近年来“弓网事故”已经成为影响国内城铁运营秩序和运营安全的重要问题之一。实时的监测“受电弓状态”及“接触网状态”,能够有效保证运营安全,提高运营水平。
简单的说,传统综合检测车上的“弓网检测”是间断性的检查,得到的数据是“静态数据”;运营车辆的“弓网监测”是实时持续的检查,得到的数据是“在线数据”。显然运营车辆的“在线数据”对于提高线路运营水平更有实际应用意义。
传统的“弓网检测”主要是通过网轨综合检测车来对弓网系统进行检测,原理是基于传感器的接触式与非接触式相结合的手段来获得间接数据。检测车每隔一定时间才进入正线检测一次,同时因为检测环境(弓网关系、轮轨关系)的原因,难以及时发现接触网以及弓网关系存在的故障或隐患。检测车得到的数据是一种非实时的“静态数据”,与实际运营车辆产生的运营中的弓网数据存在较大差异,且不能检测出弓网燃弧等需要弓网载流条件下的各类动态参数。
针对北京地铁6号线电动客车运营过程中受电弓事故时有发生的情况,通过在6号线西延线电动客车上加装的弓网监测系统,可以在线实时的监测运营车辆受电弓状态及线路的接触网状态、受电弓状态、弓网关系状态。同时,通过地面中心下载并分析弓网关系数据,做出早期的预防措施。
接触网几何参数的监测采用双目视觉原理,通过接触线在CCD靶面的位置,来计算接触网的空间水平位置和垂直位置经过质心法和亚像素等图像算法提高边缘的查找定位效果,达到标定后的高准确性。标定范围覆盖了整个拉出值、导高分布的矩形区域。
考虑到车体震动、晃动带来的测量误差,在电动客车车下加装车体震动补偿模块。
接触线磨耗采用光截测量原理,通过左右两侧各一个2D传感器,对接触线轮廓进行扫描,扫描范围覆盖整个拉出值范围。
受电弓类的参数在实施检测时需要利用专门的相机来实施,从而获取高清的成像效果。在应用不同类型的分析算法过程中,需要对以下几种参数实施计算和识别,其中包括滑板磨耗情况、受电弓运行姿态参数以及受电弓几何形态参数。在实施高清拍摄并成像时,需要利用可见光源来实施,防止其对乘客造成不良影响。
动态拍摄滑板标识条,通过识别标识条的图像形态特征,可以定位到受电弓滑板的相对位置,得到受电弓的振动轨迹。
结合图像标定,计算出受电弓滑板振动产生时的位移量ΔL,由相机的固定行频得到振动时间。根据公式ΔL=at*t/2(a为加速度,t为产生时间),已知ΔL和t,在t足够短的时间内,可以认为加速度是恒定的,进而通过方程求得振动加速度a,再根据加速度与压力标定后的相对关系,求得接触网的动态压力。
在对比燃弧弧光光谱和太阳光过程中,主要应用以下两种检测手段,第一种是323-329nm的日盲紫外监测方式,第二种是220~225nm日盲紫外监测方式,在监测弧光过程中能够防止受到阳光的影响。在对弧日盲紫外光子实施汇聚时,主要应用的是日盲紫外镜头。相应的仪器设备在出现电信号后需要实施相应的处理,从而传输到处理单元当中。
在监测弓网温度过程中,主要应用热红外成像仪来实施,从而在高速条件下能够花费短时间来实施监测,防止因拖影影响监测效果。
通过算法识别,提取图像中受电弓滑板和接触线的位置,再通过接触线和滑板的交叉点来确定其相对位置。
记录弓网运行视频,通过CPU单元直接保存至硬盘。
系统包括车载部分和地面数据中心组成。
车载部分分为接触网监测模块和受电弓及弓网关系监测模块。
接触网监测部分分为车顶监测单元、车内处理单元、车底补偿单元。
受电弓及弓网关系监测部分又可分为车顶监测单元、车内处理单元。
接触网监测模块和弓网关系监测模块分别设置有车顶监测单元和车内处理单元。车顶监测单元单元主要安装相机等信息等信息采集设备,将采集到的数据通过千兆网传输给车内处理单元。车内处理单元完成算法识别后,将所有数据分类汇总进行存储。车内处理单元还包括了TCMS通信(故障上报以及定位数据获取)、故障实时报警等功能。
接触网监测模块中的车底补偿单元是通过振动监测模块,测量车体相对钢轨的偏移量,可以补偿测量的接触网几何参数值。
一般安装于DCC,采用标准工业机柜,内置数据服务器以及操作终端。服务器内运行专家分析系统,对线路弓网状态进行长期跟踪与预测。
基于城铁运营车辆的在线弓网监测系统可以在车辆载客运营中获取弓网的各种数据,同时监测环境更真实、监测频次更高。
监测系统采用了非接触测量,不和受电弓发生任何接触,保证了安装监测设备列车的弓网关系和非安装监测设备的列车的弓网关系一致性。
通过地面分析系统得出的数据,可以有效的预判弓网状态,避免事故的发生,符合“预测修”的发展理念,兼有节约线路检修天窗点、节约跟车人员等众多优点。
北京地铁6号线西延线在运营车辆上安装的弓网监测系统给全国的轨道交通弓网监测方式带来一种全新的解决方案,具有一定的示范性效应。
摘要：本文介绍了北京地铁6号线西延线车辆的在线弓网监测系统的原理和应用情况。该系统用于实时在线监测车辆受电弓状态及线路的接触网状态,并通过地面数据中心对采集的数据进行分析,从而对弓网关系和弓网受流可靠性进行安全评估,有效的提升北京地铁6号线车辆的运营质量。
关键词：在线监测,受电弓状态,接触网状态,弓网关系
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[2] 董昭德,于万聚.新型接触网检测车[J].铁路现代化,1998(1)
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