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1、1,接触网的检测及数据的 处理与分析,2012年11月成都,曾明 13980401992 ,2,主要内容,为什么测？,一、检测的目的及要求,二、检测的内容及评价,测什么？,三、检测的方法,四、检测的方式及装备,怎么测？,3,一、检测的目的及要求,接触网设计,检测为接触网设计、施工、运营服务,系统仿真,接触网施工,接触网运营维护,施工测量,静态验收,动态验收,验证弓网方案,指导施工调整 检验施工质量,反复动静态验收,指导修理、保障安全,验收,4,一、检测的目的及要求,准确、精确,接触网检测的要求,可重复性,环境的要求,在同等条件下，重复测量应有相同结果，不受随机因素的影响,高速运行、气象、气候等
2、,5,二、检测的内容及评价,测量与诊断,医疗器械与医疗,被测对象作用,被测对象要求,通过不间断的机械、电气接触向电动列车供电 接触网（道路） 受电弓（汽车）,运行可靠性、接触质量、运行寿命,分解成被测参数,实现测量功能,6,弓网系统的最核心要求,几何相互位置,拉出值 导高 多支接触线相对位置 定位器坡度 接触线坡度,运行可靠性,接触质量,运行寿命,动态作用,材料接口,载流量,弓网接触力 燃弧 定位点抬升,接触网温度,接触线磨耗,二、检测的内容及评价,7,静态检测,二、检测的内容及评价,接触网单方面参数,动态检测,弓网动态相互作用情况下弓网系统参数,几何参数静态值、定位器坡度、接触线磨耗等,几何
3、参数动态、弓网接触力、弓网燃弧、定位点处接触线抬升等,8,铁路电力牵引供电设计规范,二、检测的内容及评价,检测参数评价依据为弓网系统相关标准和设计文件,铁路电力牵引供电施工规范,接触网各零部件标准,GB/T 21561 机车车辆受电弓特性和试验（TB/T 1456）,TB/T 3271 受电弓与接触网相互作用准则,安规、检规,EN50119 电力牵引架空式接触网,EN50206 受电弓特性与测试,EN50367 弓网动态相互作用技术规范,EN50318 弓网动态相互作用仿真确认,EN50317 弓网动态相互作用的测量要求与确认,TB10758 高铁牵引供电验标,9,弓网检测结果的评价,二、检测
4、的内容及评价,与设计值进行比较,对连续测量的检测结果进行分析,对不同参数检测结果进行对比分析,指导修理,对历次测量的检测结果变化进行分析,10,动态值,二、检测的内容及评价,接触线空间几何位置参数,静态值,弓网动态接触情况下的接触线在受电弓上的横向位置、受电弓抬升情况下的接触线高度,接触线在不与受电弓接触情况下相对于钢轨平面的空间位置,超限判断、验证设计方案,为维修调整提供依据,11,接触线坡度变化满足弓网动态性能要求,二、检测的内容及评价,接触线空间几何位置参数,接触线在滑板上的往复运动范围应尽可能大,接触线不能离开弓头的工作范围,12,检测结果评价标准为设计值及其施工误差要求,二、检测的内
5、容及评价,接触线空间几何位置参数,接触线高度: 5300 m 预弛度： 无 允许误差 接触线高度 30 mm 支持点之间高度差 20 mm 结构高度 150 mm （区间） 100 mm (Tunnel隧道) 接触线拉出值允许误差 30 mm,郑西客专,13,二、检测的内容及评价,接触线空间几何位置参数,郑西客专,在支持点之间测量到的导高差最大允许值为20mm。,14,二、检测的内容及评价,接触线空间几何位置参数,郑西客专,跨中没有预留弛度。支持点之间的导高差不得大于10mm（以支撑点之间的假定连接线为参考）。 吊弦与吊弦之间的导高差最大为10mm。,支持点之间的接触线纵断面,15,影响接触网
6、几何参数的因素,二、检测的内容及评价,16,接触网静态几何参数与弓网动态性能具有因果关系,中心锚结绳安装不当引起弓网接触质量出现变化 （左上：中心锚结绳过紧；右上：中心锚结绳过松；左下：接触线高度不连续； 右下：接触力出现异常极值；下中：弓网系统产生燃弧）,二、检测的内容及评价,17,武广高铁部分几何参数测量结果,二、检测的内容及评价,18,弓网动态性能计算机仿真（SSS400+型受电弓）,二、检测的内容及评价,19,弓头部件受损,二、检测的内容及评价,20,接触网零部件受损,二、检测的内容及评价,21,二、检测的内容及评价,定位器坡度,在受电弓通过时，定位器不应妨碍接触线的自由振动 接触线抬
7、升到最大时，定位器下沿的轮廓应能保证受电弓顺利通过 定位器坡度的评价标准为设计值,22,二、检测的内容及评价,定位器坡度,23,F,AER,F,DYN,F,R,F,0,F,R,F,wind,F = F0 FR + FAER FDYN,受电弓设计,接触网、轨道等,弓网接触力F受电弓垂直作用到接触网上的力 静态接触力F0 停车时，传动机构使受电弓垂直作用到接触网上的力 磨擦力FR 关节间磨擦产生的力，与弓头运行方向相反 空气动力FAER 气流对受电弓的作用力 动态分力FDYN 由垂直振动引起的惯性力,二、检测的内容及评价,弓网接触力,24,惯性力FDYN=ma,a,振动加速度,a1,冲击加速度,二
8、、检测的内容及评价,（接触网弹性 接触线波动 受电弓冲击垂直分量 ）,25,二、检测的内容及评价,弓网接触力,为评价弓网接触质量，应计算一个控制段内接触力的如下统计值。（控制区段应不短于一个锚段）,接触力平均值Fm 标准偏差s 接触力最小值Fmin 接触力最大值Fmax 接触力统计最大值Fm+3S 接触力统计最小值Fm-3S,26,二、检测的内容及评价,弓网接触力,标准偏差越小，弓网接触力离散性越小，弓网系统运行越平稳，最高速度下的标准偏差不大于0.3Fm,EN50119要求的接触力最大值和最小值如下表：,27,二、检测的内容及评价,弓网接触力,动态接触力的极值（一般认为大于1.8Fm），多出
9、现在接触网不规则的地方，比如,不均匀抬升量 接触线安装缺陷 接触线的缺陷 单一质量块（集中负载）,28,二、检测的内容及评价,燃弧,电弧是指通过滑板和接触线之间的电流流动，通常伴有强光产生。 测量燃弧应记录的数值：,每个电弧的持续时间 测试期间的列车运行速度 受电弓电流,评价受流质量，应计算燃弧率,持续大于1ms的电弧的持续时间,测量电流超过30%额定电流的时间,29,二、检测的内容及评价,燃弧,EN50367要求的最大速度下的燃弧率,小于250km/h线路 燃弧率不超过0.1% 大于等于250km/h线路 燃弧率不超过0.2%,考虑燃弧的最小持续时间 5ms,局限性,取流情况下才有电弧产生,
10、弓网接触过紧的情况不能反映,30,二、检测的内容及评价,定位点处的接触线抬升,在接触网支柱上安装固定的测量装置测量受电弓通过时定位点处接触线的抬升，运用于以下情况,动态评估时，确认弓网系统的方案设计是否符合标准要求 确定新型车辆或受电弓的最高允许速度 商业运营中固定监测受电弓,31,二、检测的内容及评价,定位点处的接触线抬升,在正常运行条件下及最大跨距时，定位处的抬升应由弓网系统设计人员进行计算机仿真,采用非限定式定位器，抬升量应至少是仿真值的2倍 采用限位式定位器，抬升量应至少是仿真值的1.5倍,定位点处接触线的抬升量，不得超过定位器设计的最大抬升量,32,二、检测的内容及评价,定位点处的接
11、触线抬升,最大抬升量与弓网接触力和接触线的波动等相关，对于某一速度的列车，抬升量任何明显的增加和减少，均表明有干扰或受电弓缺陷。这些缺陷可能由以下原因造成,空气动力的过高或过低，由于风挡调节不当或损坏、受电弓倾斜引起的接触滑板间接磨耗,静态接触压力过高或过低，由于静态接触压力调节不当、因磨损超过极限等原因造成接触滑板质量的有较大变化,接触压力的动态分力过高或过低，由于调节器等受电弓机械部件的欠缺、因磨损超过极限等原因照成滑板质量变化而导致惯性力较大变化,33,二、检测的内容及评价,接触网弹性,弹性属于接触网的静态参数，具有沿跨距变化的性质 接触网的结构形式和各项设计参数确定后，就可以通过反正计
12、算出一跨内接触网弹性曲线，弹性最大值和最小值、弹性不均匀系数 弹性和弹性不均匀系数 与接触线截面、张力、跨距、结构高度、预弛度、弹性吊索等有关，也与施工精度有关,34,二、检测的内容及评价,接触网弹性,弹性实测值与计算值比较，可找出施工精度不够的地方,35,二、检测的内容及评价,接触线磨耗,接触线磨耗过大会导致接触线抗拉强度下降,接触线磨耗的测量一般测量接触线底面宽度，计算残存高度，磨耗面积,36,二、检测的内容及评价,接触网温度,弓网系统传输着巨大的牵引电流，在接触网主导电回路中，由于连接件松动、氧化腐蚀等造成接触电阻增大，形成局部发热点，可能烧伤接触网设备或导致线索抗拉强度下降,接触网温度
13、测量应在供电臂上有牵引电流的情况下测量,找出接触网中温度异常点,27,37,三、检测的方法,接触线几何位置,接触式检测,38,三、检测的方法,接触线几何位置,接触式检测,角度1 角度2 角度3 6800 角度n,39,三、检测的方法,接触线几何位置,接触式检测,测量精度不高,只能测量工作支接触线,不受气象条件干扰,增加弓头重量，影响受电弓特性,安全性不够好,40,激光雷达,三、检测的方法,接触线几何位置,激光扫描法,41,三、检测的方法,接触线几何位置,激光扫描法,42,三、检测的方法,接触线几何位置,激光扫描法,33,43,三、检测的方法,接触线几何位置,激光雷达比较,SICK（施克）,LE
14、UZE（劳易测）,LMS100,LMS200,LMS400,LMS511,ROD4,ROD4-58,50m,品牌,型号,距离范围,角度范围,角度分辨率,270,0.25,0.5,距离分辨率,重复精度,扫描频率,25Hz,50Hz,1mm,20mm,80m,180,0.25-1 ,18.75-1 Hz,10mm, 15mm,3m,70,0.1-1 ,200 Hz,10mm, 15mm,65m,190,0.167-1 ,25-100 Hz,1mm, 7mm,65m,190,0.36 ,25Hz,5mm, 15mm,65m,190,0.36 ,50Hz,5mm, 15mm,其它,221型具有加热防尘
15、,受强光干扰,具有加热防尘功能,具有加热防尘功能,具有加热功能,具有加热功能,44,三、检测的方法,接触线几何位置,激光扫描法,测量精度较高,能对工作支和非工作支进行检测,不影响受电弓特性,非接触式测量，安全性好,大雪、大雨或大雾天气，不能正常工作,35,45,三、检测的方法,接触线几何位置,机器视觉方法,激光器,接触线,相机,46,三、检测的方法,接触线几何位置,机器视觉方法,1280*960 130万象素图像,（0,0）,（1279,0）,（0,959）,（1279,959）,47,三、检测的方法,接触线几何位置,机器视觉方法,48,三、检测的方法,接触线几何位置,机器视觉方法,在激光线所在线路断面上 非工作支接触线底面中心在图像上的像素坐标 （318.4,185.0） 工作支底面中心坐标 （706.0,513.10）,假设已知此位置上的工作支和非工作支精确地拉出值和导高，则可将像素坐标换算成实际空间坐标 在实际标定中采用高精度标定设备进行标定,49,三、检测的方法,接触线
