高速铁路供电安全检测监测系统应用

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摘要高速铁路快速发展对接触网的可靠性、安全性等提出更高的要求，供电安全检测监测系统（简称“６Ｃ系统”）为高速铁路接触网临时修、综合修、精调精修（三级修）提供数据来源，为保证状态修奠定基础。分析检测监测技术，研究６Ｃ系统功能，为６Ｃ设备开发、优化和应用提供借鉴。

关键词接触网；６Ｃ系统；检测监测

高速铁路全部是电气化列车，接触网在供电回路中起着十分重要的作用。接触网作为一种露天、没有“防护外衣”的供电设备，要经受风、雷电、污染、冰雪和温度的考验及环境污染对接触网性能的影响，无备用特性决定了接触网的唯一性、重要性和脆弱性［１］。高速列车需要获取源源不断的能量，供电设备的运行可靠性、接触网日常检修及故障后快速维修至关重要。接触网的维护管理主要分检测监测、日常养护、专业修理（简称检测、养护、维修）３种业务类型［２］。检测是接触网设备设施科学养护和维修的重要前提，其重要性越来越突出。国铁集团不断强化技防安全能力，综合运用物联网、图像识别、感知系统等先进技术全面推进高速铁路供电安全（接触网）检测监测系统建设，打造全方位、全覆盖、一体化的综合供电检测监测体系［３－４］，获取海量高质量接触网动态和静态状态检测监测数据，信息收集完成后通过６Ｃ数据中心进行综合数据分析，从而实时或及时掌握接触网设备设施运行状态，提前发现其存在的缺陷和安全隐患，为实现精调精修提供科学依据。

１检测监测技术

高速铁路供电安全检测监测技术发展最早是德国，其次是英国、法国、日本。为提高工作效率及安全性，主要采用接触式和非接触式检测技术。

１．１接触式检测技术

该技术需要受电弓与接触线接触，不同功能的传感器布置在受电弓上，如在受电弓托架上安装接触压力传感器和加速度传感器。

１．２非接触式检测技术

激光测量、高清摄像机、图像识别处理技术被应用到高速铁路供电安全检测中，不需要与接触线接触，如定位器坡度确定是基于高速图像处理实时对拍摄的视频进行分析得到的。

１．３测量补偿系统

不同的测量技术得到的参数都是用来指导接触网维修，其中列车行进过程中检测到的参数虽能真实反映运行中的弓网状态，但是接触网工对接触网隐患或故障检修都是在静态下进行的，因此要对动态测量值进行补偿，使其与静态测量值相当。

２６Ｃ系统介绍

６Ｃ系统为高速铁路供电系统运行维修模式变革提供全方位技术支持，主要包括６个子系统，具体如图１所示，其主要巡检参数如表１所示。

２．１高速弓网综合检测装置（１Ｃ）

该装置是整个系统中检测项目最多、精确度最高的装置。它进行等速检测，即综合检测车的运行速度和高铁实际运行速度相同。检测数据自动分析完成后生成检测报告下发给相关铁路局。该装置通过高速综合检测列车上的接触压力、加速度、角位移导高、网压等不同功能传感器实现对弓网接触力、硬点、导线高度、接触网电压的测量；采用紫外光电管、激光雷达、摄像机等装备对离线、动态拉出值、定位器坡度等进行实时检测。在联调联试和运行维护中应用可以实现以下功能：（１）接触网工程静态验收合格后，评价和验证其系统功能；（２）依据高速铁路接触网动态检测评价标准检验接触网系统的施工质量；（３）通过对采集的数据进行分析，指导接触网系统进行优化、调整，同时对运营高速铁路进行周期性检测，其数据直接指导供电设备维护单位进行维修。

２．２接触网安全巡检装置（２Ｃ）

该装置主要是代替接触网工步行巡视，提高效率和准确性。该装置结构简单，为便携式设备，主要包括高清摄像机和图像处理设备两部分，将其放置在列车司机室，摄像机负责对接触网外部环境录像、图像采集系统对数据进行存储和分析。该装置可以采用智能分析，工作人员也可以利用分区或参照分析轻飘物和危树侵限、鸟窝、接触网零部件松脱、断裂等问题。２Ｃ检测周期不固定，特殊情况时可以加密检测次数，例如鸟害高发期。

２．３车载接触网运行状态检测装置（３Ｃ）

该装置安装在实际运营的高速列车车顶，距离受电弓２ｍ左右的位置，供大部分功能与１Ｃ相同，例如拉出值、硬点、导高的测量等，还可以实现弓网受流状态异常监测，例如弓网离线引起的电火花。此外，还可以非接触检测绝缘子的绝缘状况，以及实现对１Ｃ采样参数的加密采集，可以全天候（昼、夜、风、雨、雪、雾）及时反应高速铁路接触网与受电弓运行状态。

２．４接触网悬挂状态检测监测装置（４Ｃ）

该装置替代人工检查，大大节省人力成本，提高检查效率。大量的矩阵相机、高清摄像机、补光装置等安装在接触网作业车或专用车辆车顶，可以对接触网静态几何参数实现连续测量，并根据得到的接触线高度及接触线横向偏移等参数判断锚段关节、中心锚结处是否平顺和跨中是否有负弛度等。它还可以利用清晰度极高的摄像机对定位装置、接触悬挂和附加悬挂涉及的零部件进行全方位成像检测，其图片清晰度足够自动识别零部件的松动、断裂、脱落等一系列故障，其补光装置可以实现夜间“天窗”点检测，从而提高运输效率。它的扩展功能还包括定位器坡度检测、接触线探伤等。

２．５受电弓滑板监测装置（５Ｃ）

该装置以摄像机的形式安装在局界、段界、车站咽喉区、动车段列车出入库线等地点，采集的数据可以无线传输到视频存储系统。它可以实时监测高速列车滑动取流装置（受电弓滑板）的技术状态，及时发现异常，用于事故分析管理及故障责任区域划分，便于指导基层单位进行接触网隐患排查和故障维修。同时，高清成像摄像机可以实现车号识别，其扩展功能包括受电弓结构部件（含弓角、框架等）的缺陷自动识别、报警及受电弓动态性能监测。

２．６接触网及供电设备地面监测装置（６Ｃ）

为监测接触网及供电设备运行状态，在接触网的特殊断面分别设置接触网张力补偿在线监测、定位装置振动特性监测、电连接线夹状态在线监测、绝缘子状态在线监测、设备视频监控等装置，不同的在线监测装置实现分布式监测，分别完成以下功能：（１）线索张力监测；（２）线索振动及定位点抬升量监测；（３）线索温度监测；（４）绝缘子、高压电缆头、避雷器、隔离开关等供电设备状态监测。

３结语

近年来，６Ｃ系统已经在我国高铁接触网检测监测中广泛应用，并取得了较好效果。借助６Ｃ系统开展检测监测数据收集、分析、挖掘，为及时发现接触网缺陷、开展接触网状态修提供重要依据。

参考文献

［１］李瑞．四跨非绝缘锚段关节的缺陷分析和应对措施［Ｊ］．郑州铁路职业技术学院学报，２０１８，３０（３）：９．

［２］王保国，张可新，杨桉，等．高速铁路基础设施维护管理及综合维修体系研究［Ｊ］．中国铁路，２０１９（３）：１０．

［３］李耀云，高英杰，张文雍．高速铁路供电安全检测监测系统（６Ｃ系统）分析方法探讨［Ｊ］．电气化铁道，２０１９，３０（５１）：２５０．

［４］姜文贤．高速铁路供电安全检测监测系统浅析［Ｊ］．电气化铁道，２０１７，２８（４）：６．

作者:韩猛 单位:中国铁路郑州局集团有限公司供电部