接触网检测技术概论

车载检测设备，如1C、2C、3C等，为等速运
行检测， （1）检测设备（传感器）适合高速运行条件 （2）电磁兼容问题 （3）定标定位问题
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第6章 接触网检测的几项关键技术或条件 5.1 电磁兼容问题 5.2 高压侧检测电源问题
5.3测量信号的高低压侧传输问题
5.4 定标定位问题
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5.1 测量装置及数据处理设备的电磁兼容问题
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便携式测量装置
（1）测杆 （2）接触网激光测量仪＋轨道尺
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接触线拉出值和高度非接触检测之一线阵摄像机图 像处理法
非接触测量方式
线阵摄像机三角形测量法
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非接触式测量原理： 利用线阵摄像机三角形测量技术实现。 使用四台线阵摄像机，对接触线进行扑捉成像，根据接 触线在各个摄像机的成像位置，计算出接触线的横向和竖 向位置。 线阵摄像机与普通摄像机的区别是它在一条线上成像。
测量信号
供电隔离变压器
信号： 全车同步定位系统 公里标、速度
[9]弓网动态作用参 数前置处理计算机 [10]数据预处理计算 机
[11]数据波形 显示计算机 [12]数据集成 处理计算机
车载接触网检测系统架构
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接触网检测系统电气系统示例图
力F1、 F2 力F3、 F4 硬点a1 信号放 大、V/F、 整形、E/O 信号放 大、V/F、 整形、E/O 信号O/E、 整形、 F/V、放大 信号O/E、 整形、 F/V、放大 显 示
支柱1 支柱2
信号整 形、E/O
信号O/E、 整形
数 据 采 集 处 理 系 统
打 印
存 储
高度 火花探测 速度信号 受电弓运行图像
信号整形
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接触线拉出值和高度检测
• 拉出值:定位点处接触线距受电弓滑板中心的距离。 直线区段：±250～300mm 曲线区段：根据曲线半径、跨距和最大风速适当 加大，保证跨中接触线及定位点在最大风速下均 不超过距受电弓中心300mm。 • 接触线高度:接触线距轨面的高度。
接触线动态高度：一跨内最大高度、最低高度、一跨
内接触线高差。 （4）接触网的静弹性测量。 （5）接触线抬升量（跨中、定位点、线岔和锚段关节处）
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（6）接触悬挂零部件状态：吊弦线夹、定位线夹、吊弦、
弹性吊索等 （7）张力补偿器
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4.2 腕臂结构的检测内容 （1）腕臂结构中零部件的状态 （2）定位拉线的状态 （3）平腕臂、斜腕臂、定位管、防风支撑等杆件
（2）运营检测：在电气化线路运行时进行接触网参 数检测，为接触网的维修提供技术依据，保证接 触网处于良好的运行状态。
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第4章 接触网检测的内容
4.1 接触悬挂
4.2 腕臂结构 4.3 附加导线 4.4 外部环境
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4.1 接触悬挂检测内容
（1）接触网的几何参数
接触线拉出值、接触线高度、接触线相互位置（锚段关节、
2007年4月3日，TGV，法国东部线，574.8km/h
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德国接触网检测车主要检测高速情况下的弓网动态接触 压力，以便对接触悬挂和受电弓两者之间的关系进行评判。 各国弓网动态作用检测技术及对评判指标的选择各有侧重， 如德国的检测车突出检测弓网间的接触压力，法国突出检测 接触悬挂的动态弹性和弓网燃弧，日本则突出检测弓网离线
3.1 按检测方式分类
3.2 按动静态检测分类
3.3 按检测接触网的部位分类
3.4 按检测时期分类
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3.1 按检测方式分类:
（1）接触式检测：通过受电弓和传感器直接与接触网相接 触的测量。如：1C中的测量参数大部分为接触式测量，硬点、 弓网接触力、火花等。 （2）非接触式检测：通过图像采集或其他光学设备对接触
第1 章
接触网概述
1.1 接触网的功能 1.2 接触网－受电弓系统受流特点 1.3 弓网受流系统的基本条件 1.4 接触网的基本组成
牵引供电系统通过接触网和受电弓向运行的电力机车 和动车组传递电能，接触网沿铁路架设，是向电力机车 和动车组供电的装置；受电弓是安装在电力机车和动车 组上从接触网上获取电能的装置。
5.4 高速运动检测
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5.1 高空位置
接触网的部件和线索均处于距轨面5米
以上的高空位置，电压等级为25 kV以
上等级，人员不能直接接触，接触网的 测量必须采用间接的测量方式。
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5.2 电磁干扰 （1）单相供电系统本身存在的电场和磁场不平 衡。 （2）弓网间的燃弧引起的电磁干扰问题尤为严 重。
网进行的测量，这种测量方式不与接触网直接接触。如：4C
测量、2C测量等。
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3.2 按动静态检测分类:
（1）静态检测：接触网在不受受电弓激励的状态下进行的 测量。主要测量接触网的静态参数。
（2）动态检测：在接触网和受电弓耦合运行状态下进行的
接触网测量。此种方式主要检测接触网的动态参数和弓网受 流参数。
1.1 接触网的功能
• 为列车输送电能 • 为列车受电弓提供滑行通道
1.2 接触网－受电弓系统受流特点
机械运动： 受电弓滑板沿接触线高速滑动摩擦过程 受电弓上下振动 受电弓横向摆动 接触网振动，并形成行波沿导线向前传播 电气状态变化： 机车/动车组牵引大电流通过接触线和受电弓滑 板接触面,电流发生剧烈变化 发生弓网离线火花，对周围环境产生电磁干扰。
的位置和状态。
（4）腕臂绝缘子的状态 （5）隧道立柱和硬横跨立柱
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4.3 附加导线的检测内容 （1）AF线的状态 （2）PW线的状态 （3）回流线的状态。
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4.4 外部环境检测内容 （1）鸟窝 （2）异物
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第5章 影响接触网检测的关键因素
5.1 高压和高空 5.2 电磁干扰
5.3 机械振动
（5）火花信号处理部分、 （6）检测数据采集处理部分、
（7）检测数据波形显示部分、
（8）检测数据集处理与处理部分，
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接触压力传感器 [1]传感器：力、加速度 [2]传感器：加速度（硬点） 受电弓 [4]电流传 感器 [3]激光位移传感 器 传感器连接线 [5]车顶加速度传 感器 [6]数据采集 处理单元 [4]车顶加速度 高电压 地电位 车顶 导高数据处 理计算机 火花数据处 理计算机 防护铠装光缆 双层屏蔽 电源线 火花传感器及处理单元 [7] [8]
拉出值接触式检测法
采用受电弓弓头上安装方式，采用红外漫反射型光电开关
此类光电开关结构紧凑，体积小、密封性能好，尤其是抗
电磁干扰能力强。
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拉出值接触式检测法`
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拉出值接触式检测法 工作原理: 由光电开关发出来的调制红外光束，遇到被检测 物体后，反射回来经开关同步接收，由电子 开关电路驱动回路，检测到物体有或无。 每一个光电开关对应滑板上一个固定距离，当接触 线遮挡开关时，此开关输出信号，由此可知接触线 距滑板中心的距离。本检测装置在受电弓的弓头上 不同位置安装多个此类光电开关，接触线经过各个 开关时，即被检知，从而测出拉出值。 特点：抗干扰能力强，环境适应性好。 由于要在受电弓的弓头上安装多个传感器，增加了弓头 的重量，不适合高速受电弓使用。
接触网检测技术概论
铁科院机辆所 韩通新
提 纲
第1章 接触网概述 第2章 接触网检测技术的发展 第3章 接触网检测的分类 第4章 接触网检测的内容 第5章 影响接触网检测的关键因素 第6章 接触网检测的几项关键技术或条件 第7章 接触网检测技术和原理 第8章 接触网检测数据分析方法 第9章 接触网检测设备介绍 第10章 6C检测系统介绍
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线阵摄像机检测方法的特点：
1）测量系统可同时测量拉出值、高度、接触 线相互位置等 参数；
2）测量数值为接触线的静态参数；
3）测量精度较高，分辨率达1－2mm； 4）测量装置的环境适应性较差；
5）数据分析量大，测量速度低。
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接触线拉出值和高度非接触检测之二弓网图像处理法
弓网图像分析测量法
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（3）电力机车频繁操作开关引起的操作过电压
（4）电磁谐振现象。
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5.3 机械振动 （1）接触网线索和零部件的振动，造成状态不稳定
或测量误差增大。 （2）车载接触网检测设备的振动，包括受电弓的振
动和车体的振动，这些振动常常造成传感器损坏，
仪器插板接触不良，从而造成检测故障。
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5.4 高速运动检测
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第2章 接触网检测技术的发展 2.1 国外主要国家接触网检测的重点 2.2 我国接触网检测技术的发展 2.3 接触网检测技术的发展趋势
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2.1 国外主要国家接触网检测的重点
接触网检测技术随着电气化铁路的发展而产生，德国 、日本、法国等世界铁路发达国家研制接触网检测装置 起步较早，用于接触网检测和弓网受流性能评估。德国 在二十世纪四十年代初研制了接触网参数的单项测量装 置，二十世纪五十年代又研制了整车检测装置，在线路
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1.3 弓网受流系统的基本条件
保证功率传输的可靠性 受流系统的运行安全性


良好的受流质量
保证受流系统的使用寿命 减少对周围环境的影响
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1.4 接触网的基本组成
• 架空接触网系统：承力索、接触 线、回流线、防雷线、馈电线和 加强线 • 基础、支持结构以及夹持、支撑、 调整和绝缘接触线和其它带电体 的部件 • 安装在线路接触网支持装置上的 开关机构、监视和保护设备
、接触线磨耗。
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我国接触网检测技术的发展也是随着电气化铁道的 发展而发展的，经历以下阶段 初期：研制接触网检测车，侧重于检测接触网拉出值、
高度等参数。
上世纪九十年代：研制自带动力的接触网检测车。 2000年：车载弓网检测装置和综合检测车 高铁时代：综合检测列车 最近：6C系统
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第3章 接触网检测的分类
7.2 接触线高度接触式测量
7.3 弓网接触力测量 7.4 硬点测量 7.5 离线火花检测 7.6 接触导线抬升量的地面测试
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接触网检测项目定义
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接触网检测系统主要包括： （1）接触网几何参数前置处理部分、 （2）弓网动态作用参数前置处理部分 （3）供电参数前置处理部分、
（4）视频处理部分、
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3.3 按接触网检测位置分类:
（1）接触悬挂：检测接触悬挂的参数和状态，此类参数直 接与弓网运行安全相关。 （2）腕臂结构：检测接触网腕臂结构的零部件和状态。 （3）附加导线：
（4）其他：
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3.4 按检测时期分类:
（1）施工验收检测：在接触网施工和施工验收、客 运专线的 联调联试阶段进行检测，用于接触网状 态和参数调整及施工质量控制。
所有测量传感器及测量装置都在强磁场和强电场下
工作的，所以，所选测量传感器必须具有很强的抗干扰
能力；信号处理电路必须作特殊设计，充分考虑电路的 抗干扰能力；测量装置及信号传输线要有很好的屏蔽性
能；数据处理系统的硬件和软件设计要作抗干扰处理，
防止测量中计算机系统的死机问题。
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5.2 高压侧的检测用电源问题
测量中，25kV侧的传感器和信号变换装置需要电源，
解决这一问题的方法是： （1)在高压侧安装蓄电池，采用换能器为蓄电池充电。 动车组或电力机车车载弓网检测设备。 (2) 使用绝缘变压器，变比为220V/220V，将低压侧的 电能送至高压侧。单节无动力接触网检测车采用。 （3）太阳能板加蓄电池方案，用于接触网地面检测装 置，如6C装置，测量振动、温度等装置。
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5.3 测量信号的高低压隔离和传输问题
接触网检测中，许多传感器是安装在受电弓上， 属于25kv的高压侧，要将测量信号传送至检测 车的低压侧，必须解决测量装置的高低压隔离 问题和信号的传输问题。
目前普遍采用光纤传输方式
Hale Waihona Puke Baidu
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5.4 检测数据的定标和定位问题
接触网检测参数是以支柱号和公里标为横坐标来定 位的，在测量中，必须时刻检查机车经过的支柱是否与
上进行包括受电弓空气动力学特性、接触网悬挂振动及
受流性能等动态作用参数试验。
法国、日本在这方面也做了大量的研究和试验， 开发出一系列根据不同要求而设计的弓网动态作用参数 检测车。二十世纪九十年代初，日本开发了集接触网检 测、信号检测和无线电检测于一身的新型电气检测车。 该车检测接触网的高度、拉出值、定位器坡度、离线、 硬点、支柱号、跨距等参数。
计算机内存储的支柱号相对应，不一致时应立即修改，
否则，所测数据是无效的。 里程标定位方法：测速传感器累计加里程校核方法
里程标校核方法：LKJ、GPS、电子射频标签
支柱号定位方法：定位信号、预存支柱顺序号、支柱号 自动识别、人工校对。
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第7章 接触网检测技术和原理介绍
7.1 接触线拉出值和高度检测
线岔）、定位器坡度. （2）接触线平顺性参数 接触线硬点、一跨内高度差、接触线坡度；这些参数反映 了接触线的平顺性，包括短波不平顺和长波不平顺。
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（3）弓网受流性能
弓网接触力：一跨内最大接触力、最小接触力、平均 接触力、标准差。
离线（火花）性能：最大离线时间、离线率、离线次
数。 硬点（垂向加速度）：一跨内加速度最大值。