6C检测系统在电气化铁路上的应用研究

6C检测系统在电气化铁路上的应用研究

张学锋

中国铁路济南局集团有限公司济南供电段 山东济南 250000

1  绪论

近年来，中国铁路贯彻新发展的理念，深入推进铁路结构性改革，努力推动铁路高质量发展。目前全国铁路营业历程达到14.6万km,其中高速铁路3.8万公里。复兴号中国标准动车组实现时速350公里的商业运营，智能型动车组更是在全世界首次实现时速350公里的自动驾驶。以改革创新为根本动力，统筹发展和安全，努力推动铁路高质量发展，加快建设交通强国。

1.1  选题的目的与意义

铁路的快速发展,不仅显著的改变了人们的出行条件,而且带动力沿线经济增长,与此同时给我们铁路的安全运输带来了巨大的挑战。为保障电气化铁路的运营秩序，提高供电安全性、可靠性，实现高质量发展，应构建电气化铁路供电安全检测监测系统（以下简称6C检测系统）。6C检测系统充分采用了大数据、物联网、人工智能等先进技术，对电气化铁路的牵引供电设备进行全方位、全覆盖的综合检测监测，极大提高了维修质量和"天窗"利用率,通过全面的检测分析从而指导现场进行精准检修,极大提高了供电维护能力,从而实现安全供电、智慧供电、品质供电的目标。

1.2 国内外研究现状

1.2.1国外现状

随着电气化铁路和高速铁路的不断发展， 高速铁路接触网检测技术及其装备的研发和使用紧随其后。最先运用接触网检测系统的国家是德国和日本，技术在不断完善和成熟。德国对接触网检测技术的研究较早且较为深入，其先进检测技术与设备被大多国家引进。2 0 世纪 5 0 年代德国在运行线路上对弓网力学特性、接触网振动及受流和空气动力学做了相关实验对安装技术做了改进实验并取得良好的效果。该阶段的实验研究对现在的接触网系统架构有着深远影响。日本也是研究接触网检测车较早的国家，其典型检测车为 923 型 新型黄色医生(T4编组) 检测车。其检测时速为 270 km/h,在接触网检测中以 1500Hz 的采样速度进行激光扫描,处理精度较高。同时该型检测列车可同时实现对轨道状态、通信信号、弓网状态的全面检测。

1.2.2国内现状

自 2 0 世纪 8 0 年代我国开始自主研发生产接触网检测车。通过将应力传感器安装经过改造的客车车体上实现了 100km/h 以下常规线路的接触线高度和拉出值等参数检测。在广泛吸收国际先进经验的基础上，我国高速铁路接触网检测系统已基本成型。根据高速铁路供电设备管理的需求，2012 年中国铁路总公司下发《高速铁路供电安全检测监测系统（6 C 系统）总体规范》，在全路推行了 6 C 系统建设。

我国接触网检测系统在检测效率和精确程度上虽有一定建树，但各类检测装置在使用中均存在一定不足，通过对检测装置原理、结构的分析，同时对比实际现场检测中存在的问题，对检测系统进行改造和完善，是高速铁路接触网检测系统发展所需。同时对基层接触网设备管理单位而言，需要结合设备实际、合理划分各类检测装置的运用范围和周期，形成优势互补，使检测效果最佳化，才能最大程度的发挥高速铁路接触网检测系统的功能，为高速铁路接触网设备管理提供更好的服务。

因此，通过对高速铁路各种检测手段的分析，对检测系统不足之处加以改进，同时科学、合理地综合利用各种现代化检测手段，对接触网悬挂及重点设备进行状态检测，及时发现并处理影响设备安全运行的问题。这对大幅度提高现场设备管理水平，提升接触网设备的稳定性，在确保高速铁路供电安全运营方面意义重大。

2.1  高速弓网综合检测装置（1C）

高速弓网综合检测装置是在全路综合检测列车上安装的车载式接触网检测设备。随综合检测列车在全国各高速铁路上按周期巡回检测，对高速铁路接触网的状态和参数、高速弓网关系进行综合性检测。是6C检测系统中功能最全面、准确性最高的检测设备。该装置基本实现了自动分析功能，在周期性检测结束后，会生成检测报告下发各铁路局，根据中国铁道科学研究院提供的检测结果，组织对检测发现的接触网硬点、高差、拉出值等问题进行现场复核检测，确认设备存在缺陷后组织处理。

2.2  接触网安全巡检装置（2C）

高速铁路接触网安全巡检装置是临时安装在运行动车组司机台上的检测设备，图像采集系统由两部分组成，分别对接触网悬挂、高速铁路线路全景进行实时检测。接触网安全巡检装置的组成相对简单，多为便携式设备。便于携带和在动车组上安装。该检测装置主要用于检测接触网悬挂的安全技术状态，用于检测发现比较明显的零部件断、脱等问题。

2.3 车载接触网运行状态检测装置（3C）

车载接触网运行状态检测装置是在运行的动车组上加装的固定接触网运行状态检测装置，随着动车组的运行监测接触网的运行状态，以实现高速铁路接触网状态的全覆盖、全天候的动态检测。该设备一般在动车组出厂前就完成安装，安装位置在动车组受电弓后方2米车顶处，检测重点侧重于接触网悬挂状态和弓网关系，采集数据全部为图像，可对动车组运行路径中受电弓与接触线接触区域附近接触网悬挂的技术状态进行全覆盖的检查。3C装置最重要的功能是可直观反映接触网的技术状态，当接触网存在硬点时，可通过检测数据发现受电弓经过硬点部位所产生的异常振动、火花等问题。

2.4 接触网悬挂状态检测监测装置（4C）

接触网悬挂状态检测监测装置是安装在接触网作业车或专用检测车辆上，对接触网悬挂系统的零部件进行周期性高分辨率成像检测的检测设备。该检测装置是目前国内高速铁路接触网机械部件检测的最重要的检测手段。整套装置主要由矩阵相机、光线补偿装置、激光脉冲触发装置、非接触式几何参数检测装置、数据采集和处理计算机组五大部分组成。

2.5 受电弓滑板监测装置（5C）

受电弓滑板监测装置是在高速铁路的车站、动车组出入库区域、车站咽喉区加装的视频监控装置，用于实时监测运行动车组受电弓滑板的技术状态，及时发现运营动车组受电弓滑板的异常状态，指导故障消缺，确保接触网和受电弓的运行状态良好。该检测装置由受电弓照片采集、动车组车号采集、图像处理及传输三大部分组成，通过对局界、段界及动车组入库区域对受电弓滑板状态的监测，确定某段高速铁路接触网是否存在技术参数不满足造成受电弓打碰弓的问题，根据受电弓监测结果，指导基层单位进行接触网隐患排查和故障处理工作。

2.6接触网及供电设备地面监测装置（6C）

接触网及供电设备地面监测装置是在接触网隔离开关、上网电缆头、无交叉线岔、隧道出入口等关键设备和处所，以及牵引变电所内设置的监测设备，用于监测接触网张力变化、振动幅度、抬升量变化、及关键设备温度参数等方面，指导接触网及供电设备的维修。

2.7小结

目前接触网1C检测装置对几何参数检测是成套技术装备，对检测数值的参数超标具有科学评估的价值；2C检测装置注重便携性，没有一杆一档基础数据库，对拍摄角度和成像品质没有严格的标准格式，暂未发展智能分析模块。本文重点对6C检测系统图像分析的应用研究，所以选取3C检测装置的自动告警案例和4C检测装置人工图像分析案例两种方式进行应用研究，论证6C检测系统智能分析参与度逐渐增加和人工参与分析的参与度逐步减少是一种必然趋势，以及在智能分析和人工分析交叉过渡期间6C检测系统在电气化铁路上应用和应该采取的应对措施。

参考文献

[1]铁道部运输局供电部、中国铁道科学研究院、西南交通大学.《高速铁路供电安全检测监测系统（6C系统）总体技术规范》. 铁道部运输局供电部.2012

[2]董昭德.接触网.北京:中国铁道出版社.2012: 1-6.

[3]袁明杰.接触网弓网故障及其防范措施[J].铁道技术监督.2006(08):12-14.