接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)

1、第八章第八章 接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù) 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述接觸網(wǎng)的任務(wù)接觸網(wǎng)的任務(wù)：保證對(duì)電力機(jī)車可靠地不間斷地供應(yīng)電能。接觸網(wǎng)的供電特點(diǎn)接觸網(wǎng)的供電特點(diǎn)：n電力機(jī)車受電弓對(duì)接觸線滑動(dòng)接觸；n受電弓為具有一定運(yùn)行速度的接觸觸頭，在達(dá)到一定速度時(shí)會(huì)導(dǎo)致與接觸線的脫離形成離線；n接觸懸掛為一彈性結(jié)構(gòu)，彈性性能沿跨距具有不同程度的差異性；n受電弓正常運(yùn)行時(shí)對(duì)接觸線會(huì)有一定的抬升力，在某些情況下會(huì)產(chǎn)生垂直加速度；n接觸網(wǎng)為露天設(shè)備，在強(qiáng)風(fēng)作用下會(huì)產(chǎn)生偏移或舞動(dòng)，在某些情況下會(huì)產(chǎn)生刮弓故障。對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)的必要性：對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)的必要性：n保證受電弓與接觸線的良好接觸和可靠受流；n評(píng)價(jià)接觸懸

2、掛與受流質(zhì)量的好壞。評(píng)價(jià)接觸懸掛受流性能優(yōu)劣與否需進(jìn)行的測(cè)試評(píng)價(jià)接觸懸掛受流性能優(yōu)劣與否需進(jìn)行的測(cè)試 (7項(xiàng)項(xiàng))接觸網(wǎng)檢測(cè)（試驗(yàn)車）或巡檢車接觸網(wǎng)檢測(cè)（試驗(yàn)車）或巡檢車：測(cè)試是在一定運(yùn)行速度下進(jìn)行的，因此各種設(shè)備安裝在車上，安裝了檢測(cè)設(shè)備的專用車輛稱為接觸網(wǎng)檢測(cè)車。即用來檢測(cè)接觸網(wǎng)工作狀態(tài)的專用車。 車內(nèi)設(shè)有專用的檢測(cè)設(shè)備，以便對(duì)接觸導(dǎo)線的高度、拉出值的大小，接觸導(dǎo)線磨耗情況、有無硬點(diǎn)以及導(dǎo)線間的相互位置等進(jìn)行測(cè)量。現(xiàn)代化的檢測(cè)車不僅設(shè)有各類專用檢測(cè)設(shè)備，而且都裝配微處理機(jī)以對(duì)檢測(cè)的量值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而對(duì)專用檢測(cè)設(shè)備所檢測(cè)出的量值使之?dāng)?shù)字化并給出超限量值。不僅能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，并為進(jìn)行檢修提

3、供數(shù)據(jù)。JW5型接觸網(wǎng)檢測(cè)車n接觸網(wǎng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)處理框圖：接觸網(wǎng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)處理框圖：接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成一、信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)一、信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)接觸網(wǎng)檢測(cè)信號(hào)就其內(nèi)容和功用分為三種類型：功能性檢測(cè)功能性檢測(cè)：檢測(cè)不同懸掛類型功能的好壞與優(yōu)劣。n檢測(cè)項(xiàng)目：空氣動(dòng)力、接觸壓力、受電弓鉛垂方向的最大振幅及振動(dòng)、受電弓運(yùn)行軌跡及離線狀態(tài)。n目的：為設(shè)計(jì)和選擇性能優(yōu)良的受電弓技術(shù)參數(shù)及接觸懸掛類型提供理論和實(shí)踐數(shù)據(jù)。狀態(tài)性檢測(cè)狀態(tài)性檢測(cè)：對(duì)投入運(yùn)行的電氣化線路檢測(cè)接觸懸掛的工作狀態(tài)。n檢測(cè)項(xiàng)目：接觸壓力、離線狀態(tài)、導(dǎo)線磨損、網(wǎng)壓狀態(tài)、接觸線高度、拉出值、線岔設(shè)置情況及定位管坡度。n目的：保證安

4、全運(yùn)營，給維護(hù)管理提供檢修依據(jù)。工程檢測(cè)工程檢測(cè)：在冷滑階段的檢測(cè)。n檢測(cè)項(xiàng)目：接觸線高度、拉出值、定位管坡度、懸掛硬點(diǎn)、導(dǎo)線接頭質(zhì)量以及線岔始觸區(qū)兩接觸線高度。n目的：提高工程質(zhì)量，為進(jìn)行懸掛調(diào)整和開通試驗(yàn)及交接驗(yàn)收提供依據(jù)。二、信號(hào)隔離與傳遞系統(tǒng)二、信號(hào)隔離與傳遞系統(tǒng)n檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的傳遞通道和紐帶。三種隔離技術(shù)措施：三種隔離技術(shù)措施：隔離（絕緣）變壓器方式隔離（絕緣）變壓器方式 將測(cè)量值由高壓側(cè)經(jīng)電磁耦合變換到低壓側(cè)。 n優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。n缺點(diǎn)：體積大、安置困難、維修麻煩。無線電發(fā)送、接收方式無線電發(fā)送、接收方式 將高壓側(cè)的測(cè)量信號(hào)經(jīng)過調(diào)頻后發(fā)送出去。n優(yōu)點(diǎn)：體積小、重

5、量輕、耗電少和耐振動(dòng)。n缺點(diǎn)：弱電線路、易受干擾。光通信方式光通信方式 分波形傳送方式和數(shù)字傳送方式n優(yōu)點(diǎn)：衰耗小，容量大、頻率特性好、壽命長、速度快、可靠性高以及抗干擾能力強(qiáng)。三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將數(shù)字量、開關(guān)量和模擬量綜合變換處理的軟硬件相結(jié)合的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集的類型一般包括數(shù)字量、開關(guān)量及模擬量。n數(shù)字量采集n開關(guān)量采集n模擬量采集四、接口系統(tǒng)四、接口系統(tǒng)解決微型計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備連接并能按要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的技術(shù)設(shè)備。五、數(shù)據(jù)處理裝置五、數(shù)據(jù)處理裝置利用微機(jī)進(jìn)行多功能數(shù)據(jù)變換及處理的系統(tǒng)，它把各種信號(hào)進(jìn)行換算和計(jì)算，并和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，把信號(hào)中超限的量值傳送給存儲(chǔ)設(shè)

6、備及輸出設(shè)備。六、數(shù)據(jù)記錄、顯示和終端六、數(shù)據(jù)記錄、顯示和終端組成部分: 數(shù)據(jù)采集（包括電模擬量、數(shù)字量、脈沖量）、原始數(shù)據(jù)輸入（包括鍵盤輸入及快速讀入）、數(shù)據(jù)輸出（包括打印、燈光、音響）、數(shù)據(jù)顯示（模擬顯示、數(shù)據(jù)顯示及屏幕顯示）、操作控制（啟動(dòng)、暫停、變更通道、變更數(shù)據(jù)及其它類型的人工干預(yù)）以及上述各部分對(duì)CPU的聯(lián)接和它們之間的聯(lián)接等。第二節(jié)第二節(jié) 檢測(cè)項(xiàng)目及原理檢測(cè)項(xiàng)目及原理接觸網(wǎng)檢測(cè)的信號(hào)分類：檢測(cè)信號(hào)、補(bǔ)償信號(hào)和定位信號(hào)檢測(cè)信號(hào)、補(bǔ)償信號(hào)和定位信號(hào)。主要的檢測(cè)項(xiàng)目表主要的檢測(cè)項(xiàng)目表n接觸線拉出值（接觸線拉出值（pull out value）的檢測(cè)）的檢測(cè) 必要性必要性：拉出值太小，達(dá)

7、不到滑板磨耗均勻和延長受電弓壽命的目的；拉出值太大，易避免造成刮弓或鉆弓事故。 方法方法：在模擬受電弓滑板上安裝電子接近檢測(cè)器（電磁式、光電式或光纖式），每隔1020mm裝一個(gè)檢測(cè)器。 檢測(cè)范圍： 500mm。n接觸線高度（接觸線高度（contact wire height）的測(cè)量）的測(cè)量 必要性必要性: 靜止?fàn)顟B(tài)下的高度測(cè)量（測(cè)量接觸線保持的應(yīng)有高度，最高位置不能超過6450mm，最低位置5370mm），為工程和維修單位提供參考數(shù)據(jù)；動(dòng)態(tài)狀態(tài)下（測(cè)量受電弓沿接觸線的運(yùn)行軌跡），為研究接觸懸掛的質(zhì)量和受電弓的性能以及受流狀態(tài)提供分析資料。 方法方法：隨著受電弓上、下降運(yùn)動(dòng)，在主軸上安裝一個(gè)角位

8、移傳感器，由其量輸出檢測(cè)出受電弓的高速變化。 測(cè)量范圍：5370mm-6500mm。n定位管坡度（定位管坡度（gradient of location tube）的檢測(cè)）的檢測(cè) 必要性：為了避免在受電弓經(jīng)過定位器時(shí)因抬起接觸線造成受電弓滑板撞擊定位器，其連接定位器的定位管是以1：10（1：6）的坡度來安裝的。 方法：在距受電弓中心一定距離的地方（一般為550600mm）安裝觸針式檢測(cè)器，以檢測(cè)定位管在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下的坡度。 檢測(cè)范圍：大于1：10或小于1：6時(shí)為不合格。n線岔（線岔（contact wires cross）檢測(cè)）檢測(cè) 必要性：防止鉆弓。 方法：在受電弓兩端肩部各安裝高差為50mm的

9、光電感應(yīng)器，檢測(cè)在線岔始觸區(qū)兩接觸線之高差。 測(cè)量范圍：50150mmn離線（離線（deviation wire）檢測(cè)）檢測(cè) 必要性：接觸懸掛沿跨距的懸掛彈性不均勻，如接觸線的接頭線夾、定位線夾、中心錨結(jié)線夾以及分段絕緣器等處會(huì)造成硬點(diǎn)產(chǎn)生離線；接觸懸掛的振動(dòng)，破壞二者的良好接觸，造成離線。 方法：利用受電弓與接觸線的接觸與脫開時(shí)的電阻變化，來決定弓線分離或接觸的程度。 測(cè)量范圍：11000ms。n懸掛懸掛硬點(diǎn)硬點(diǎn)（place of calenary stiffenss）的檢測(cè)）的檢測(cè) 必要性：硬點(diǎn)是一種有害的物理現(xiàn)象，會(huì)加快導(dǎo)線和受電弓滑板的異常磨損和撞擊性損害；破壞弓線間的正常接觸和受流，

10、在硬點(diǎn)部位造成火花或拉弧。 方法：在模擬受電弓中部，在其下側(cè)安裝一個(gè)二維或兩個(gè)單維加速度傳感器，檢測(cè)受電弓垂直方向或沿線路方向的振動(dòng)和沖擊值。 測(cè)量范圍：0 200g的加速度值；檢測(cè)受電弓上下和前后加速度值。forwardn硬點(diǎn)：如果在接觸懸掛或接觸線的某些部分，如在跨距兩端的定位點(diǎn)處彈性變差或有附加重量時(shí)，在列車高速運(yùn)行的情況下，這些部分都會(huì)出現(xiàn)不正常升高（或降低），甚至出現(xiàn)撞弓、碰弓現(xiàn)象，即在這些部位會(huì)出現(xiàn)力、位置、速度或加速度的突然變化。形成這種客觀現(xiàn)象的本征狀態(tài)，稱為硬點(diǎn)。back接觸壓力（接觸壓力（cotact force）的檢測(cè)）的檢測(cè) 必要性：壓力過大，會(huì)增加受電弓和接觸線的異常

11、磨損，縮短其使用壽命；壓力過小，會(huì)使他們之間接觸不良，使供電時(shí)斷時(shí)續(xù)，甚至引起火化或電弧，以致燒損接觸線。 方法：在受電弓托架上面，在四個(gè)角安裝四個(gè)接觸壓力傳感器（或四個(gè)加速度傳感器）。 檢測(cè)范圍： 200Nn接觸線磨耗（接觸線磨耗（catenary wire wear）測(cè)定裝置）測(cè)定裝置 方法：1）工業(yè)電視及CCD檢測(cè)法；2）用激光照射，反射系統(tǒng)檢測(cè)；3）用渦流測(cè)量接觸線中的電流密度來計(jì)算其截面積。 檢測(cè)范圍：接觸線殘存表面寬度；精度為 2mm。第三節(jié)：定位信息檢測(cè)定位信息的形式：定位信息的形式：n公里標(biāo)信息：每一公里或100m給出一個(gè)信息。n支柱號(hào)碼信息：一般上行編號(hào)為遞增；下行編號(hào)為遞減

12、。定位信號(hào)定位信號(hào)：支柱編號(hào)（桿號(hào)）、速度信號(hào)、里程信號(hào)。桿位（number of support）信號(hào)檢測(cè)裝置n光電感應(yīng)支柱指示器n雷達(dá)桿位檢測(cè)裝置n數(shù)學(xué)回歸法速度（speed）信號(hào)里程（kilometrage）測(cè)量第四節(jié)第四節(jié) 接觸網(wǎng)檢測(cè)車的振動(dòng)位移量接觸網(wǎng)檢測(cè)車的振動(dòng)位移量補(bǔ)償補(bǔ)償n一、列車振動(dòng)的形式1）沉浮振動(dòng)：車體沿Z軸方向所作的鉛垂振動(dòng)。 2）橫擺振動(dòng)：車體沿y軸方向所作的橫向振動(dòng) 。3）伸縮振動(dòng)：車體沿x軸方向所作的縱向振動(dòng) 。4）搖頭振動(dòng)：車體沿z軸作幅角為 的回轉(zhuǎn)振動(dòng) 。5）仰狀振動(dòng)：車體沿y軸作幅角為 的回轉(zhuǎn)振動(dòng) 。6）側(cè)滾振動(dòng)：車體沿x軸作幅角為 的回轉(zhuǎn)振動(dòng) 。forwa

13、rdn補(bǔ)償?shù)亩x：為了精確檢測(cè)接觸線定位點(diǎn)處的拉出值及懸掛點(diǎn)處的接觸線高度值，必須剔除由于列車振動(dòng)而產(chǎn)生的鉛垂方向及水平方向的位移量，稱為補(bǔ)償。backn二、列車振動(dòng)及其受電弓中心形成的偏移二、列車振動(dòng)及其受電弓中心形成的偏移影響拉出值的振動(dòng)橫向偏移的因素：起決定作用的是車體側(cè)滾振動(dòng)，而且最為嚴(yán)重的是發(fā)生下側(cè)滾振動(dòng)，其次是橫擺振動(dòng)。例如：如右圖若接觸線的正常高度為 5700mm，車體以心盤中心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，若心盤距軌面為700mm，則心盤距受電弓按5000mm計(jì)算，則若車體傾斜1度傾斜2度傾斜3度所以由于車輛的側(cè)滾形成的受電弓中心水平橫向偏移是很嚴(yán)重的。mmd28.871tan50000mmd0

14、6.1742tan50000mmd04.2623tan50000三、振動(dòng)位移的檢測(cè)設(shè)備及技術(shù)要求三、振動(dòng)位移的檢測(cè)設(shè)備及技術(shù)要求技術(shù)要求技術(shù)要求：n靈敏度-輸出信號(hào)與被測(cè)振動(dòng)量的比值。n測(cè)量范圍（動(dòng)態(tài)線性范圍）-保持輸入信號(hào)和輸出信號(hào)呈線性關(guān)系時(shí)，輸入信號(hào)幅值的容許變化范圍。n頻率范圍-靈敏度變化不超過允許值時(shí)，可使用的頻率范圍。在頻率范圍以外使用時(shí)，測(cè)量結(jié)果將有較大誤差，這稱為頻率失真。n相位差-在使用的頻率范圍內(nèi)，輸出信號(hào)對(duì)于輸入信號(hào)的相位差應(yīng)不隨頻率的改變而變化，否則將造成波形失真。n環(huán)境條件-主要指溫度、濕度、磁場(chǎng)、噪聲、射線強(qiáng)度等的適應(yīng)性。位移檢測(cè)系統(tǒng)框圖n四、振動(dòng)位移檢測(cè)裝置四、振

15、動(dòng)位移檢測(cè)裝置n用于檢測(cè)振動(dòng)位移量的裝置稱為位移計(jì)或傳感器。激光測(cè)距裝置激光測(cè)距裝置位移傳感器位移傳感器n機(jī)械式位移檢測(cè)儀n電阻式位移檢測(cè)儀n電感式位移檢測(cè)儀n感應(yīng)同步器n霍爾式位移檢測(cè)儀n光電式位移檢測(cè)儀n磁柵式位移檢測(cè)儀第五節(jié) 接觸網(wǎng)參數(shù)的非接觸式檢測(cè)非接觸式檢測(cè)定義定義：在沒有模擬受電弓和接觸線接觸的情況下，進(jìn)行接觸線一些幾何參數(shù)的測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：沒有受電弓和接觸線的接觸，不會(huì)引起接觸線的升高和振動(dòng)，比較接近接觸網(wǎng)靜態(tài)狀態(tài)，檢測(cè)數(shù)據(jù)值有利于作為維護(hù)的參考依據(jù)。方法方法：主要是用攝像機(jī)采集數(shù)據(jù)后，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、識(shí)別、推理和判斷，排除不需要的客觀景象，留取接觸線的實(shí)際位置，然后通過數(shù)字化處理后，輸出諸如接觸線拉出值、高度以及相應(yīng)的坐標(biāo)位置-桿號(hào)值等參數(shù)。n圖像字幕快速只能合成系統(tǒng)n接觸網(wǎng)檢測(cè)的圖像模糊處理接觸網(wǎng)常見故障 n離線（大離線和小離線）n現(xiàn)象：機(jī)車受電弓在牽引狀態(tài)下離線時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧，發(fā)生強(qiáng)烈的紫外線光；離線時(shí)伴有高頻電磁波產(chǎn)生。n危害：對(duì)沿線通信線路產(chǎn)生干擾，加劇受電弓滑板與接觸線的磨耗，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)袛嘟佑|線對(duì)電力機(jī)車的供電。n原因：最主要的是受電弓和接觸懸掛的質(zhì)量。如接觸懸掛的彈性不均勻（接觸線的接頭線夾、定位線夾、中心錨結(jié)線夾及分段絕緣器處產(chǎn)生硬點(diǎn)）。n絕緣子閃絡(luò) 表面粗糙