高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

高速鐵路基礎研究與技術(shù)創(chuàng)新叢書

編委會

主任委員:

盧春房

委員:

翟婉明杜彥良李椿萱周黎李迎九

王濱劉為群趙鵬盛黎明丁叁叁

高亮唐濤白明洲

國家出版基金項目

“十四五”時期國家重點出版物出版專項規(guī)劃項目

高速鐵路基礎研究與技術(shù)創(chuàng)新叢書

供電系列

高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

本叢書編委會總主編

韓通新著

張潤寶主審

中國鐵道出版社有限公司

年北京

2022·

內(nèi)容簡介

本書為高速鐵路基礎研究與技術(shù)創(chuàng)新叢書之分冊主要論述高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

“”,

方面的內(nèi)容包括接觸網(wǎng)檢測發(fā)展沿革檢測技術(shù)基礎檢測共性關(guān)鍵技術(shù)主要參數(shù)檢測技

,、、、

術(shù)檢測數(shù)據(jù)采集與分析以及接觸網(wǎng)檢測設備和檢測技術(shù)展望等

、。

本書內(nèi)容以作者多年相關(guān)研究成果和經(jīng)驗為支撐滲透多項鐵路接觸網(wǎng)技術(shù)政策高

,、

速鐵路供電安全檢測監(jiān)20測系統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試和運行試驗技術(shù)規(guī)范及

()、

應用案例對于進一步開展接觸6網(wǎng)C檢測研究和實踐具有重要的參考價值

,。

本書適合高速鐵路科研工程技術(shù)和運營管理等人員參考也可供高校相關(guān)專業(yè)師生

、,

參考

。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)韓通新著北京

/—:

中國鐵道出版社有限公司.

,

高速鐵路基礎研究與技2術(shù)02創(chuàng)2.新4叢書供電系列

()

十四五時期國家重點出版物出版專.項規(guī)劃項目

“”

ISBN978-7-113-28961-4

高韓高速鐵路接觸網(wǎng)

……

檢測Ⅰ.研①究Ⅱ.①Ⅲ.①--

-Ⅳ.①U238

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2022)041708

書名:高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

作者:韓通新

策劃:曾露平

責任編輯:王風雨編輯部電話:

(010)51873139

封面設計:高博越鄭春鵬封面攝影:王明柱叢書標識設計:崔麗芳

責任校對:孫玫

責任印制:高春曉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

htt://

印刷:北京p聯(lián)興盛業(yè)印p刷股份有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202241202241

開本:印張:字數(shù):千

787mm×1092mm1/1612233

書號:

ISBN978-7-113-28961-4

定價:元

78.00

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購買鐵道版圖書如有印制質(zhì)量問題請與本社讀者服務部聯(lián)系調(diào)換電話

,,。:(010)51873174

打擊盜版舉報電話

:(010)63549461

高速鐵路基礎研究與技術(shù)創(chuàng)新叢書

編輯組

組長:王濱

副組長:楊新陽

策劃:(以姓氏筆畫為序)

王健王風雨王明容亢嘉豪田甜朱敏潔劉霞

江新錫李小軍李潤華李嘉懿楊哲時博邱金帥

張婕陳小剛金鋒徐艷徐清黃璐曹艷芳

崔忠文傅希剛曾露平熊安春黎琳薛麗娜

編輯:(第一期,以姓氏筆畫為序)

王風雨亢嘉豪田甜白小玉馮海燕朱榮榮朱敏潔

劉霞李小軍李潤華邱金帥張瑜趙昱萌趙雅敏

黃璐鹿金煒曾麗辰薛麗娜魏娟

統(tǒng)籌:李小軍劉霞

序

我國高速鐵路起步晚、發(fā)展快、后勁足,經(jīng)過幾代人的不懈努力,通過原始創(chuàng)新、

集成創(chuàng)新、引進消化吸收再創(chuàng)新,成功地走出了一條符合中國國情路情、具有中國特

色的自主創(chuàng)新之路。我國已系統(tǒng)掌握各種復雜地質(zhì)和氣候條件下高速鐵路建造成

套技術(shù);在工務工程、列車運行控制、牽引供電、動車組等高速鐵路核心技術(shù)方面實

現(xiàn)自主化;形成了復雜路網(wǎng)條件下處理跨線運行的運營管理成套技術(shù),構(gòu)建了人防、

物防、技防三位一體的主動安全保障機制。我國已成為全球高速鐵路運營里程最

長、在建規(guī)模最大、運營速度最快、技術(shù)體系最全、運營和管理經(jīng)驗最豐富的國家。

我國高速鐵路技術(shù)已走在世界前列,成為推動世界高速鐵路發(fā)展的重要力量。

為貫徹落實中共中央、國務院《交通強國建設綱要》,推進國鐵集團《新時代交通

強國鐵路先行規(guī)劃綱要》的落地,系統(tǒng)總結(jié)、梳理我國高速鐵路各領(lǐng)域前沿理論和技

術(shù),向我國乃至世界高速鐵路科研工作者和工程技術(shù)人員提供一套前沿性的參考

書,中國國家鐵路集團有限公司鐵道出版社公司特組織編著出版“高速鐵路基礎研

究與技術(shù)創(chuàng)新叢書”。

叢書以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,以國家自然科學基金課

題、國家基金委國鐵集團高鐵聯(lián)合基金課題、國家“”課題、國家重點研發(fā)計劃課

-973

題等科研成果為支撐,從高速鐵路前沿研究、補短板技術(shù)、核心技術(shù)、技術(shù)發(fā)展趨勢

等方向組織選題,涵蓋動車組、供電、通信與信號、列控與檢測、工程勘察與設計、智

能建造、運營與管理、現(xiàn)代信息技術(shù)、安全和維護等領(lǐng)域,規(guī)模為冊,是全面系統(tǒng)

100

論述我國高速鐵路基礎研究與技術(shù)創(chuàng)新成就的大型系列原創(chuàng)性科技著作。

叢書力求突出制高點、原創(chuàng)性、權(quán)威性、全覆蓋特色。叢書各冊內(nèi)容以作者團隊

長期從事高速鐵路科學研究的成果為依托,多數(shù)成果居于國內(nèi)領(lǐng)先水平甚至世界先

進水平,多種成果榮獲國家科學技術(shù)獎一等獎、二等獎,國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎、二

等獎,茅以升科學技術(shù)獎,詹天佑鐵道科學技術(shù)獎,鐵道科技進步獎等獎項,叢書內(nèi)

容體現(xiàn)了我國當今最新、最前沿以及展現(xiàn)未來發(fā)展趨勢的高速鐵路相關(guān)研究成果和

ⅱ高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

應用技術(shù)。叢書包括動車組、供電、工程施工與組織等十個系列,基本實現(xiàn)高速鐵路

各領(lǐng)域全覆蓋。

叢書由編委會總負責。編委會陣容強大,認真負責。編委會各成員都是長期從

事我國高速鐵路科研、技術(shù)、生產(chǎn)和管理的一流專家學者,是所從事領(lǐng)域的翹楚,其

中包括高速鐵路及其相關(guān)領(lǐng)域的四位院士。編委會多次開會商討叢書的體系、內(nèi)容

特色、作者條件及質(zhì)量保障機制;分工負責,精心審訂和修改各冊編寫提綱;多次遴

選選題,先從多個選題意向中遴選出個選題,后又剔除了內(nèi)容特色不太鮮

150100

明的個選題,還對多個選題提出了較大的改進意見,補充了個關(guān)鍵技術(shù)和彌

8108

補技術(shù)空白的選題;最后邀請專人對各冊內(nèi)容進行審定,從而保證了各冊內(nèi)容的正

確性和先進性。

年年底,國家新聞出版署經(jīng)過嚴格評審,“高速鐵路基礎研究與技術(shù)創(chuàng)新

2021

叢書”(冊)成功入選“‘十四五’時期國家重點出版物出版專項規(guī)劃———重大出

100

版工程”。這是對本叢書項目的認可,也是對編委會、作者和編輯等人員前期工作的

認可,更是一種鞭策。我們相信,本叢書的出版,將助力于《交通強國建設綱要》的貫

徹落實,推動我國乃至世界高速鐵路事業(yè)的發(fā)展,也將為鐵路領(lǐng)域的科研工作者、工

程技術(shù)人員、管理人員,以及高校相關(guān)專業(yè)師生提供一套高水平、原創(chuàng)性、權(quán)威性、全

覆蓋的大型高鐵科技精品著作。

中國工程院院士

“高速鐵路基礎研究與技術(shù)創(chuàng)新叢書”編委會主任

年月

20222

前言

本書為“高速鐵路基礎研究與技術(shù)創(chuàng)新叢書”之分冊,按叢書要求,力圖體現(xiàn)高

速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)的制高點、前沿性、原創(chuàng)性特色。

接觸網(wǎng)是電氣化鐵路重要的行車設備,在保障鐵路運輸安全、提高運輸效率、降

低運輸能耗等方面發(fā)揮著重要作用。接觸網(wǎng)檢測的技術(shù)和裝備對高速鐵路的安全

運行至關(guān)重要。有效的接觸網(wǎng)檢測監(jiān)測是高速鐵路接觸網(wǎng)運營管理的重要內(nèi)容,各

國高速鐵路根據(jù)自身的運營管理體系,均有相應的接觸網(wǎng)檢測體系,以確保高速鐵

路系統(tǒng)運營期間保持高質(zhì)量的運行性能。在我國,接觸網(wǎng)檢測技術(shù)和裝備是隨著電

氣化鐵路的發(fā)展而發(fā)展的,接觸網(wǎng)檢測裝備經(jīng)歷了接觸網(wǎng)檢測車、自帶動力接觸網(wǎng)

檢測車、車載弓網(wǎng)檢測裝置、高速綜合檢測車、高速鐵路供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)(

6C

系統(tǒng))等標志性階段,檢測參數(shù)也隨著鐵路運行速度的提高和運行維護的需求在逐

漸擴展,接觸網(wǎng)檢測是接觸網(wǎng)施工驗收和接觸網(wǎng)運營維護的重要內(nèi)容,取得了以接

觸網(wǎng)運行環(huán)境及運行狀態(tài)、接觸網(wǎng)懸掛及腕臂結(jié)構(gòu)、接觸網(wǎng)特殊斷面為核心內(nèi)容的

供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)成果,為鐵路供電設備的安全運行、運行狀態(tài)和參數(shù)的綜合

分析、設備的維修提供技術(shù)依據(jù)。

本書內(nèi)容以著者多年相關(guān)科研成果和經(jīng)驗為支撐,主要論述高速鐵路接觸

20

網(wǎng)檢測技術(shù)方面的內(nèi)容,包括接觸網(wǎng)檢測發(fā)展沿革、檢測技術(shù)基礎、檢測共性關(guān)鍵技

術(shù)、主要參數(shù)檢測技術(shù)、檢測數(shù)據(jù)采集與分析以及接觸網(wǎng)檢測設備和檢測技術(shù)展

望等。

本書著者長期從事鐵路供電科研、試驗和運用電維護工作,親歷鐵路歷次提速

改造和高速鐵路新線建設。本書內(nèi)容滲透著者多年的相關(guān)科研成果和經(jīng)驗、多

20

項鐵路接觸網(wǎng)技術(shù)政策、高速鐵路供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)(系統(tǒng))技術(shù)規(guī)范、高速

6C

鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運行試驗技術(shù)規(guī)范等詳細技術(shù)及應用案例,對于進一步開展接觸網(wǎng)

檢測具有重要的指導意義。

ⅱ高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

特別感謝中國國家鐵路集團有限公司張潤寶正高級工程師審定本書,感謝中國

鐵道科學研究院集團有限公司機車車輛研究所牽引供電研究室孔龍飛、劉會平、

楊盧強、戴晉等研究人員在本書著述過程中提供資料和支持。

著者

年月

20222

目錄

緒論……………

1

接觸網(wǎng)檢測發(fā)展概述………………

0.11

國外主要國家接觸網(wǎng)檢測簡述……………

0.1.11

中國鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)發(fā)展概述………

0.1.23

接觸網(wǎng)檢測技術(shù)的作用與挑戰(zhàn)……………………

0.28

接觸網(wǎng)檢測的作用…………

0.2.18

接觸網(wǎng)檢測面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)………………

0.2.29

第1章接觸網(wǎng)檢測技術(shù)基礎………………

12

接觸網(wǎng)檢測的分類…………………

1.112

按檢測方式分類……………

1.1.112

按動靜態(tài)檢測分類…………

1.1.212

按檢測接觸網(wǎng)的部位分類…………………

1.1.312

按檢測時期分類……………

1.1.413

接觸網(wǎng)檢測內(nèi)容……………………

1.213

接觸懸掛的檢測……………

1.2.113

腕臂結(jié)構(gòu)及支持裝置的檢測………………

1.2.214

附加導線的檢測……………

1.2.315

外部環(huán)境的檢測……………

1.2.415

接觸網(wǎng)檢測參數(shù)及方法選擇………

1.316

接觸懸掛檢測參數(shù)…………

1.3.116

接觸網(wǎng)地面檢測參數(shù)………

1.3.216

接觸網(wǎng)檢測方法選擇………

1.3.317

接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)的性能要求………

1.417

系統(tǒng)測量響應時間…………

1.4.117

系統(tǒng)可靠性要求……………

1.4.217

檢測裝置加裝要求…………

1.4.317

系統(tǒng)可維護性要求…………

1.4.418

系統(tǒng)可擴展性要求…………

1.4.518

接觸網(wǎng)檢測的測量誤差要求………

1.518

接觸網(wǎng)檢測誤差要求………

1.5.118

隨機誤差的處理……………

1.5.219

ⅱ高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

系統(tǒng)誤差的處理……………

1.5.320

第2章接觸網(wǎng)檢測的共性關(guān)鍵技術(shù)………

22

接觸網(wǎng)檢測的關(guān)鍵因素分析………

2.122

電磁兼容技術(shù)………………………

2.223

電氣化鐵路電磁兼容環(huán)境…………………

2.2.123

接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)中常見的抑制電磁干擾措施……………

2.2.225

高電壓平臺檢測電源………………

2.331

高低電壓平臺間測量信號傳輸技術(shù)……………

2.4/33

傳輸方案……………………

2.4.133

高壓側(cè)主機…………………

2.4.234

信號傳輸通道部分…………

2.4.337

基于視頻圖像處理的非接觸式檢測………………

2.542

接觸網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)采集處理的基本技術(shù)……………

2.643

數(shù)據(jù)采集及處理……………

2.6.143

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運用前操作…………………

2.6.245

數(shù)據(jù)采集處理軟件中的其他功能…………

2.6.346

檢測數(shù)據(jù)的定標定位技術(shù)…………

2.747

里程標定位方法……………

2.7.147

探測定位信號方法…………

2.7.248

車速和運行里程測量方法…………………

2.7.348

接觸網(wǎng)檢測用傳感器………………

2.849

加速度傳感器………………

2.8.149

測力傳感器…………………

2.8.251

應力傳感器…………………

2.8.352

溫度傳感器…………………

2.8.454

位移傳感器…………………

2.8.557

光纖光柵傳感器……………

2.8.657

紅外激光雷達探測傳感器………………

2.8.7/60

電弧傳感器…………………

2.8.860

速度傳感器…………………

2.8.961

第3章接觸網(wǎng)主要參數(shù)檢測技術(shù)…………

63

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測量………………

3.163

靜態(tài)幾何參數(shù)………………

3.1.163

線陣相機測量系統(tǒng)…………

3.1.265

視頻圖像測量………………

3.1.369

接觸式測量…………………

3.1.471

激光傳感器測量……………

3.1.572

目錄ⅲ

車體振動補償………………

3.1.675

弓網(wǎng)接觸力檢測……………………

3.277

弓網(wǎng)接觸力分析……………

3.2.177

弓網(wǎng)接觸力傳感器設計……………………

3.2.279

弓網(wǎng)接觸壓力的計算方法…………………

3.2.380

弓網(wǎng)接觸力測量系統(tǒng)………

3.2.482

弓網(wǎng)接觸力數(shù)據(jù)處理………

3.2.591

接觸線平順性檢測…………………

3.392

接觸線不平順的類型………

3.3.192

接觸線不平順的特征描述…………………

3.3.293

接觸網(wǎng)不平順對弓網(wǎng)受流的影響…………

3.3.394

接觸線不平順的檢測………

3.3.495

接觸線不平順的評價和控制………………

3.3.597

弓網(wǎng)燃弧檢測………………………

3.499

電弧的產(chǎn)生機理……………

3.4.199

弓網(wǎng)電弧類型……………

3.4.2100

弓網(wǎng)燃弧的特性…………

3.4.3104

弓網(wǎng)燃弧的危害…………

3.4.4106

弓網(wǎng)燃弧檢測系統(tǒng)………

3.4.5108

弓網(wǎng)燃弧的評價…………

3.4.6110

接觸網(wǎng)零部件狀態(tài)檢測…………

3.5110

接觸網(wǎng)零部件檢測的環(huán)境因素…………

3.5.1110

計算機視覺技術(shù)…………

3.5.2111

接觸網(wǎng)零部件檢測裝置組成……………

3.5.3112

接觸網(wǎng)零部件檢測設備的功能…………

3.5.4112

成像設備的技術(shù)指標……………………

3.5.5112

智能識別算法……………

3.5.6113

接觸網(wǎng)零部件檢測智能識別的需求……

3.5.7113

接觸線動態(tài)抬升量檢測…………

3.6114

接觸網(wǎng)抬升量地面測量…………………

3.6.1114

接觸線靜態(tài)高度和動態(tài)高度比較法……

3.6.2115

接觸網(wǎng)靜態(tài)彈性測量……………

3.7115

接觸網(wǎng)地面檢測…………………

3.8116

接觸網(wǎng)地面檢測裝置……………………

3.8.1116

接觸網(wǎng)地面檢測技術(shù)……………………

3.8.2117

第4章接觸網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)采集與分析………

118

接觸網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)要求……………

4.1118

ⅳ高速鐵路接觸網(wǎng)檢測技術(shù)

接觸網(wǎng)檢測參數(shù)數(shù)據(jù)采集處理指標……………

4.2119

數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成…………………

4.3120

檢測數(shù)據(jù)處理軟件界面…………

4.4121

檢測數(shù)據(jù)的采集與處理…………

4.5123

數(shù)據(jù)采集…………………

4.5.1123

數(shù)據(jù)處理分析……………

4.5.2126

數(shù)據(jù)處理案例……………

4.5.3129

檢測數(shù)據(jù)的輸出與儲存…………

4.6144

第5章接觸網(wǎng)檢測設備……………………

145

高鐵綜合檢測車…………………

5.1145

主要功能…………………

5.1.1145

主要技術(shù)指標……………

5.1.2146

設備配置…………………

5.1.3146

組成及原理………………

5.1.4147

檢測系統(tǒng)達到的目標……………………

5.1.5149

接觸網(wǎng)檢測車……………………

5.2149

組成和功能………………

5.2.1150

技術(shù)指標…………………

5.2.2151

高鐵接觸網(wǎng)檢測車………………

5.3152

組成和功能………………

5.3.1153

技術(shù)指標…………………

5.3.2154

數(shù)據(jù)分析…………………

5.3.3155

自輪走行設備上的接觸網(wǎng)檢測設備……………

5.4158

組成和功能………………

5.4.1158

技術(shù)指標…………………

5.4.2159

供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)………………

5.5(6C)159

總體組成…………………

5.5.1160

系統(tǒng)功能…………………

5.5.2160

總體技術(shù)要求……………

5.5.3162

系統(tǒng)裝置功能…………

5.5.46C164

第6章接觸網(wǎng)檢測技術(shù)展望………………

171

圖像識別技術(shù)的應用……………

6.1171

車載智能接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)………

6.2173

接觸網(wǎng)管理………………

6.3PHM174

參考文獻………………………

176

緒論

0.1接觸網(wǎng)檢測發(fā)展概述

電氣化鐵道的牽引供電系統(tǒng)是列車的牽引動力之源主要包括牽引變電所及接觸網(wǎng)兩

,

部分牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的電源把來自公共電力網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合列車牽引

。,

的電能接觸網(wǎng)沿鐵路線上方架設是向電力機車動車組輸送電能的特殊輸電線路通過接

;,/,

觸網(wǎng)和受電弓向運行的電力機車動車組傳遞電能接觸網(wǎng)有兩個功能一是為列車輸送電

/。:

能二是為列車受電弓提供滑行通道接觸網(wǎng)與一般的供電線路相比具有以下特點作

;。,:(1)

為鐵路上方的露天供電電氣設備接觸網(wǎng)的參數(shù)和狀態(tài)易受大氣環(huán)境如風雨雪霜霧溫

,、、、、、

度濕度污染雷電等影響接觸網(wǎng)是無備用的是向列車提供電能的唯一系統(tǒng)具有唯

、、、;(2),,

一性在鐵路運輸中也就表現(xiàn)了它的重要性一旦接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障將直接影響鐵路運輸秩

,,,

序甚至造成事故接觸網(wǎng)既是一個電氣輸電線路又是一個受電弓高速滑行的機械裝

,;(3),

置這就決定了接觸網(wǎng)既要具有良好的高壓電氣特性又要具有嚴格的位置形狀和良好的機

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