接触网参数检测技术
68.3%的接触压力数值在Fm±σ之间 95.5%的接触压力数值在Fm±2σ之间
99.7%的接触压力数值在Fm±3σ之间
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2.1 德国接触网参数检测技术(12)
测量结果的评价和评估
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检测的目的
为弓网关系评价提供数据 接触网施工部门冷滑试验，为接触网调整提供依据 及时发现接触网的缺陷，为接触网维护提供依据
接触网检测不能代替接触网维修，但可以根据检测结果制定必要的维修措 施，避免无效的维修措施
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1.1 接触网参数检测的作用(4)
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对检测的要求
接触网参数检测技术
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西南交通大学电气工程学院 接触网研究室
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主要内容
1. 接触网参数检测的作用及内容 2. 接触网参数检测技术现状 3. 接触网参数检测技术的发展趋势 4. 接触网参数检测装备在客运专线中的应用规划
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判断绝缘锚段关节处两支接触线水平距离是否符合要求
检测接触线与受电弓的始触区，区内应无接触网零件 检测定位器在垂直线路平面上的投影的坡度值，与标准的定位器 坡度值比较 确定支柱是否侵入车辆限界
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1.2 接触网检测的内容(5)
电气参数
检测项目
离线 接触网电压
接触网温度
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检测目的
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1.2 接触网检测的内容(8)
其它参数
检测项目 检测目的
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接触线磨耗 接触线探伤
检测接触线磨耗面宽度，根据残余面宽度换算残余截面 面积,决定何时更换导线 寻找接触线可.12.11
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车体补偿设备
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2.1 德国接触网参数检测技术(19)
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从上到下：接触线距受电弓中心位置、接触线高度、车辆摆动、接触线厚度
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2.1 德国接触网参数检测装备(20)
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1.1 接触网参数检测的作用(2)
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检测的方法
运用各种技术手段对接触网各个部件的参数进行在线检测，对其工作状况进 行评价 接触网检测的定义——根据接触网设备可测得的和外部可辨认的特征求出并 评价其状态
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1.1 接触网参数检测的作用(3)
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数值Fm±3σ是动态接触压力范围的有效界限，还可以由接触电阻的上升和 开始燃弧确定可接触受的动态接触压力最小值 在同样界限条件下得出的标准偏差σ用来比较弓网设计性能，通过调整接触 网和受电弓的设计参数优化运行性能 进一步改进受电弓设计，可有利于减少力的标准偏差值、抬升力的空气动力 成分、平均接触压力和动态范围。这也相应地改进了受电弓的接触性能。重要 的是：速度提高时，Fm-3σ的值不应接近于0
检测接触线位置和厚度原理图
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2.1 德国接触网参数检测技术(16)
OCS 2006.12.11
检测接触线位置和厚度原理图
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2.1 德国接触网参数检测技术(17)
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2.1 德国接触网参数检测技术(18)
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2.1 德国接触网参数检测技术(13)
测量结果的评价和评估 接触压力的极值多发生在接触网不规则的地方，比如： ——不均匀的抬升量； ——接触线安装缺陷； ——接触线的缺陷； ——单一质量块（点负荷）
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特殊的接触压力极值很可能发生在限定范围之外，可将它们视为接触网的局 部故障
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2.2 韩国接触网参数检测技术(1)
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2.2 韩国接触网参数检测技术(2)
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激光扫描系统
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2.2 韩国接触网参数检测技术(3)
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检测结果要与被测量真值相符，即误差要小 检测装置的接入不能影响被测量 测量装置要具有好的频率响应特性、高的灵敏度、快速响应能力 测量结果受非被测量的影响要小 测量装置要有好的复现性 应用的测量装置要有适合工作现场条件的能力 检测装置要安全可靠、容易维修和校准
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1.2 接触网检测的内容(1)
F4
F3 ys F3+F4
Ys K s
( F1 F3 ) ( F2 F4 ) F1 F2 F3 F4
弓线接触压力
F2 F4 F1 F2 F3 F4
Fk ( F1 F2 F3 F4 ) ms as
F1 F3 F1 F2 F3 F4
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意大利ＭＥＲＭＥＣ公司 的ＲＯＧＥＲ２０００
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2.1 德国接触网参数检测装备(20)
接触线抬升固定测量设备
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绝缘线 滑轮 传感器
接触线
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2.1 德国接触网参数检测装备(21)
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接触线的最大抬升与支持结构位置上受电弓的接触压力成正比， 根据这一结论，可以得知受电弓的运行状况
as (a1 a2 a3 a4 ) / 4
ms
——滑板的总质量
接触线位移
根据测得的力计算测量结果
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2.1 德国接触网参数检测技术(6)
OCS 2006.12.11
Faero
Faero 滑板和弓头间力的测量单元
绳索张力测量单元
测量空气动力分力对受电弓滑板的影响
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几何参数
受电弓动态包络线 接触线高度 接触线高度变化率 拉出值 跨中最大偏移值 锚段关节处两接触线水平距离、垂直距离 线岔处受电弓始触区 定位器坡度 支柱侧面限界
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接触网的几何位置以轨道平面为基准，检测设备为车载设备时，应对车 辆的晃动给予补偿 受电弓的接触或风的影响对接触线的位置会有影响
受电弓上传感器的布置
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2.1 德国接触网参数检测技术(4)
OCS 2006.12.11
测力传感器（内含加速度传感 器）及其安装
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2.1 德国接触网参数检测技术(5)
x F2
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F1+F2
F1
F1、F2、F3、F4分别为接 触线作用到滑板上导致 传感器内力的增加
供电变压器(左)及光学数据传送器
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2.1 德国接触网参数检测技术(10)
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2.1 德国接触网参数检测技术(11)
测量结果的评价和评估 弓线接触压力测量结果符合正态分布，引入统计标准：
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——算术平均值Fm
2. 接触网参数检测技术的现状
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2.1 德国接触网参数检测技术(1)
弓网接触压力测量系统
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2.1 德国接触网参数检测技术(2)
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2.1 德国接触网参数检测技术(3)
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2.2 韩国接触网参数检测技术(4)
OCS 2006.12.11
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2.3 意大利接触网参数检测技术(1)
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2.3 意大利接触网参数检测技术(2)
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Roger 1000K
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2.3 意大利接触网参数检测技术(3)
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2.1 德国接触网参数检测技术(14)
接触线几何参数及磨耗检测设备(CCD与聚光灯)
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2.1 德国接触网参数检测技术(15)
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1982年研制,只能夜 间使用 1996年改进,白天也 可以使用 2000年采用高分辨率 摄像机，能测量接触 线磨耗
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对于列车某一运行速度，在测量的抬升量中任何增加或减少，均表明有干 扰或受电弓缺陷。可能的原因为： ——空气动力Faero过高或过低，由于： 风挡调节不当或损坏； 诸如受电弓板面倾斜引起的接触滑板间接磨损。 ——静态接触压力Fstatic过高或过低，由于： 静态接触压力调节不当 由滑板引起的接触滑板质量有较大变化，例如：磨损超过允许极限。 ——动态接触压力的动态分力Fdynami过高或过低，由于： 受电弓机械部件的缺欠，比如：调节器有缺欠； 由滑板引起的接触滑板质量有较大变化，例如：磨损超过可接受极限 观察抬升可以成为对受电弓自动诊断的重要手段，可以有效地检测许多 缺陷。这种检测不能确认缺陷的真正起因
接触网拉出值智能检测方法
接触网拉出值智能检测方法摘要电力机车受电弓在规定范围内对接触线滑动接触，拉出值是影响受电弓平滑取流的关键因素。
需要对接触网拉出值的状态进行智慧化、智能化的检测。
通过信息化手段进行实时检测为拉出值的调整提供及时的调整信息。
关键词：接触网拉出值检测引言接触网是沿铁路上空架设的一条特殊形式的输电线路。
在轨道上空呈“之”字形架设，其主要功能是提高受电弓使用寿命，保证受电弓与接触线的良好接触和平滑取流。
接触线在受电弓上的运动示意图如图1受电弓、接触线运行图所示。
图1受电弓、接触线运行铁路接触网长期处于自然环境中，在风雪雨覆冰的天气以及在列车行驶过程中受电弓的冲击作用，拉出值就可能超出规定范围引发弓网故障，危及行车安全。
目前，拉出值测量工作通过人工现场测量的方式进行，这种方式工作量大，而且很难保证检测质量．因此，拉出值智能检测技术能够提供简洁、有效的验证手段。
1.接触线拉出值的确定拉出值是指定位点处接触线到受电弓滑板中心的距离，在曲线区段拉出值为：a=m+c（1）c=h×H/L（2）式中：a为接触线拉出值（单位：mm）；m为定位点处接触线到线路中心的水平距离；c为定位点处受电弓中心到线路中心的水平距离；h为外轨超高；H为接触线高度；L为轨距。
接触线的拉出值是行车安全的重要因素之一。
由式（1）和式（2）可知，根据以上公式所确定的拉出值在动态取流的情况下常拉出值发生变化情况。
采用智能检测技术可作为一种预警手段，预防行车故障发生，提高行车安全效率。
1.拉出值智能检测模块设计2.1接近传感器应用原理接近传感器是代替接触式检测式检测方法，无需接触被检测对象为目的的传感器的总称，它能检测对象的位移以及把采集信息并转化成电信号。
是广泛用于测量位移、速度、加速度的测量。
对接触网拉出值测量，难点在于需在接触网的接触线与受电弓接触下进行，目前现有传感器和匹配的处理系统体积均过大，造成很多标准传感器无法在接触网定位器上安装使用。
接触网2C检测技术概述.
Catenary-Checking Video Monitor System(CCVM)
目录
1 系统概述 2 主要功能
3 运用情况
1 系统概述
背景：接触网沿线、露天设计，状态难以监
控。 检测手段：添乘、人工巡检
2C装置：临时安装在运营的动车组、电力机
车或其他轨道车辆司机室内，用于巡视检查 接触网的技术状态，指导接触网的维修。
1 系统概述
2 主要功能
1）接触悬挂、支持装置、附加悬挂等高清图像采集；
200万像素相机，监测接触 网全景
2 主要功能
500万像素相机，监测接触 网局部关键细节
2 主要功能
2）能有效判断接触网设备有无脱落、断裂等异常情况； 3）能有效判断危及接触网供电设备安全运行的环境因素； 4）能有效判断侵入接触网限界并妨碍列车运行的障碍或异物；
数量
4套 2套 5套 5套 2套 2套 20套
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杆号+公里标+GPS：快速定位异常位置信息
GPS
2 主要功能
8）形成一杆一档的图片数据库，能对同一位置的历史巡检结果进行对
比分析。
2 主要功能
9）自带采集校准功能，工人可快速掌握图像采集要领
定位装置区域
杆号区域
2 主要功能
9）具备补光功能，可适用于隧道图像的采集
2 主要功能
10）采用B/S架构分布式设计 • 数据一次性导入，故障自动分发，网页模式，任意浏览
• 网页浏览各车间、供电段巡检情况、故障类型统计分析
• 各车间信息共享、故障模型自动建库、实现在线学习
3
运用情况
接触网参数检测技术
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OCS 2006.11.23
1. 接触网参数检测的作用及内容
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1.1 接触网参数检测的作用(1)
OCS 2006.11.23
无备用的接触网是电气化铁道重要供电设施，在高速情况下，
任何的缺陷都可能造成供电设备或机车的严重破坏，并带来巨大 损失
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数值Fm±3σ是动态接触压力范围的有效界限，还可以由接触电阻的上升和 开始燃弧确定可接触受的动态接触压力最小值 在同样界限条件下得出的标准偏差σ用来比较弓网设计性能，通过调整接触 网和受电弓的设计参数优化运行性能 进一步改进受电弓设计，可有利于减少力的标准偏差值、抬升力的空气动力 成分、平均接触压力和动态范围。这也相应地改进了受电弓的接触性能。重要 的是：速度提高时，Fm-3σ的值不应接近于0
离线 接触网电压
接触网温度
OCS 2006.11.23
检测目的
检测受电弓和接触线的脱离时间，评价弓网配合关系 检测接触网是否有电及电压高低
检测接触网的温度，寻找温度异常点
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1.2 接触网检测的内容(6)
动态参数
检测项目
弓网接触压力
OCS 2006.11.23
检测目的
检测接触线和受电弓间的接触压力，分析、研究受电弓和 接触线间的接触状态，评价弓网动态关系优劣
检测接触线位置和厚度原理图
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2.1 德国接触网参数检测技术(16)
OCS 2006.11.23
检测接触线位置和厚度原理图
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2.1 德国接触网参数检测技术(17)
接触网常用参数标准及测量计算
接触网常用参数标准及测量计算接触网常用参数标准及测量计算一、拉出值（跨中偏移值）1、技术标准160km/h及以下区段：标准值：直线区段200－300mm；曲线区段根据曲线半径不同在0－350mm之间选用。
安全值：之字值≤400mm；拉出值≤450mm。
限界值：之字值450mm；拉出值450mm。
160km/h以上区段：标准值：设计值。
安全值：设计值±30mm。
限界值：同安全值。
2、测量方法利用DJJ多功能激光接触网检测仪进行拉出值测量：受电弓滑板平面与两钢轨平面平行，检测仪与两钢轨平面平行，测量时无需考虑外轨超高，直接校准定位点在检测仪上的投影位置，此位置与检测仪中心点的距离就是拉出值。
二、导线高度1、技术标准标准值：区段的设计采用值。
安全值：标准值±100mm。
限界值：小于6500mm；任何情况下不低于该区段允许的最低值。
当隧道间距不大于1000m时，隧道内、外的接触线可取同一高度。
2、测量方法利用DJJ多功能激光接触网检测仪进行导高测量：将测量仪置于两钢轨之上与两轨面平行，利用测量仪上的观察窗校准定位点位置，测出定位点至两轨面的垂直距离即为导高。
三、导线坡度及坡变率1、技术标准标准值： 120km/h及以下区段≤3‰；120-160km/h区段≤2‰；200km/h区段≤2‰，坡度变化率不大于1‰；200-250km/h区段≤1‰，坡度变化率不大于1‰。
安全值：120km/h及以下区段≤5‰；120-160km/h区段≤4‰。
其他同标准值。
限界值：120km/h及以下区段≤8‰；120-200km/h区段≤5‰；200km/h及以上区段同安全值。
160km/h及以上区段，定位点两侧第一根吊弦处接触线高度应相等，相对该定位点的接触线高度允许误差±10mm，但不得出现V字型。
2、测量与计算方法定位点A与定位点B之间的坡度测量：1、测出A点的导高h a；2、测出B点的导高h b；3、测出或计算出A、B之间的距离H；4、计算出A、B两点之间的导线坡度P ab＝（h b －h a）/H×1000‰；5、将P ab记入定位点B的导线坡度P b，即P ab＝P b。
接触网检测技术概论
1.3 弓网受流系统的基本条件
保证功率传输的可靠性 受流系统的运行安全性 良好的受流质量 保证受流系统的使用寿命 减少对周围环境的影响
6
1.4 接触网的基本组成
• 架空接触网系统：承力索、接触 线、回流线、防雷线、馈电线和 加强线
• 基础、支持结构以及夹持、支撑、 调整和绝缘接触线和其它带电体 的部件
（7）张力补偿器
21
4.2 腕臂结构的检测内容
（1）腕臂结构中零部件的状态 （2）定位拉线的状态 （3）平腕臂、斜腕臂、定位管、防风支撑等杆件
的位置和状态。 （4）腕臂绝缘子的状态 （5）隧道立柱和硬横跨立柱
22
4.3 附加导线的检测内容 （1）AF线的状态 （2）PW线的状态 （3）回流线的状态。
• 接触线高度:接触线距轨面的高度。
40
便携式测量装置
（1）测杆 （2）接触网激光测量仪＋轨道尺
41
接触线拉出值和高度非接触检测之一线阵摄像机图 像处理法
非接触测量方式
线阵摄像机三角形测量法
42
非接触式测量原理： 利用线阵摄像机三角形测量技术实现。 使用四台线阵摄像机，对接触线进行扑捉成像，根据接
28
5.4 高速运动检测
车载检测设备，如1C、2C、3C等，为等速运 行检测，
（1）检测设备（传感器）适合高速运行条件 （2）电磁兼容问题 （3）定标定位问题
29
第6章 接触网检测的几项关键技术或条件 5.1 电磁兼容问题 5.2 高压侧检测电源问题 5.3测量信号的高低压侧传输问题 5.4 定标定位问题
• 安装在线路接触网支持装置上的 开关机构、监视和保护设备
7
第2章 接触网检测技术的发展 2.1 国外主要国家接触网检测的重点 2.2 我国接触网检测技术的发展 2.3 接触网检测技术的发展趋势
接触网6C检测技术PPT精选文档
装置包括高清摄像机、照明设备、图像处理设备等
1.检测方式：装置采用高清摄像机在动车组上记录 行车沿线接触网设施 全景，对接触网的关键区域 进行采集并能输出高清图片。
接触网6C检测技术
关长喜
近期的接触网相关信息
杭州地铁1号线
钱塘江靠近江 陵路站防淹门下方 的接触网安装可断 开装置。列车受电 弓摩擦导致接触线 从汇流排中脱落， 引起短路、跳闸。 供电中断48min。
113名乘客被紧急疏散至江陵路站，共有25列车受到事故影响。
近期的接触网相关信息
京沪高铁
2013年6月18日晚7点49分，距南 京南站约15km处的仙林附近，温州开 往徐州的D5432列车因故障趴窝，虽然 离南京南站只有5min距离，但随后的 救援却花了3个多小时。
4C：CCHM
接触网悬挂状态检测监测装置
High-precision CatenaryChecking Monitor Device
安装在接触网作业车或专用车辆上，周 期性地对接触网悬挂系统的零部件及接 触网几何参数，特别是腕臂区域的零部 件进行高分辨率成像检测，在检测数据 的自动识别与分析的基础上，形成维修 建议，指导接触网检修。
技术诊断的理论体系
状态识别与诊断决策
久病成良医 良医疗病，病万变药亦万变 良医者，常治无病之病，故无病 望闻问切四字，诚为医之纲领
什么是6C?
高速铁路供电安 全检测监测系统 (6C 系统)总体技术 规范
铁总运 [2012]136号文件
1C： CPCM 高速弓网综合检测装置 Comprehensive Pantograph and Catenary Monitor Device
6C：CCGM
接触网及供电设备地面监测装置
地铁接触网状态检测技术浅析
地铁接触网状态检测技术浅析摘要：随着我国地铁事业的发展，列车速度的加快，地铁接触网检测技术也随之被广泛应用。
接触网检测技术是地铁运行中的重要措施之一，目的在于保证列车安全行驶。
接触网检测项目主要包括几何参数测量，离线检测，网压检测，弓网接触压力检测，弓网冲击检测等等。
本文介绍了各种接触网检测方式，指出利弊，并提出各项检测方式中存在的问题和需要注意的地方。
关键词：接触网检测，检测方式，动态测量，检测车1引言地铁接触网是其构成中的重要部分。
接触网是供电设备，它的主要作用是为列车提供电能与动力，不仅要保证向列车正常提供电流，还要保证接触悬挂能稳固的处在规定空间的位置上。
因为受电弓有一定宽度，而且列车速度很快，如果参数发生变化，就可能发生接触网和受电弓的故障。
如果收到外部的作用影响，发生过热的情况，就有可能中断供电，导致列车停止运行。
因此需要随时对接触网进行检测，检修与维护，才能够保证它处于正常状态，正常供电，正常为列车提供动力。
2 接触网测量方式因为接触网跨距弹性不均匀，受电弓的惯性力等因素影响，受电弓与接触线会有离线现象发生。
接触网检测包括测量“接触网几何参数”（接触线高度，接触线高度差，拉出值，等等）和“硬点”（列车高速运行时受电弓在垂直方向的振动和冲击值），掌握接触网状态，以便及时检修，维护设备，而保证地铁供电系统的正常工作，保证地铁道路安全运营。
测量地铁接触网，不同时期产生了不同的测量方法。
主要有静态测量，接触式检测方式，非接触式激光雷达扫描测量法，非接触式图像测量法，地铁网轨检测车。
2.1 静态测量静态测量就是测量地铁接触网接触悬挂各个部位的静态尺寸，主要是测量“接触线高度”，“抬升值”以及“之字值”，静态检测可以检验出接触网是否按照设计要求设计，是否完全符合设计标准。
静态测量的局限性就在于: 静态测量只能够反映接触网的静态位置。
而接触网安装使用后，经过一定的时间，要检查它的几何尺寸是否符合了设计给出的数据标准。
接触网6C检测技术
诊断
从医学角度对人的精神和体质状态作出判断。
诊断的步骤大致为： ①收集资料。通过询问就诊者的主观感受症状采集病史资料。另外，体征、 体格检查、实验检查、影像检查（X射线，超声波和核素等）、心电图、脑电 图、肌电图、视网膜电图描记、内窥镜检查、病理检查、功能检查、试验治 疗、手术探查等资料均对诊断有一定作用； ②评价资料。对收集的资料，首先要估计其真实性和准确性，然后辨别其反 映的是正常还是异常。若属异常，再进一步评价诊断价值； ③分析推理判断。即在评价资料的基础上进行综合、分析、联想、推理，然 后作出结论。
在综合检测列车安装的车载式接触 网检测设备， 随 着综合检测列车在
高速铁路上巡回检测运行，对高速 铁路接触网的参数和状态、 高速弓VM 接触网安全巡检装置 Catenary-Checking Video
Monitor Device
在运营动车组上临时安装的检测设 备， 对接触网的状 态进行检测，统
I2:排除可 能影响功能 的故障
I3:排除各 种检测所发 现的故障
➢结构部件免维修是前提 ➢技术诊断是状态修的基础
接触网的技术诊断
在尽可能不影响列车运行的条件下，用度量或察看外观的方式，弄清并评 价接触网设备的运行状态称为接触网的技术诊断。
技术诊断的目的在于减少维修次数，避免无效修理和盲目修理，并能在充 分利用接触网设备的剩余寿命、减少对运营干扰的前提下，选择适宜的时间对 接触网进行修理。
关长喜
近期的接触网相关信息
杭州地铁1号线
钱塘江靠近江 陵路站防淹门下方 的接触网安装可断 开装置。列车受电 弓摩擦导致接触线 从汇流排中脱落， 引起短路、跳闸。 供电中断48min。
113名乘客被紧急疏散至江陵路站，共有25列车受到事故影响。
基于机器视觉的接触网几何参数检测方法
基于机器视觉的接触网几何参数检测方法王延良;游诚曦;刘宝轩【摘要】提出了一种基于机器视觉技术的接触网几何参数检测方法。
检测过程中，通过线阵相机对锚段关节、支柱等关键零部件的识别，实现检测数据精确定位，同时采用振动补偿技术消除由检测车体振动所造成的检测误差。
检测结果表明，该方法能够有效地提高接触网动态几何参数检测精度，具有实际意义。
%A method is proposed based on machine vision technology for catenary geometricalpa-rameters detection.The test data precise positioning is realized by the identification of the ancho-ring section,pillars and other key components.And errors caused by the detector body vibration are eliminated by vibration compensation technology.Results show that this method can effective-ly improve the dynamic geometry detection accuracy.【期刊名称】《兰州交通大学学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P192-195,200)【关键词】机器视觉;线阵CCD相机;接触网几何参数;检测【作者】王延良;游诚曦;刘宝轩【作者单位】广州铁路集团公司供电处，广东广州 510088;广州铁路集团公司供电处，广东广州 510088;西南交通大学电气工程学院，四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TP391接触网是与电气化铁路安全运营直接相关的架空设备，沿线架设且无备用，工作环境恶劣,接触网故障在电气化铁路设备故障中所占的比例很大.发现并解决接触网中存在的安全隐患，对于保障电力机车正常运行，避免重大事故发生具有重要意义.接触网检测包括接触网几何参数和动力学参数的检测.接触网几何参数主要有导高、拉出值、定位管坡度、线岔和接触线磨耗等，是评估受流性能优劣的重要指标[1-2].接触网几何参数检测对于指导现场维护，保障机车安全运营起到了不可替代的作用.德国接触网检测技术偏重于对接触压力与硬点检测,能够实现动力学参数准确测量,对弓网接触状况做出评判;但对拉出值检测结果误差较大、定位管坡度不能检测[3-4].国内对于接触网几何参数检测，先前主要采用人工巡视方法；目前大多采用车载在线测试等接触式检测方法实现接触网几何参数的巡查、检测，检测效率较低.文献[5]研制出一种便携式接触网几何参数激光测量仪，能够实现对接触网静态几何参数测量；但测量周期较长，无法短时间内完成整条检测线路接触网几何参数测量.针对上述检测技术现状，本文提出了一种基于机器视觉技术的检测方法，采用线阵相机对拉出值、导高和定位管坡度等接触网几何参数进行实时、动态和非接触检测.检测结果表明，该方法能够有效实现对拉出值和定位管坡度等几何参数精确检测，同时较文献[5]方法比，大大提高了检测速度.基于机器视觉的检测设备对接触网几何参数的检测原理如图1所示.图1中K1,K2,K3和K4为采用加拿大DALSA生产的S系列线阵CCD扫描相机，其线阵相机频率为2 kHz，线率为2 048像素，点阵大小为0.014 mm，动态检测过程中实现不大于15 mm等间距检测数据采样.线阵相机K1与K2，K3与K4两组分别构成对一个目标的捕获识别系统，通过三角测量法，获取接触网特征位置，并以灰度值形态呈现，再借助图像识别、分析和处理等技术，将相机获取的灰度值还原为目标成像所对应的位置坐标，从而实现接触网几何参数的非接触式检测.图1中，S1,S2和S3为大功率红外激光光源，便于夜间检测目标的捕获，通过增加镜头前面的滤光片，能够有效改变检测目标与背景的对比度，利于目标提取.检测装置安装于检测车车顶，相机安装角度及其距车顶中心线距离，根据被检测线路(地铁、普铁)不同而不同.无强太阳光直射情况下，由左、右两台线阵相机即可完成对被检测目标几何参数测量，为避免太阳光直射干扰，采用4台线阵相机两两对称安装方式实现对检测目标的检测.左、右两线阵相机检测几何参数原理如图2所示.图2中，左相机安装角度为α1，焦距f1；右相机安装角度为α2，焦距f2；左相机中心线与其成像面交点为C1，右相机中心线与其成像面交点为C2.两相机距离d，角Sl-Ol-xl负轴角度为β1，角Sr-Or-xr负轴角度为β2；到目标距离x即为初始拉出值，y即为初始导高值.左相机成像点Sl到其成像面中心点C1距离为l1；右相机成像点Sr到其成像面中心点C2距离为l2.借助机器视觉技术分析可得左相机成像点Sl在左相机成像面中位置，从而可得左相机成像点Sl到其成像面中心点C1距离l1;同理可得l2.由几何关系可知：由三角形对顶角及角间关系可得由边角关系可得从而计算得到拉出值初始值x、接触线初始导高y：同样，基于上述原理，可实现对定位管坡度、线岔和接触线磨耗等其他接触网几何参数的检测.接触网检测系统主要由车顶设备、车内设备和车底设备三部分组成.车顶设备主要由基于机器视觉的非接触式检测设备、弓网图像监控设备等组成；车内设备主要由中央主机系统、客户端和数据库等组成；车底设备主要由速度传感器、速度处理模块以及振动补偿设备组成，系统结构如图3所示.图3中，基于机器视觉的非接触式检测系统用于接触网几何参数的在线检测，检测数据结果与弓网监控录像采用高速字幕合成技术进行实时字幕合成叠加，输出到显示器，图文并茂，便于观察，同时将检测结果准确定位，便于指导现场维护. 运行中的车体是具有弹簧悬挂装置的多自由度振动系统[6-7].轨道存在的各种波长的随机不平顺激扰，车辆启动、制动和过弯道等都会引起车体振动，动态检测过程中，车体振动必然会对接触网几何参数检测结果带来误差;因此，需要构建车体补偿系统对检测结果进行修正.2.1 检测数据定位传统接触网检测数据定位采用轮径定位方式，由于轨道检测车行进过程中轮轨间存在空转和滑行现象[8]，造成定位数据存在累计误差，随着检测距离的增加该误差值越来越大.基于机器视觉的接触网几何参数检测系统，在对接触网几何参数在线检测的同时，能够对接触网沿线特征点如定位管、腕臂、锚段和线岔等沿线辅助定位信息实时识别(定位管识别效果如图4所示)，结合轨道移频信号与LKJ信号相结合的方式，在接触网定位管及轨道绝缘节处消除累计误差，从而实现检测数据的实时同步定位，极大程度地提高了接触网检测定位精度.2.2 车体振动与补偿接触网检测车体振动会对接触网几何参数检测结果带来误差，在曲线或缓和曲线区段，车体振动对接触网几何参数检测结果带来的误差则更加明显，图5为检测车体在曲线区段运行图.在接触网检测车底安装检测惯性包、激光摄像式传感器和加速度传感器(如图6所示)，能够对车体横摆振动和侧滚振动进行振动补偿，消除由此造成的检测误差.其中，检测惯性包封装有加速度传感器、倾角仪和陀螺仪等各类传感器，其补偿原理与机器视觉检测原理相同.图7为振动补偿装置安装图.激光摄像传感器安装于检测车底，成一定角度拍摄各自相邻侧钢轨.静态时，对拍摄的钢轨图像进行数字图像处理和轨距特征点提取，计算此时相机距离各自相邻侧钢轨轨距点的水平距离和垂直距离，并将此时的水平距离和垂直距离作为静态定标量;动态检测时，通过实时提取钢轨轨距点的方法，得到任意时刻相机位置相对于轨距点的水平和垂直偏移量.动态水平(垂直)偏移量和静态水平(垂直)定标量的差值，即为车体运行时相对于静态定标位置的水平(垂直)偏移量.利用振动补偿系统，对检测结果进行修正，有效地减少了由车体振动带来的测量误差，提高了接触网几何参数检测精度.基于机器视觉技术，构建接触网几何参数检测系统，将该检测系统安装于接触网检测车上，采用该检测系统对津秦客专线路接触网几何参数进行试验检测.检测车速为100 km/h，数据处理软件界面如图8所示.检测过程中，采用机器视觉技术与接触式检测方法，同步实时在线对试验线路进行检测.检测数据同步输入至上位机，数据显示如图9所示.将两种检测方式下测量得到的平行线距离、关节接触线高差、线岔和锚段关节线间距、跨距高差等参数采用相同数据处理方法，分别统计其检测误差，如表1所示.同时该检测方法实现了对于定位器坡度的定性检测，即能够明确判定其是否工作在正常范围1/10～1/5内.由表1可知，采用基于机器视觉测量方法，接触网主要几何参数测量误差明显小于接触式测量方式，验证了该方法的准确性.将机器视觉技术用于接触网几何参数检测中，替代接触式检测方式，能够对接触网几何参数实现快速而精确的检测.借助对接触网特征点的识别，提高了检测数据定位精度；采用振动补偿技术，消除了检测车体振动对检测结果造成的影响.检测结果表明，该方法能够有效地减小接触网几何参数测量误差，提高检测精度.【相关文献】[1]何华武.高速铁路运行安全检测监测与监控技术[J].中国铁路,2013(3):1-7.[2]段汝娇,赵伟,黄松岭,等.基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法[J].中国铁道科学,2011,32(4):82-87.[3]Yu J,Wu M L.Development of a detection system for the catenary vibration monitoring[C]// 2011 International Conference of Information Technology,Computer Engineering and Management Sciences.Nanjing:IEEE Press,2011,1:76-79.[4]牛大鹏.非接触式接触网几何参数检测系统研究[D].成都:西南交通大学,2008.[5]陈忠斌,周燕芳,韦宝泉.便携式接触网几何参数激光测量仪的研制[J].传感器与微系统,2013,32(4):103-105.[6]刘涛.接触网几何参数振动补偿系统研究[D].成都:西南交通大学,2008.[7]占栋,于龙,肖建,等.基于计算机视觉的接触轨检测车振动补偿方法及应用[J].铁道学报,2013,35(1):25-30.[8]占栋,陈唐龙.基于线阵相机的接触轨几何参数动态检测系统[J].现代城市轨道交通,2012(1):41-43.。
高速铁路接触网检测技术分析
⾼速铁路接触⽹检测技术分析2019-07-02摘要：⾼速铁路接触⽹是铁路运输中不可缺少的组成部分，随着⾼速铁路规模的逐渐扩⼤，接触⽹对检测技术有⼀定的要求，⽬的是保障⾼速铁路的安全运⾏，进⽽提⾼铁路运输的效率。
⽂章探讨了⾼速铁路接触⽹的检测技术。
关键词：⾼速铁路；接触⽹；检测技术；铁路运输；运输效率⽂献标识码：A中图分类号：U238 ⽂章编号：1009-2374（2017）03-0110-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.03.048⾼速铁路接触⽹在使⽤的过程中，是处于⼒与电⼒共同作⽤下的，接触⽹最容易发⽣的是机械与电⽓烧伤故障，增加了接触⽹的运⾏风险，导致⾼速铁路不能正常的运营，直接产⽣了安全威胁。
为了提升⾼速铁路接触⽹的运⾏效率，采取检测技术，促使检测技术渗透到接触⽹的运营中，把控接触⽹的实践过程，最主要的是通过检测技术，监控⾼速铁路中的接触⽹性能，避免接触⽹发⽣安全或性能问题。
⾼速铁路接触⽹的检测技术，需要遵循⾼安全、⾼响应的要求，落实全⾯的检测技术，保证⾼速铁路接触⽹的有效运⾏。
1 ⾼速铁路接触⽹检测技术分析⾼速铁路接触⽹检测技术采⽤了微型计算机控制，配合先进检测、试验检测的⽅法，监控接触⽹的运⾏状态，确保接触⽹能够向⾼速铁路安全供电。
接触⽹检测使⽤的试验设备，直接安装在检测车内，利⽤车顶受电⼸的感应器，配合监视装置，将接触⽹的检测信号输⼊到列车的微机系统内，实⾏数据处理，输出设备会将最终的检测信息打印出来，⽅便结果分析。
检测技术具有⾃动化、数字化的特征，直接提⾼了⾼速铁路接触⽹的运⾏⽔平，采⽤检测技术，规范好⾼速铁路接触⽹的运⾏环境，避免发⽣检测上的问题，促使检测技术在接触⽹中可以发挥有效的作⽤，完善接触⽹的运⾏过程。
本⽂主要分析⾼速铁路接触⽹检测技术的相关装置。
1.1 检测接触线拉出值接触线的拉出值，检测时模拟车顶受电⼸滑板的⼯作范围，安装好检测器，检测器不能直接与接触线连接，需要借助电磁感应，检测拉出值的数据，微电⼦接近接触线时，就会有感应电流，输出电压信号，此类检查装置，不会受到环境因素的⼲扰，检测器每隔20mm，逐步安装在受电⼸中⼼的两侧位置，将距离中⼼的第10个检测器，信息代码传送到微型计算机，在变换处理的条件下，就能获取最终接触线的拉出值，结果为200。