李宏科

(鄭州鐵路局鄭州供電段鄭州檢測車間,河南 鄭州 450000)

接觸網(wǎng)電連接線夾溫度監(jiān)控裝置的研制

李宏科

(鄭州鐵路局鄭州供電段鄭州檢測車間,河南 鄭州 450000)

近年來,我國的交通建設(shè)取得了飛速發(fā)展,電氣化鐵路的建設(shè)成果也是日益增長,為了保障客運(yùn)安全,供電系統(tǒng)正面臨挑戰(zhàn).電氣化鐵路的供電網(wǎng)絡(luò)每天在極其復(fù)雜和特殊的場景里進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),巨大的牽引力、極高的瞬間電壓、多變的電流運(yùn)轉(zhuǎn)速度這些都對電氣化鐵路的供電系統(tǒng)產(chǎn)生了許多不利的影響,從而在電力運(yùn)輸?shù)倪^程中,易造成安全事故和運(yùn)行故障.為此本文提出了一種全新的電連接線夾溫度監(jiān)控措施,從而實(shí)時的對電網(wǎng)連接處的溫度情況進(jìn)行觀察和數(shù)據(jù)收集,并且在第一時間對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納分析,一旦發(fā)生異常情況,可以第一時間進(jìn)行斷電搶修,在最短的時間內(nèi)將事故和故障扼殺在萌芽之中,確保工作人員的人身安全和電氣化鐵路客運(yùn)列車的順利運(yùn)行.

接觸網(wǎng);電連接線夾;發(fā)熱;溫度監(jiān)控

在電氣化鐵路的接觸網(wǎng)中,每一個聯(lián)結(jié)點(diǎn)都是由各種導(dǎo)線和電連接線夾連接起來的.因?yàn)榻佑|網(wǎng)所處的運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜,電氣化列車行駛的速度又極快,就會在運(yùn)行一段時間以后導(dǎo)致連接處的螺絲松動,進(jìn)而造成電連接線夾短路,從而發(fā)生溫度過高、熔斷以及部分區(qū)域斷電等情況,為了解決這種問題,我們在現(xiàn)有條件下,大部分都是依靠專職人員不停的在沿線巡邏,或者是利用望遠(yuǎn)鏡來監(jiān)測安裝在接口處的測溫片或者變色漆來確定有沒有哪個區(qū)域的溫度過高,這種由人眼進(jìn)行監(jiān)測的方法很容易出現(xiàn)一些誤差.本文就立足于接觸網(wǎng)的實(shí)際情況,對溫度監(jiān)控裝置進(jìn)行了創(chuàng)新,極大程度的提高了監(jiān)測準(zhǔn)確度,能夠及時的發(fā)現(xiàn)電連接線夾的溫度變化,可以有效的防止電氣燒傷以及斷電事故,從而確保電氣化鐵路的接觸網(wǎng)能夠順利、高效的正常運(yùn)行.

1 接觸網(wǎng)的相關(guān)概念

1.1 定義

接觸網(wǎng)就是指呈之字形軌架設(shè)在電氣化鐵路的鋼軌之上的一種耐高壓耐高溫的輸電線路.電氣化鐵路的主要動力來源就是接觸網(wǎng),它可以通過軌道向行駛的電氣化列車提供電力資源,它主要包括接觸懸掛、支撐部分、定位系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)和路基等幾部分,其中接觸懸掛可以分成許多類型,基本上我們會按照結(jié)構(gòu)的差別,把接觸懸掛分為簡單接觸懸掛和鏈條式懸掛,鏈條式懸掛主要是依靠一條吊索將接觸網(wǎng)連接在牽引裝置上,牽引裝置的另一頭則連接在支柱和其余裝置上,這樣就能夠在不建設(shè)過多支柱的條件下,將接觸網(wǎng)懸掛起來,需要改動接觸網(wǎng)在該段區(qū)域內(nèi)的距軌長度,我們可以將吊索的程度進(jìn)行調(diào)整,從而達(dá)到目的.

1.2 作用及要求

第一,想要在面對各種極端天氣情況時,使接觸網(wǎng)依然能夠承受住電氣化列車的極限速度,并且確保對電氣化列車的正常供能,就需要接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)必須相當(dāng)穩(wěn)定且能夠承受一定的彈性形變.

第二,為了在安裝后能夠順利的進(jìn)行檢修,而不是出現(xiàn)問題就只能大規(guī)模重建,就需要選用一些能夠進(jìn)行更換的零件,另外零件還需要有極高的物理強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性,從而確保接觸網(wǎng)能夠使用很長一段時間.

第三,接觸網(wǎng)里面?zhèn)魉偷氖菐O高壓的電流,一旦發(fā)生漏電后果不堪設(shè)想,所以在選擇導(dǎo)線的時候,一定要確保外層絕緣層對地絕緣性能好,從而保證安全.

第四,在設(shè)計(jì)初期就應(yīng)該意識到,接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越簡單,在后期修整的時候就更容易,在出現(xiàn)質(zhì)量問題和意外情況的時候,才能在第一時間進(jìn)行搶修,并且及時的恢復(fù)供電,維持電氣化列車順利運(yùn)行.

第五,由于接觸網(wǎng)面積大,又很容易破損,我們在選材的時候就要考慮到后續(xù)成本,特別是一些有色貴金屬和鋼材的消耗,一定要盡可能降到最低.

2 研究目標(biāo)

為了確保電氣化鐵路的順利建成,為了解決接觸網(wǎng)連接處的松動、脫落、熔斷以及開裂等問題,我們進(jìn)行過許多次嘗試,但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果都不太理想,一般都存在著不可忽視的缺陷,并不能真正的投入到電氣化鐵路的應(yīng)用當(dāng)中去.所以,如何研發(fā)出屬于我們國家特有的、高科技的接觸網(wǎng)溫度檢測系統(tǒng)至關(guān)重要,對于這套系統(tǒng),我們提出了以下要求.第一,具有高度精確的數(shù)據(jù)提取能力.只有在工作中能夠及時收集到溫度的準(zhǔn)確變化,工作人員才能從中發(fā)現(xiàn)問題,將接觸網(wǎng)連接處的溫度變化控制在安全范圍內(nèi).第二,價格低廉.接觸網(wǎng)遍布整個電氣化鐵路沿線,相應(yīng)的接觸點(diǎn)數(shù)量也就更多,需要進(jìn)行監(jiān)控的點(diǎn)也很多,所以在挑選材料的時候,我們要盡可能的降低檢測點(diǎn)所需要的費(fèi)用,并且保證后續(xù)更換和檢修成本也在承受范圍內(nèi).第三,耗能少.接觸網(wǎng)的連接處一般都在地理環(huán)境不太平坦的地區(qū),更換一次電源很難,所以在設(shè)計(jì)監(jiān)測裝置的時候,就需要考慮到用電器耗能的問題.第四,監(jiān)測面積大.設(shè)計(jì)的信息化檢測設(shè)備必須要具有極大的測算半徑,以此適應(yīng)接觸網(wǎng)連接點(diǎn)數(shù)量多和接觸網(wǎng)遍布范圍大的特點(diǎn).第五,可信度.我們需要監(jiān)測的地方和接觸網(wǎng)一起,在大自然的環(huán)境中經(jīng)受風(fēng)吹雨打,如果不能承受腐蝕和水浸,那么就很難保持長時間的正常運(yùn)轉(zhuǎn).并且要考慮到監(jiān)測裝置的重量,在監(jiān)測溫度的同時,不能影響到接觸網(wǎng)的運(yùn)行.

3 關(guān)鍵技術(shù)選擇及溫度監(jiān)測系統(tǒng)總體方案

在不斷的實(shí)踐中,我們發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)于接觸網(wǎng)溫控設(shè)備的共性,我們在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候,必須要注意到溫度測量技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及供電技術(shù),只有做好這三個方面的工作,才能確保接觸網(wǎng)電路溫控設(shè)備正常、穩(wěn)定運(yùn)行.

3.1 溫度測量技術(shù)

接觸網(wǎng)的電連接線夾可以由許多種材料制成,而根據(jù)材料的不同,最高耐受溫度也就不同,比如說鋁質(zhì)的電連接線夾的最大使用溫度就不能超過八十?dāng)z氏度,而添加了其余金屬的鋁合金的耐受溫度可以達(dá)到九十?dāng)z氏度,銅的九十五度,最高的鋼制電連接線夾能承受住一百二十五度的高溫.根據(jù)有關(guān)安全規(guī)范,電連接線夾允許達(dá)到的最高溫度是九十五攝氏度,所以我們在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候,對溫度監(jiān)測的允許范圍是0~95℃.在接觸網(wǎng)的電連接線夾上,勢必會通過很大的電流,又長時間在室外進(jìn)行工作,所以這就要求溫度監(jiān)控裝置可以承受住自然天氣和濕度溫度的大變化,我們可選擇的測溫手段就被限制在了熱電偶測溫、熱敏電阻測溫、光纖或者光纖光柵測溫、熱色測溫、紅外測溫等幾種中.經(jīng)過對各種因素的衡量,我們最終選擇了熱敏電阻測溫方法,熱敏電阻具有價格低廉、準(zhǔn)確性高、更換容易等優(yōu)點(diǎn),能夠基本滿足我們對電連接線夾處測溫的需求.

3.2 無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

在本次進(jìn)行設(shè)計(jì)的測溫裝置中,需要進(jìn)行監(jiān)測的電連接線夾數(shù)量比較大,遍布的區(qū)域面積也很大,這就要求我們在設(shè)計(jì)溫控裝置的時候,要選用無線網(wǎng)來連接監(jiān)測裝置.除此之外,接觸網(wǎng)中一直通電,造就了非常多變的電磁網(wǎng)絡(luò),這也對數(shù)據(jù)的傳輸造成了一定的影響,為了順利的將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控點(diǎn),我們在選擇無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的時候,既要考慮到通訊費(fèi)用,又要考慮到所選的無線網(wǎng)絡(luò)能不能適應(yīng)電氣化鐵路環(huán)境.經(jīng)過多方面的考慮,我們決定應(yīng)用WIA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送和接受.

3.3 電源技術(shù)

設(shè)計(jì)好了一整套監(jiān)測裝置之后,我們就要為監(jiān)測裝置提供能源,我們設(shè)置的熱電阻測溫裝置需要的電能并不多,每一個只有幾伏,但是接觸網(wǎng)里面的高壓電高達(dá)三萬伏特左右,并不能直接用在測溫儀器上,所以我們就需要另外為傳送裝置提供能源,我們可以選用的有太陽能電池、鋰電池和感應(yīng)電源,考慮到諸多因素的影響,我們選擇了便于安裝、體積小又能適應(yīng)各種極端天氣的高壓感應(yīng)電源.

4 系統(tǒng)測試

經(jīng)過以上的各個步驟,我們已經(jīng)完成了整個電連接線夾溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝,接下來還需要在實(shí)際運(yùn)行中檢查有沒有遺漏之處.首先我們需要將無線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備連接好,并且分別連接各個設(shè)備模塊進(jìn)行測試,對測試出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,整理和歸納.最后我們又將整個系統(tǒng)安裝到了實(shí)地,進(jìn)行了一次運(yùn)行測試.測試內(nèi)容主要有,網(wǎng)絡(luò)連接和無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋距離測試、監(jiān)測模塊正常運(yùn)行測試和整體運(yùn)行監(jiān)測.我們首先把監(jiān)測裝置和無線網(wǎng)絡(luò)相連接,連通了WIA-PA網(wǎng)絡(luò),并且將測試數(shù)據(jù)整理出來進(jìn)行了分析總結(jié),并且對那些不符合實(shí)際工作要求的地方加以改進(jìn).其次我們還對監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的各個模塊也進(jìn)行了一次測試,證實(shí)了我們在設(shè)計(jì)過程中的考慮是正確的.最后我們又把整個測溫系統(tǒng)安裝在實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境中,進(jìn)行了一次整體化測試,在實(shí)際工作中它完全可以達(dá)到監(jiān)測溫度、信息傳輸和超溫度報警等要求,本次設(shè)計(jì)圓滿成功.

5 結(jié)語

經(jīng)過了時間的檢驗(yàn),本套溫度監(jiān)控設(shè)備完全符合電氣化鐵路測溫的有關(guān)要求,在自然狀況下可以正常穩(wěn)定運(yùn)行,不會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生太大的影響,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率也比較高.我們可以得出結(jié)論,這套裝置可以應(yīng)用在電氣化鐵路中,也可在地鐵、城區(qū)等需要監(jiān)測的地方推廣.

[1]孟新安,鄭社寧. 接觸網(wǎng)電連接線夾溫度監(jiān)控裝置的研制[J].電氣化鐵道,2008,(04):36-38.

[2]王根. 接觸網(wǎng)電連接線夾溫度監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].華東交通大學(xué),2016.

U225.4

A

1671-0711(2017)11(上)-0080-02