受電弓動態(tài)檢測方法研究

杜高峰　伍川輝

摘 要 對監(jiān)測最高運行速度在80 km/h～300 km/h之間的機車、動車組的受電弓動態(tài)性能檢測方法研究，具體包括弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力、硬點、沖擊檢測，接觸線動態(tài)高度和離線火花的檢測，以及弓網(wǎng)工作狀態(tài)圖像監(jiān)視等功能。

關鍵詞 受電弓；動態(tài)監(jiān)測

中圖分類號：U225 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）16-0069-01

機車受電弓是電氣化鐵路電力從接觸網(wǎng)上受取電流的裝置，受電弓在線路上運行狀態(tài)的好壞直接影響到列車的安全運行，其故障甚至可能造成運輸中斷。隨著高速鐵路的飛速發(fā)展，對受電弓的可靠運行提出了更高的要求，實現(xiàn)機車對受電弓的動態(tài)實時檢測具有重大意義。

1 動態(tài)檢測系統(tǒng)高壓部分

高壓端包含振動加速度傳感器，力傳感器，數(shù)據(jù)采集器，無線路由器，電池等，只要負責采集弓網(wǎng)接觸力和硬點監(jiān)測數(shù)據(jù)，所有傳感器和設備都安裝固定在受電弓支架上，處于等電位，不與車頂面接觸（大地）。數(shù)據(jù)采集器上電自動采集并保存在隨機的存儲卡中，數(shù)據(jù)采集器通過與無線路由器的連接，將實時數(shù)據(jù)傳送到車內(nèi)的測試工作站并且能實時顯示。高壓端部分設備采用電池供電。

1.1 弓網(wǎng)動態(tài)接觸力檢測方案

動態(tài)接觸力的測試方案采用四個加裝力傳感器的方式，即在受電弓碳滑板與其支撐之間加入力傳感器，每根碳滑板的兩端都需要安裝力傳感器，碳滑板上所承受的弓網(wǎng)之間的垂向力，即接觸力，全部通過傳感器支撐。傳感器只感應垂直方向上的力。2 動態(tài)檢測系統(tǒng)低壓端部分

壓端部分由紫外相機，工業(yè)相機，視頻采集卡，測試工作站構成。紫外相機和工業(yè)相機都安裝在車輛頂面，實時監(jiān)測受電弓的電弧和動態(tài)高度，通過專用數(shù)據(jù)線連接至安裝在測試工作站上的視頻采集卡，測試工作站放置在車輛客室內(nèi)，同時接收高壓端數(shù)據(jù)采集器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)和視頻采集卡接收到的視頻信息，以及從車輛系統(tǒng)中接引的速度信號，公里標等信息。

1）電弧檢測方案。弓網(wǎng)之間的電弧，由接觸網(wǎng)的銅材料輻射出。對于銅和銅合金接觸線，輻射波長范圍為220 nm～225 nm或323 nm～329 nm，兩個波長范圍均位于紫外光區(qū)域。因而可采用紫外相機對弓網(wǎng)的接觸點進行實時監(jiān)測錄像，再通過視頻圖像處理得到電弧反生的時間、地點、持續(xù)時間、強度等信息。紫外相機相比可見光相機對于紫外區(qū)域的光波具有更高的靈敏度。相機安裝在車輛的車頂面，相機的空間大小不超過車輛的運動限界，相機的可視范圍包含受電弓的最低工作高度到最高工作高度。

2）動態(tài)高度檢測方案。受電弓動態(tài)高度的檢測先通過工業(yè)攝像機實時監(jiān)測受電弓的工作狀態(tài)，再通過視頻圖像處理方法識別受電弓在每一幀是弓的高度，攝像機的視野范圍包括受電弓的最小工作高度和最大工作高度。攝像機具備紅外自動補光功能，以滿足測試系統(tǒng)在晚上或在隧道中都能正?？梢?。

3 系統(tǒng)總設計

測試系統(tǒng)的總體結構如圖2所示，測試系統(tǒng)分為高壓端和低壓短兩個部分。

該檢測方法實現(xiàn)了受電弓動態(tài)運行時所需要檢測的電弧，動態(tài)高度，接觸力，硬點，沖擊振動，受電弓運行限界等項目，囊括相關標準要求的動態(tài)性能測試項點要求。

采用高清的紫外相機和監(jiān)控攝像機，能辨識2 ms以上的電弧和±2 mm的工作高度波動，采用高精度的力傳感器和加速度傳感器，具有千分之一的精度等級，能分辨0.02N的接觸力

變化。

4 結束語

該受電弓動態(tài)檢測方法分高壓端和低壓端，對受電弓和機車運行無影響特點。該檢測方法能夠檢測受電弓運行時所需要檢測的電弧，動態(tài)高度，接觸力，硬點，沖擊振動，受電弓運行限界等項目。

參考文獻

[1]劉芳，王黎.受電弓與接觸網(wǎng)間的接觸壓力檢測研究[J].電力機車與城軌車輛，2006，11（20）：19-21.

[2]李豐良，李敏.接觸網(wǎng)的硬點檢測[A].中國鐵道學會電氣化委員會2006年學術會議論文集，2006：234-236.

[3]許玉清，朱賀棟.電力機車受電弓動態(tài)監(jiān)控的研究[J].機車電傳動，2004，5（10）：67-68.

[4]劉波.電力機車弓網(wǎng)離線電弧檢測裝置[D].西南交通大學，2002.

[5]李宗智.受電弓動態(tài)監(jiān)控裝置的研究[D].西南交通大學，2002.endprint