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目前，城市軌道交通接觸網(wǎng)檢測主要依靠人工現(xiàn)場測量和接觸網(wǎng)檢測車兩種檢測手段，由此獲得接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)和弓網(wǎng)相互作用的動態(tài)參數(shù)，從而為運營維修部門提供客觀的檢修依據(jù)。在我國地鐵接觸網(wǎng)人工現(xiàn)場測量中，主要采用山東藍(lán)棟DDJ-8型和唐源電氣TDJ-6型的手持式接觸網(wǎng)參數(shù)檢測儀。然而，人工現(xiàn)場測量的方式主要用于接觸網(wǎng)維修復(fù)核，效率低，強度大，不適于全線的接觸網(wǎng)檢測。下面將論述目前采用的剛性接觸網(wǎng)檢測方法，這些方法主要是指車載式的動態(tài)檢測方法。

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)通常是指接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度，即導(dǎo)高、拉出值以及錨段關(guān)節(jié)兩線間距等。我國最早的地鐵接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測，是西南交通大學(xué)在廣州地鐵1號線采用的接觸式檢測方式［3］。拉出值的檢測原理是:在受電弓上安裝接近開關(guān)(見圖1)，通過開關(guān)輸出的開關(guān)信號，判斷接觸線的位置，從而計算拉出值。導(dǎo)高的檢測原理是:通過在受電弓上安裝反射板，利用電客車頂部的測距激光傳感器，測量受電弓與電客車頂部的距離，通過相應(yīng)的標(biāo)定和計算，便可以測量接觸線動態(tài)導(dǎo)高。日本也采用類似的思想進行導(dǎo)高的測量［4］:在受電弓上安裝具有圖像標(biāo)志的標(biāo)簽(見圖2)，通過線陣相機的高速掃描，從而記錄受電弓的狀態(tài)，再用標(biāo)定換算成導(dǎo)高。但是，這種接觸式的檢測方法存在較大的缺陷:一是接近開關(guān)的可靠性較差，容易損壞，并且檢測結(jié)果受安裝方式的影響較大，精度不高;二是導(dǎo)高的測量是在默認(rèn)受電弓與接觸線良好接觸的先決條件下進行的，但實際運行中，受電弓自身處于高頻的振動中，因此導(dǎo)高的檢測受到較大的噪聲干擾，影響了測量精度。可見，這種接觸式的方法無法測量錨段關(guān)節(jié)以及線岔等關(guān)鍵區(qū)域的幾何參數(shù)(如兩線水平間距和抬高等)，因此有一定的局限性。為克服上述檢測方法存在的問題，國內(nèi)國鐵精工、唐源科技、弓網(wǎng)科技等公司采用了基于激光雷達(dá)的非接觸式檢測方式(見圖3)，曾應(yīng)用于我國蘇州地鐵、西安地鐵及上海地鐵的接觸網(wǎng)檢測。該方法將激光雷達(dá)安裝于檢測車車頂中心，激光雷達(dá)通過連續(xù)發(fā)射激光束的方式，對被測接觸線進行二維平面測量，再通過三角幾何原理換算接觸網(wǎng)拉出值和導(dǎo)高的幾何參數(shù)。由于利用了二維的平面測量手段，很好地解決了錨段關(guān)節(jié)以及線岔等關(guān)鍵區(qū)域的幾何參數(shù)測量問題。但是，受激光雷達(dá)本身測量精度的影響(一般激光雷達(dá)的精度只能達(dá)到3～5mm)，這種接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測方式并未在地鐵的剛性接觸網(wǎng)檢測中廣泛應(yīng)用。近年來，隨著圖像處理技術(shù)、計算機視覺技術(shù)的發(fā)展，基于計算機視覺的接觸網(wǎng)檢測方式被成功應(yīng)用。弓網(wǎng)科技在國內(nèi)率先采用了基于面陣相機的計算機視覺檢測方式，成功應(yīng)用于廣州地鐵2號線的剛性接觸網(wǎng)檢測，取得了較好的應(yīng)用效果，導(dǎo)高的測量精度可以提高到5mm，如圖4所示。但是，由于受面陣相機本身CCD靶面的限制，使得該檢測方法的測量范圍有限，對于地鐵柔性接觸網(wǎng)的檢測具有一定的局限性。此外，由于面陣相機本身的特性，其幀率無法做到很高，從而也使得接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的密度不會很高，造成采樣間隔較大。為克服這一缺陷，德國、日本及意大利采用了基于線陣相機的計算機視覺檢測方式［4］，用于接觸網(wǎng)的檢測。該方法采用兩臺線陣相機，每臺相機分別獲取接觸網(wǎng)位置狀態(tài)，并以灰度值形態(tài)呈現(xiàn);借助圖像識別、分析、處理等技術(shù)，將相機獲取的灰度值還原為目標(biāo)成像所對應(yīng)的位置坐標(biāo);通過三角測量法，計算接觸網(wǎng)幾何參數(shù)，實現(xiàn)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的高精度檢測。線陣相機的掃描頻率可達(dá)上千幀，并且不會受測量范圍的限制。唐源電氣公司采用了相似的技術(shù)，成功應(yīng)用于我國上海地鐵的接觸網(wǎng)檢測，如圖5所示。上述接觸式或非接觸式的接觸網(wǎng)檢測都是車載式的檢測方式。由于機車在行駛過程中本身會產(chǎn)生振動，使檢測所獲得的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)具有較大的不確定性，因此為提高幾何參數(shù)的檢測精度，必須對車體的振動進行補償。唐源電氣公司在國內(nèi)率先引入了針對走行軌特征的補償方式，如圖6所示。利用計算機視覺原理，識別走行軌的特征，實時判斷車體的振動狀態(tài);結(jié)合線陣相機的計算機視覺檢測方式，將接觸網(wǎng)幾何參數(shù)歸算到走行軌中心，大大降低了由于車體振動所造成的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的隨機性。該檢測方式成功應(yīng)用于重慶地鐵，取得了較好的效果，克服了車體振動以及測量范圍等問題。實踐表明:這種方法將成為我國地鐵接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的主要方法。

弓網(wǎng)動態(tài)受流性能是弓網(wǎng)系統(tǒng)運行服役性能的實質(zhì)性體現(xiàn)，主要通過評價弓網(wǎng)動態(tài)受流性能的優(yōu)劣來反映弓網(wǎng)系統(tǒng)的運行服役性能。弓網(wǎng)系統(tǒng)受到許多因素的影響，諸如接觸懸掛類型、接觸線材質(zhì)、受電弓型號、弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力以及列車運行狀態(tài)等。目前，我國地鐵主要將弓網(wǎng)接觸壓力［2-3］作為弓網(wǎng)相互作用的動態(tài)參數(shù)，通過分析接觸壓力的均值、方差來評判弓網(wǎng)受流質(zhì)量。在弓頭滑板的兩端分別安裝4個壓力傳感器來檢測弓網(wǎng)接觸壓力(見圖7)，同時安裝加速度傳感器來測量受電弓的加速狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第一和第二定律并考慮受電弓本身的質(zhì)量，便可測量和計算弓網(wǎng)接觸壓力。德國、日本等國的地鐵都采用與實際運營型號相同的電客車作為接觸網(wǎng)檢測車，通過在受電弓上安裝傳感器來測量弓網(wǎng)接觸壓力［4］。雖然，大部分壓力傳感器采用輕型合金材料，但其畢竟更改了受電弓的物理結(jié)構(gòu)，弓網(wǎng)接觸壓力檢測的數(shù)值并沒有考慮這一部分所帶來的影響。受經(jīng)濟條件的限制，國內(nèi)地鐵并無專門電客車形式的綜合檢測車;同時，考慮到運營安全，也沒有在電客車受電弓上安裝壓力傳感器。目前，檢測地鐵弓網(wǎng)接觸壓力，主要是利用我國襄樊金鷹、寶雞南車時代等廠生產(chǎn)的綜合檢測車，利用檢測受電弓來進行弓網(wǎng)接觸壓力檢測。但是，弓網(wǎng)接觸壓力是相互作用動態(tài)參數(shù)，受列車類型、受電弓型號、列車速度等諸多因素的影響，因此基于綜合檢測車的這種檢測方式所獲得的接觸壓力不具有一定的客觀性。日本將弓網(wǎng)燃弧作為弓網(wǎng)相互作用動態(tài)參數(shù)，通過非接觸的檢測方式，在運營的電客車上檢測弓網(wǎng)燃弧(見圖8)［7］，獲取相應(yīng)的指標(biāo)，從而評價弓網(wǎng)受流質(zhì)量，從根本上反映弓網(wǎng)的動態(tài)關(guān)系。在我國，唐源電氣公司率先應(yīng)用了這一技術(shù)，成功檢測了廣州地鐵3號線運營電客車的弓網(wǎng)燃弧狀態(tài)(見圖9)，為弓網(wǎng)受流質(zhì)量的評價提供了一系列客觀數(shù)據(jù)指標(biāo)(如燃弧率、最大燃弧時間、燃弧強度等)［8］。

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)屬于接觸網(wǎng)的靜態(tài)特性，可為提升接觸網(wǎng)維修的精準(zhǔn)度及質(zhì)量提供客觀依據(jù);而弓網(wǎng)相互作用動態(tài)參數(shù)屬于弓網(wǎng)的動態(tài)特性，可確保弓網(wǎng)系統(tǒng)的安全服役性能。因此，要堅持“預(yù)防為主、重檢甚修”的方針，必須有機地結(jié)合這兩方面的檢測信息，兩者相輔相成，缺一不可，不全面或單一的檢測方式很難為維修部門提供客觀的維修依據(jù)。從目前我國既有地鐵接觸網(wǎng)檢測現(xiàn)狀的分析可知，所有的接觸網(wǎng)檢測都是通過接觸網(wǎng)檢測車來實現(xiàn)的，這勢必造成所檢測的弓網(wǎng)相互作用動態(tài)參數(shù)不能反映實際弓網(wǎng)關(guān)系。因此，只有從電客車實際運營的角度出發(fā)，獲取弓網(wǎng)相互作用動態(tài)參數(shù)，才能反映實際的弓網(wǎng)關(guān)系。基于這一點，應(yīng)該充分利用電客車所提供的運營信息和接觸網(wǎng)檢測車提供的檢測信息，通過從整體到局部、從粗檢到細(xì)檢的高效率檢測模式，打造接觸網(wǎng)檢測車與電客車的一體化聯(lián)合檢測平臺，融合接觸網(wǎng)幾何參數(shù)和弓網(wǎng)相互作用動態(tài)參數(shù)，從上述兩方面建立統(tǒng)一的接觸網(wǎng)維修評價體系。首先，利用在電客車上安裝的弓網(wǎng)燃弧檢測裝置，獲取全線路的燃弧信息，實時監(jiān)控全線路的燃弧率及狀態(tài)，重點關(guān)注燃弧變化較大的區(qū)段，使接觸網(wǎng)維修部門的維修維護工作具有針對性;其次，結(jié)合車體振動補償技術(shù)，基于線陣相機的計算機視覺檢測方式，利用接觸網(wǎng)檢測車，對所關(guān)心的區(qū)域進行接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的反復(fù)檢測，獲取導(dǎo)高和拉出值數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)的參數(shù)曲線，驗證曲線的重復(fù)性和異常情況;最后，結(jié)合接觸網(wǎng)幾何參數(shù)和弓網(wǎng)相互作用動態(tài)參數(shù)，針對異常數(shù)值進行人工復(fù)查維修。采用這種新型的檢測維修模式，可以真正從電客車運行的安全性出發(fā)，做到從整體評價線路、從局部查找問題，大大提高地鐵接觸網(wǎng)檢修維護的效率，為我國地鐵接觸網(wǎng)的運營維護提供新的思路。（本文作者：馬金芳、于龍單位：廣州地下鐵道總公司、西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院）