投射棱镜，并照到接触磨面，用返回的信息计算出磨耗面宽度
断面积
电阻式
根据接触线粗细的变化引起电阻发生变化，由测定的电压降来确定磨损
涡流式
在滑块部分装入线圈，由线圈测定接触线的涡流大小
残存直径
超声波式
从接触线下面射入超声波，根据上面反射的时间来进行测定
光量式
从接触线横向侧面照射光线，测定接触线残存的直径
滚轮式
（有导向）
导向滚轮在接触线下面滑动，对接触线残存直径差动的变化进行测定
滑动式
通过接触线高度方向的改变，测定出R或C的变化
其他
积层板式
滑板和接触线接触后，将接触线磨耗面分成细小部分，加上电压测定其电气量
图像处理
将接触线磨耗面用CCD录像或直接将图像变为数字信号
缝隙镜像法
隙缝镜像法采用胶片直接从摄出接触线滑面的宽度
第三章接触网检测车
3.1新型接触网检测车简介
接触网检测车是为保证电气化铁路接触网的安全运营。
用于检测电气化铁路接触网技术参数的专用车辆。
该车采用特殊功能的检测装置及设备,能检测接触网的导线高度、拉出值、锚段关节导线相互位置、离线状态、杆位、速度、定位管坡度、网压、硬点等诸项机械及电气技术参数,并能自动打印、显示、记录和存贮检测数据,通过检测能够发现隐患,找出极限和超限状态,为状态修、周期修和定时修提供技术依据。
由于检测设备和数据处理系统的原因，检测车速度不能太快，工作效率低。
随着铁路的全面提速和车流密度的增加，以前的检测方式已经不能满足接触网检测的需要，这就需要设计更加合理的方案来改进传统的检测系统以满足更高的检测要求，研究与高速电气化铁路相适应的新型接触网检测车是大势所趋。
目前国内较为先进的接触网检测车型为西南交通大学研制的JCC系列车型。
该车各项设备工作正常、性能优良，整车设计新颖、技术先进、结构合理、配置得当，符台我国国情，满足现场实际需要。
除了上述之外，该检测车在主机开发及硬件配置；
软件系统功能；
杆位检测；
速度检测；
数据通道；
字幕图像（工况）快速智能合成技术、大负荷网压取电以及过电分相不断电技术等八个方面达到国际同类产品的先进水平，其余均超过国内先进技术水平。
3.2新型接触网检测车杆位自动识别校正系统
在进行接触网动态检测时，首先须标出各项检测参数在线路上的相对位置，标识相对位置最便利的方法之一就是以接触网支柱作为参考坐标。
因此，杆位识别校正对采用此测量参照坐标方式的接触网检测车而言是十分重要的检测项目。
一旦该检测信号错位，则检测数据的实际位置就会发生错乱，检测也就失去了意义。
因此，杆位测量的准确性起着举足轻重的作用。
目前，常见的杆位测量方法主要有内处理法、存储法、光敏感应和图像识别法4种，无论采用哪种方法或几种方法的组合，在检测中出现杆位错位时，都必须采用手动方式进行调整；
另外，当检测车从一条线路过渡到另一条线路时，通常需要更换数据库，时间约为1～2min。
当检测列车时速高达160km时，意味着将有2.5～5.0km的线路没有被检测，出现检测盲区。
无线射频识别技术（RFID）是近年来快速发展的一种新技术，基于其原理设计一种接触网检测车杆位自动识别校正系统，和数据库有机结合，在一定程度上可以消除须手工调整杆位的弊端，高效、准确地进行杆位识别校正；
在线路过渡时，能自动识别线路名称，并切换到相应的数据库，消除由距离脉冲引起的累积误差及测量元件引起的干扰误测。
此方案和GPS定位检测方案相比，没有信号盲区，具有抗干扰性强、定位准确等优点。
3.3网压电源供电系统
接触网检测车作为电气化铁道检测接触网技术参数的专用车辆，它沿线路全天候工作，其工作条件恶劣，为保证良好地工作，一般都须配置有完善的电源系统，JJC一1型检测车配置有四种电源装置：
网压电源供电装置、柴油发电机组、轴驱发电机组及外接电源。
由于检测车是沿接触网线路检测和运行，因而由电网电源直接供给检测车各种负载，特别是大负荷用电是一种最经济、最合理、最先进的供电方式。
因而，在设计接触网检测车时，是最优先考虑的供电方式。
所以在运行中实现了网压供电作为第一电源，柴油发电机组作为备用电源。
接触网直接向客车空调机供电是铁道部“八五”科技攻关项目，目前仍处于研制阶段，无成熟经验可供借鉴。
因此，在研制过程中，实现网压电源供电需要解决的技术问题较多。
纵观国内外的经验，把单相网压交流电，变为三相交流电，其采用的方法有静态和旋转两大类。
旋转变相器有电动发电机组和电容分相的旋转劈相机。
静态变相器有各类静态逆变器和电容分相的单一三相变压器。
电容分相的旋转劈相机和单一三相变压器，只适应恒定负载，不能用于变负载的空调机组。
经过认真方案比选，JJC一1型检测车选用了GTO静态三相逆变方案。
为保证静态逆变器在过电分相时和发生大离线时，能正常向空调机组供电，还设有高倍率镉镍蓄电池组。
3.4接触网检测车数据处理系统
对于运行速度高于160km／h的电气化铁道，接触网检测车不再是仅仅测量接触网的几何参数，更注重对列车运行时弓网关系的检测。
因此弓网接触压力、弓网冲击、受电弓的高度变化等反映弓网运行状况的参数成为接触网检测的重点。
早期的接触网检测车，一般运行速度不超过100km／h，主要测量接触网的拉出值、导线高度、定位器坡度、线岔始触点、硬点冲击等参数，一般只测量定位点处的数据，数据量不大，对检测结果的分析统计一般是借助Excel等软件来进行，主要是找出检测结果中的超限项，提供给接触网维修部门作为维修依据。
而提速后的接触网检测车，为了真实地记录列车运行时的弓网关系，采用每隔1m就采集一次数据的方式，这样数据量大大增加了，原有的对结果数据的处理方法难于满足新的需要。
这就需要建立新的数据结构，对检测的结果数据以曲线、数值和图表等多种方式进行统计分析、比较，并能按不同的检测时间、检测区段对检测结果数据进行分析报表，使接触网检测车不仅为检修部门提供检修的依据，同时为运营管理部门的考核评比、制定检修计划提供参考依据。
3.4.1数据库结构
原有的检测车数据库，由于数据内容少，对检测结果数据处理简单，一般对原始线路数据库采用Foxpro，结果数据直接保存为文本文件。
提速后的检测车由于数据量大，各数据间的关联关系复杂，而且在对检测结果数据的处理中需要对大量数据按不同的方式进行复杂地检索，因此采用大型数据库MicrosoftSQLServer2000。
新的数据库把线路原始数据和检测结果数据放在一个数据库里面，共分为线路信息、隧道信息、站区信息、供电段信息、接触网工区（简称网工区）信息、定位数据、结果数据7个表，结构如图1所示。
图1
3.4.2报表分析
检测的结果需要以报表的形式提供给不同的部门，按报表的形式来分可分为图形报表和数值报表。
同时，不同职能的运营维修部门对检测结果所关心的重点不同，因此报表应按接收报表的对象不同而提供不同形式的报表。
在此，按铁路局主管部门、供电段运营管理部门、接触网维修工区以及技术主管部门的不同需求制定了面向各部门的不同的报表。
图形报表真实地记录了拉出值、导线高度、接触压力、硬点冲击加速度的变化波形，能直观地反映检测车行驶的弓网关系，是技术主管部门进行技术分析的重要资料。
图形报表按不同的检测参数分开报表，主要是动态拉出值、静态拉出值、导线高度、接触压力、硬点冲击加速度几项。
横坐标为里程，纵坐标为对应的报表各项参数，并在定位处加标记。
为了便于观察，在纵坐标的参数上下限处分别作标记线。
3.4.3软件实现
本系统基于Broswer／Server（浏览器／服务器，简称B／S）结构实现，如图2所示。
B／S结构的特点是仅须在服务器对系统进行维护，各客户机通过浏览器即可对数据进行访问，无须安装额外的客户软件。
由于目前互联网在各铁路运营管理部门的普及，在每次检测结束后，将检测主机通过检测车库内的网络接口与服务器相连，各部门即可在自己的办公室内通过互联网浏览相关数据，打印报表。
Web服务器为Windows2000系统下IIS5．0，系统采用ASP（ActiveServerPages，动态服务器网页）程序，由VBScript脚本语言编写。
系统对检测结果数据的处理共分为检测点数据、定位点数据、超限数据、按部门统计、按时间统计等功能模块来分别实现各类数据分析、统计的数值报表和曲线报表。
由于结果数据量大，并且需要对数据按时间、设备分管单位、设备所属车站区间进行多维数据分析，对数据的检索利用SQLServer2
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