近年來,應(yīng)用較為廣泛的接觸網(wǎng)檢測技術(shù)包括靜態(tài)檢測、接觸式檢測、非接觸式檢測及地鐵網(wǎng)軌檢測車動態(tài)測量。
靜態(tài)檢測
靜態(tài)檢測是指通過測量接觸懸掛各個部位的靜態(tài)尺寸,判斷接觸網(wǎng)實際參數(shù)與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之間的差距。通常在線路停運時,由檢修人員攜帶特定檢測裝置對接觸網(wǎng)的接觸線高度、抬升值、之字值等靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量收集。靜態(tài)測量能夠在機(jī)車運行之初保證接觸網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)要求,從源頭切斷事故風(fēng)險,是日常運維工作的一項常規(guī)任務(wù),也是降低事故發(fā)生概率的有效手段。機(jī)車運行導(dǎo)致接觸網(wǎng)與受電弓的性能隨之發(fā)生改變,從而限制了靜態(tài)檢測的應(yīng)用范圍,但是靜態(tài)測量的檢測數(shù)據(jù)能夠真實反映接觸網(wǎng)的幾何尺寸等數(shù)據(jù),為接觸網(wǎng)進(jìn)行動態(tài)測量提供參考。
接觸式檢測
接觸式檢測方式工作原理見下圖。在受電弓的4 個測角分別安裝結(jié)構(gòu)、性能、靈敏度、誤差和線性度相同或者接近的檢測裝置。受電弓與接觸網(wǎng)接觸完成受流的過程中,作用在距離受電弓中點 a 位置,使受電弓與接觸線受到彼此壓力的相互作用,產(chǎn)生相應(yīng)的形變,對應(yīng)得到弓網(wǎng)接觸力和 ,4 個檢測裝置通過檢測形變量計算出拉出值 L 。
接觸式檢測方式設(shè)計原理簡單,可以實現(xiàn)全天候檢測,但對檢測設(shè)備及安裝過程要求較高,同時對后期維護(hù)提出更高要求,從而影響測量精度與應(yīng)用范圍。
非接觸式檢測
非接觸式檢測方式依托現(xiàn)代科技技術(shù),是計算機(jī)與傳感技術(shù)的發(fā)展,從開始的非接觸式激光雷達(dá)掃描測量法,慢慢發(fā)展為超聲波檢測,又到現(xiàn)在的非接觸式圖像測量法,其應(yīng)用前景十分樂觀。
非接觸式激光雷達(dá)掃描測量法
非接觸式激光雷達(dá)掃描法利用激光反射原理見下圖,在機(jī)車頂部安裝雷達(dá)激光發(fā)射裝置,發(fā)出連續(xù)、穩(wěn)定的激光雷達(dá)射線,檢測運行的全過程。激光雷達(dá)射線沿著直線傳播,在傳播過程中遇到障礙物(即接觸線)時,由于反射原理,反射回來的激光雷達(dá)射線被安裝在機(jī)車頂部的裝置接收后,經(jīng)計算機(jī)處理為相應(yīng)的數(shù)字信息,將此信息與激光雷達(dá)射線的運行速度、信號間隔等信息進(jìn)行計算,得出導(dǎo)高和拉出值等參數(shù)信息。
非接觸式激光雷達(dá)掃描法速度快、穿透能力強(qiáng),延伸了測量距離;計算機(jī)將信息進(jìn)行計算處理,結(jié)果精準(zhǔn)、速度快。但是在機(jī)車運行過程中,周圍分布著不斷變化的電磁環(huán)境,激光雷達(dá)射線在傳輸過程中受到干擾,使測量精度下降。
超聲波檢測法
超聲波檢測與非接觸式激光雷達(dá)檢測原理類似,不同之處在于檢測介質(zhì)由激光雷達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡?。超聲波避免了周圍電磁環(huán)境的影響,并且可以實現(xiàn)在固體介質(zhì)中的傳導(dǎo),對于檢測接觸線之間的縫隙、線夾松動等問題可以得到較好利用;同時可以實現(xiàn)對絕緣損壞的檢測,對于微小變化能夠分辨,提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中存在的隱患,減小機(jī)車運行中存在的風(fēng)險。
超聲波檢測目前成本較高,單一使用測量范圍較小,需與其他檢測裝置配合,這不僅增加了超聲波檢測的使用成本,也造成了設(shè)備后期維護(hù)的不便,導(dǎo)致超聲波檢測目前尚未得到廣泛應(yīng)用。
非接觸式圖像測量法
基于圖像處理與計算機(jī)技術(shù)的非接觸式圖像測量法近年來得到越來越多的應(yīng)用。該技術(shù)通過在機(jī)車頂部安裝高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對檢測對象進(jìn)行圖像信息收集,利用拍攝光線條得到接觸線的位置,將信號傳輸?shù)接嬎銠C(jī),通過計算機(jī)處理,得到接觸線的高度和偏移參數(shù)。利用線性結(jié)構(gòu)光三維視覺原理,可以得到形象直觀、直接準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)。
非接觸式圖像測量法與紅外線技術(shù)結(jié)合,可實現(xiàn)全天候全過程對接觸線的檢測,其攝像檢測效果見下圖。在應(yīng)用成本上,非接觸式圖像測量法通過對圖像信息收集、圖像處理與分析計算得到多項檢測數(shù)據(jù),可以替代傳統(tǒng)檢修裝置,減少檢測裝備數(shù)量,降低檢測成本,簡化后期運維難度。同時,采集與計算過程不一樣,提高了計算速度與精度。近年來,計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn),使該檢測方式應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。
地鐵網(wǎng)軌檢測車動態(tài)測量
由于地鐵的運行與行駛狀態(tài)實時變化,因此需要加強(qiáng)動態(tài)測量數(shù)據(jù)的采集。網(wǎng)軌檢測車一般采用非接觸式光學(xué)采集原理,利用線陣攝像機(jī)三角形測量技術(shù)來實現(xiàn)。通過檢測受電弓滑板和接觸線之間的動態(tài)接觸力及其分布情況,精準(zhǔn)測量、定量分析接觸網(wǎng)和受電弓的運行狀況,保障系統(tǒng)安全可靠運行。
網(wǎng)軌檢測車經(jīng)常在接觸網(wǎng)帶電情況下對各項檢測參數(shù)進(jìn)行測量,確保列車在正常行駛時對接觸網(wǎng)的動態(tài)檢測測量,同時滿足精度要求。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,檢測車成為柔性接觸網(wǎng)動態(tài)檢測的重要方式,對列車正常取流和事故起著舉足輕重的作用。
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