【正文】 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測(cè)研究 學(xué)生姓名 ** 指導(dǎo)教師 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí) I 摘要 鐵路速度的發(fā)展經(jīng)歷了從蒸汽時(shí)代、內(nèi)燃時(shí)代到電氣時(shí)代的過程 ,提速離不開電氣化鐵路。如何提高接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性、平滑度，減少接觸網(wǎng)硬點(diǎn)、火花、碰弓、脫弓，消除接觸網(wǎng)事故及行車事故隱患，延長(zhǎng)接觸網(wǎng)使用壽命，減少接觸網(wǎng)維護(hù)工作量，降低接觸網(wǎng)維護(hù)成本 ,是鐵路提速中必須解決的問題。其由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)幾部分組成。鐵路電氣化是中國鐵路發(fā)展的最終目標(biāo)。 定位裝置包括定位管和定位器，其功用是固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。 支柱裝置用以支持接觸懸掛，并將其負(fù)荷傳給支柱或其它建筑物。 支柱按其在接觸網(wǎng)中的作用可分為中間支柱、轉(zhuǎn)換支柱、中心支柱、錨柱、接觸網(wǎng)參數(shù)檢測(cè)研究 一 緒論 2 定位支柱道岔支柱、軟橫跨支柱、硬橫跨支柱及橋梁支柱等幾種。如圖 所示。負(fù)荷電流通過接觸線和受電弓滑板接觸面的流暢程度，它與滑板與接觸線間的接觸壓力、過渡電阻、接觸面積有關(guān)，取決于受電弓和接觸網(wǎng)之間的相互作用 [2]。 接觸網(wǎng)是一種 特殊形式的供電線路，它的任務(wù)是保證對(duì)電力機(jī)車提供可靠的不間斷的電能。 接觸網(wǎng)特點(diǎn) 接觸網(wǎng)擔(dān)負(fù)著把從牽引變電所獲得的電能直接輸送給電力機(jī)車使用的重要任務(wù)。 要求接觸網(wǎng)對(duì)地絕緣好，安全可靠。總的來說，要求接觸網(wǎng)無論在任何條件下，都能保證良好地供給電力機(jī)車電能，保證電力機(jī)車在線路上安全，高速運(yùn)行，并在符合上述要求的情況下，盡可能地節(jié)省投資、結(jié)構(gòu)合理、維修簡(jiǎn)便、便于新技術(shù)的應(yīng)用 [4]。 3 接觸網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) (1) 產(chǎn)品多樣化 鐵路局、供電段、接觸網(wǎng)工區(qū)、工程施工單位等對(duì)接觸網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備的要求根據(jù)它們自身的情況有所不同，鐵路局側(cè)重于局管內(nèi)接觸網(wǎng)的宏觀狀況；供電段及其接觸網(wǎng)工區(qū)的檢測(cè)設(shè)備則主要是查找接觸網(wǎng)的缺陷，預(yù)防事故發(fā)生；工程施工單位主要在 施工后期對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行冷滑檢測(cè)，對(duì)不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的地方進(jìn)行調(diào)整，保證施工質(zhì)量。接觸檢測(cè)與非接觸檢測(cè)各有優(yōu)缺點(diǎn)。利用這些參數(shù)可以對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行綜合評(píng)判，反過來也可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)單位對(duì)接觸懸掛及受電弓的特性進(jìn)行改進(jìn)。這就要求檢測(cè)設(shè)備先進(jìn)的同時(shí)，要使用方便且易維護(hù)。同時(shí)為了獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，其測(cè)試手段和技術(shù)也日趨觀代化。其檢測(cè)項(xiàng)目有：空氣動(dòng)力、接觸壓力 、受電弓鉛垂方向的最大幅度、受電弓運(yùn)行軌跡及離線狀態(tài)等。其目的是為保證安全運(yùn)營(yíng)，維護(hù)管理提供檢修依據(jù)。 以上三種檢測(cè)，在內(nèi)容上又各有異同點(diǎn)，這是基于研究（含設(shè)計(jì)）、運(yùn)營(yíng)及接觸網(wǎng)參數(shù)檢測(cè)研究 一 緒論 6 工程部門的不同要求，達(dá)到相應(yīng)的檢測(cè)目的。 （ 4）按接觸網(wǎng)檢測(cè)的內(nèi)容分：幾何參數(shù)、弓網(wǎng)關(guān)系參數(shù)和輔助參數(shù) 拉出值，導(dǎo)線高度，平行線間距，定位器坡度等屬于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)，他們是接觸網(wǎng)中與運(yùn)營(yíng)安全密切相關(guān)的接觸網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；接觸壓力，硬點(diǎn)等是弓網(wǎng)關(guān)系參數(shù)，他們是影響弓網(wǎng)關(guān)系之間的受流質(zhì)量的重要因素；其他一些比如速度，定位點(diǎn)，溫度，補(bǔ)償?shù)仁墙佑|網(wǎng)檢測(cè)的輔助參數(shù)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果起到定位參考，輔助分析等作用。該型接觸網(wǎng)檢測(cè)車具有全面的檢測(cè)功能。目前，國內(nèi)配置 型接觸網(wǎng)檢測(cè)車或同檔次車的單位有北京、蘭州、成都、鄭州鐵路局、電氣化工程局及福州鐵路分局。目前，神華集團(tuán)下屬的準(zhǔn)煤公司鐵路供電段、武漢分局及衡陽供電段等單位配置了 JJC2 型接觸網(wǎng)檢測(cè)車或同檔次車。 該型車檢測(cè)的參數(shù)與 JJC1 型接觸網(wǎng)檢測(cè)車所檢測(cè)的參數(shù)相當(dāng)，檢測(cè)速度能達(dá)到 1l0km/h，對(duì)車輛進(jìn)行改造后可以達(dá)到 140km/h；該型車的主電源為一臺(tái) 30kw柴油發(fā)電機(jī)組，車內(nèi)的生活設(shè)施能滿足乘員長(zhǎng)途檢測(cè)時(shí)的需要；該型車是專為鐵路供電段一級(jí)單位研制生產(chǎn)的車輛，保養(yǎng)、維護(hù)方面的花費(fèi)較少，一般也不需配置專人負(fù)責(zé)管理，在國內(nèi)眾多鐵路供電段已被廣泛應(yīng)用。 JJC 4 型接觸網(wǎng)巡檢作業(yè)車可以把接觸網(wǎng)工區(qū)人員、車輛往返天窗工作點(diǎn)的時(shí)間、機(jī)會(huì)利用起來，稍帶著對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行巡檢，為下一次開天窗做準(zhǔn)備，巡檢、檢修 兩不誤，兩全其美 [7]。 1991 年，日本急行電鐵公司擁有了集接觸網(wǎng)檢測(cè)、信號(hào)檢測(cè)和無線電檢測(cè)于一身的新型電氣檢測(cè)車，該車可在 l00km/h 速 度下檢測(cè)接觸線的高度、拉出值、定位器坡度、離線、硬點(diǎn)、支柱號(hào)和跨距等參數(shù)。 德國（突出弓網(wǎng)接觸壓力）的接觸網(wǎng)檢測(cè)車只檢測(cè)高速情況下的弓網(wǎng)接觸壓力，以便對(duì)接觸懸掛和受電弓兩者之間的關(guān)系進(jìn)行評(píng)判。接觸網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，避免了許多弓網(wǎng) 事故的發(fā)生，在接觸網(wǎng)的調(diào)整與維護(hù)過程中，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 目前，全路各供電段接觸網(wǎng)日常測(cè)量檢修的技術(shù)手段較為落后，主要是用吊桿進(jìn)行接觸網(wǎng)參數(shù)測(cè)量，該技術(shù)受天氣影響較大，測(cè)量精度差，效率低。雖然國內(nèi)個(gè)別施工單位也開發(fā)了一些計(jì)算軟件，但它需采用昂貴測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量人數(shù)多、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員進(jìn)行裝配。在我國，接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)里程長(zhǎng)、車流密度大、車速相對(duì)較低，維修接觸網(wǎng)的天窗點(diǎn)少且時(shí)問短，對(duì)接觸網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備的要求如下。高速情況下的弓網(wǎng)接觸壓力、弓網(wǎng)沖擊、受電弓的高度變化、接觸網(wǎng)的彈性及其均勻系數(shù)等是反映弓網(wǎng)運(yùn)行狀況的重要參數(shù)。 接觸網(wǎng)參數(shù)有接觸與非接觸兩種檢測(cè)方法。如檢測(cè)拉出值使用的接近傳感器、檢測(cè)定位點(diǎn)位置的紅外光電傳感器、檢測(cè)弓網(wǎng)沖擊的加速度傳感器、檢測(cè)接觸線高度的絕對(duì)編碼器等。這就要求檢測(cè)設(shè)備先進(jìn)的同時(shí)，要使用方便且易維護(hù)。該車具有特殊功能的檢測(cè)裝置及設(shè)備，能夠檢測(cè)接觸線的拉出值、導(dǎo)線高度、定位管坡度、線岔狀態(tài)、接觸網(wǎng)供電電壓、接觸網(wǎng)供電壓力、接觸懸掛硬點(diǎn)（沖擊）、離線、桿位（桿號(hào)）和速度（里程）等諸多項(xiàng)機(jī)械及電氣技術(shù)參數(shù)。 接觸網(wǎng)導(dǎo)高與拉出值作為接觸網(wǎng)的基本參數(shù)，工程上有著重要作用，具體表現(xiàn)在： （ 1） 承力索架設(shè)后的測(cè)量：核實(shí)懸掛點(diǎn)處承力索的實(shí)際高度與相對(duì)于線路中心線的偏移值，檢查支柱裝配的結(jié)果是否符合要求，為接觸線架設(shè)創(chuàng)造條件。 檢測(cè)接觸壓力的意義：在高速鐵路中，與列車速度直接相關(guān)的一個(gè)重要參數(shù)是受流質(zhì)量。 接觸導(dǎo)線呈 ?之 ?字形布置，接觸力的作用點(diǎn)在滑板的工作范圍內(nèi)左右的移動(dòng)，加之車體的晃動(dòng)，不僅接觸力的作用位置隨機(jī)變化，而且接觸力的方向也是變化的，這無疑增加了測(cè)量的難度，但任何方向的接觸力都可以分解為 2 個(gè)相互垂直的力，其中一個(gè)力與滑板面垂直。這些所謂的硬點(diǎn)在車速不高時(shí)，一般不會(huì)表現(xiàn)出來。凡有此類硬點(diǎn)的地方，易造成受電弓和接觸線機(jī)械損傷和電弧燒傷，嚴(yán)重時(shí)可能誘發(fā)弓網(wǎng)故障。反射波與發(fā)射波相疊加使振動(dòng)更加復(fù)雜化。而當(dāng)兩者之一受到某種因素的干擾，使其振動(dòng)頻率發(fā)生變化，兩者的協(xié)調(diào)關(guān)系被破壞，受電弓與接觸線之間即發(fā)生沖撞而產(chǎn)生沖擊力，經(jīng)傳感器檢出即為“硬點(diǎn) ”。在此情況下，受電弓在通過定位器時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生變化，即每個(gè)定位點(diǎn)都成為 “速度硬點(diǎn) ”。假設(shè)動(dòng)車組勻速運(yùn)行，受電弓不存在 沿運(yùn)行方向的加速度，只有沿垂向的加速度。式（ 31）可以改寫為式（ 32） a=(P+GTN)/m （ 32） 加速度 a 的值與受電弓滑板的質(zhì)量成反比。根據(jù)式 (5），弓網(wǎng)撞擊時(shí)受電弓滑板的加速度不僅與弓網(wǎng)撞擊力有關(guān)，而且與滑板的質(zhì)量以及受電弓支架的支撐力有關(guān)，而目前用加速度判別硬點(diǎn)的方法只測(cè)試了受電弓滑板的垂向加速度，至于滑板自重和受電弓支架支撐力都沒有被考慮。與檢測(cè)弓網(wǎng)撞擊加速度不同，檢測(cè)弓網(wǎng)撞擊壓力需要綜合考慮受電弓滑板質(zhì)量、支架的支撐力、空氣氣動(dòng)力和受電弓的加速度，這樣能比較 全面的反映弓網(wǎng)的運(yùn)行狀況，是一種更合理的檢測(cè)方法 [16]。 基于 DSP 和 DDC 的接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：①利用高速線陣 CCD 實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)圖像的數(shù)字化；②利用數(shù)字信號(hào)處理器 TMS320C6211 實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的采集和處理；③利用PDIUSBDl2 USB 接口芯片完成整個(gè)系統(tǒng)與 PC 機(jī)之 間的數(shù)據(jù)通信，如圖 所示。 （ 1） 圖像芯片采集速度 圖像芯片采集速度是關(guān)鍵指標(biāo)，為了滿足該指標(biāo)，線陣 CCD 采用 TOSHIBA的 TCDl209D，該線陣芯片的分辨率高達(dá) 2048 像素，其驅(qū)動(dòng)頻率可高達(dá) 20 MHz，特別適用于高速條件下尺寸的測(cè)量和動(dòng)態(tài)分析。 為解決 DSP 與 A/D 速度的協(xié)調(diào)問題，通過 FIFO 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過渡和緩沖。 DSP(TMS320C621 1)是整個(gè)硬件系統(tǒng)的 信號(hào)處理核心，它從 FIFO里面讀取 CCD 傳來的光強(qiáng)數(shù)據(jù)信號(hào)，調(diào)用相應(yīng)算法計(jì)算接觸網(wǎng)圖像在 CCD 上的分布，經(jīng)解算處理后通過 USB 口將結(jié)果傳給下位機(jī)。當(dāng) USB 設(shè)備插入計(jì)算機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)將自動(dòng)對(duì) USB 設(shè)備進(jìn)行枚舉。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理三部分構(gòu)成，在接觸網(wǎng)工區(qū)、供電段、鐵路局之間實(shí)現(xiàn)無縫連接，形成一個(gè)有機(jī)整體。參數(shù)測(cè)量時(shí)，先根據(jù)放置標(biāo)準(zhǔn)將測(cè)量架卡在鋼軌上，主機(jī)卡在測(cè)量架固 定座上，形成一個(gè)以鋼軌面和鋼軌中心為基準(zhǔn)的測(cè)量平臺(tái)。 接觸網(wǎng)參數(shù)檢測(cè)研究 三 參數(shù)檢測(cè)方法 18 圖 接觸網(wǎng)幾何參數(shù)原理示意圖 主要公式： ?sin??hH ?sin??DC 式中 D ――軌距傳感器測(cè)得的軌距 C ――鋼軌水平高差 H ――導(dǎo)高 L ――拉出值 m—— 主機(jī)在測(cè)量架上的固定補(bǔ)償值 l—— 激光測(cè)得的斜距離 α —— 光柵 測(cè)得的旋轉(zhuǎn)角度 β —— 水平傳感器測(cè)得的傾角 整體光機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的上位機(jī)和下位機(jī)都是 51 單片機(jī)及其外設(shè)組成的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 2 數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理 DJJ8 配套了基于 B/S 架構(gòu)及大型數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，用于實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的深度分析和網(wǎng)絡(luò)化管理。接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信模塊及抗干擾的設(shè)計(jì)；接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，