北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)王毅

 

 

 

　　對(duì)于接觸網(wǎng)故障來(lái)講有很多種，零部件的，斷線的，外部環(huán)境的這些故障。對(duì)于這些故障從在線監(jiān)測(cè)來(lái)講，如何把這些故障能辨別出來(lái)是一個(gè)很需要研究的課題。從接觸網(wǎng)故障來(lái)講，之前都是人工巡檢，現(xiàn)在開(kāi)展6C自動(dòng)巡檢。這些檢測(cè)實(shí)際上它的特點(diǎn)都是定時(shí)檢測(cè)，不是一個(gè)在線的檢測(cè)。過(guò)去人工檢測(cè)的時(shí)候，不能夠直線檢測(cè)，就是說(shuō)它在實(shí)施的情況。

 

　　那么對(duì)在線檢測(cè)來(lái)講，它的特點(diǎn)就是能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的故障，甚至可以能夠判別、預(yù)測(cè)潛在的故障。那么從物聯(lián)網(wǎng)的角度上來(lái)講故障的檢測(cè)就是形成一個(gè)傳感器的網(wǎng)，那么這些網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)無(wú)線實(shí)現(xiàn)傳輸。顯而易見(jiàn)這里面關(guān)鍵的部分，還是如何來(lái)檢測(cè)的問(wèn)題。

 

　　那么對(duì)接觸網(wǎng)狀態(tài)的變化，大體上可以分成兩類，一類就屬于正常性的，就是由于風(fēng)的作用，受電弓的作用，溫度的變化，那么這些來(lái)講都是由于環(huán)境因素造成的。那么我們檢測(cè)的目的，實(shí)際上是想通過(guò)在補(bǔ)償器的加裝傳感器，可以檢測(cè)到接觸網(wǎng)一些微弱的變化，那么這些微弱的變化來(lái)講我們必須要把風(fēng)的作用，受電弓的作用，溫度的作用等等，一些正常的情況把它辨識(shí)出來(lái)，這些作用產(chǎn)生的信號(hào)比故障的信號(hào)可能還要大，所以說(shuō)如果不把它區(qū)分出來(lái)，我們沒(méi)有辦法分析接觸網(wǎng)變化的一些細(xì)節(jié)。當(dāng)然了有一些接觸網(wǎng)的故障，比如說(shuō)斷線等等這些故障，那么它比較明顯，特征比較明顯很容易識(shí)別，沒(méi)有必要考慮這些作用。但是我們的目的來(lái)講呢，還是想相對(duì)來(lái)講從補(bǔ)償器狀態(tài)測(cè)量來(lái)講比較簡(jiǎn)單，成本也比較低，那么這樣的話我們能夠通過(guò)這樣安裝傳感器以后，可以獲得盡可能詳細(xì)的信息，這樣的話我們就可以在相對(duì)比較低成本的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)的在線檢測(cè)。

 

 

　　那么對(duì)這樣的問(wèn)題來(lái)講其實(shí)很多的問(wèn)題需要解決，目前我們只做了其中的一部分，主要是兩類：風(fēng)的作用和覆冰環(huán)境下的接觸網(wǎng)補(bǔ)償器的指紋識(shí)別。為了實(shí)現(xiàn)這樣兩個(gè)目的呢，我們就要研究補(bǔ)償器的運(yùn)動(dòng)特性，風(fēng)激勵(lì)下的接觸網(wǎng)的響應(yīng)，冰激勵(lì)下的接觸網(wǎng)的響應(yīng)，所謂的響應(yīng)就是在補(bǔ)償器上，那么當(dāng)這些作用發(fā)生了之后，那么在補(bǔ)償器它是怎么響應(yīng)的，這樣我們研究了以后，才能把這些作用區(qū)分開(kāi)來(lái)。核心方法我們采用了一些數(shù)據(jù)處理的方法。

 

　　那么第一個(gè)要研究的就是棘輪補(bǔ)償器的運(yùn)動(dòng)特性，那么我們要把一些狀態(tài)辨識(shí)出來(lái)，不研究它肯定是不行的。

 

 

　　第二個(gè)我們要研究的就是接觸網(wǎng)的風(fēng)振響應(yīng)。當(dāng)風(fēng)以不同的風(fēng)速和方向碰到接觸網(wǎng)的時(shí)候，棘輪補(bǔ)償器上它如何響應(yīng)的。只有把這個(gè)辨識(shí)出來(lái)之后，我們才能在風(fēng)的作用下，我們還能夠把接觸網(wǎng)的一些其它，或者由于故障，或者由于漸變性的狀態(tài)改變，那么產(chǎn)生微弱的變化，才能把它識(shí)別出來(lái)。那么我們采用的方法是，首先是通過(guò)理論計(jì)算，那么對(duì)理論計(jì)算來(lái)講，對(duì)這個(gè)在線檢測(cè)來(lái)講，理論建設(shè)是不可能的，我們拿了信號(hào)之后，然后用理論去詳細(xì)的計(jì)算，這個(gè)實(shí)時(shí)性是辦不到的，但是通過(guò)前期的理論計(jì)算，我們可以推導(dǎo)出一個(gè)公式也好，或者說(shuō)表格也好，就是說(shuō)我們可以推導(dǎo)出一個(gè)容易在線檢測(cè)的，就是通過(guò)棘輪補(bǔ)償器的運(yùn)動(dòng)特性的變化，這樣的話我們能夠得到一個(gè)快速計(jì)算的公式，這樣的話我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候，就可以實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)這個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

 

　　因此，我們理論計(jì)算的目的，實(shí)際上要推導(dǎo)出一個(gè)能夠用來(lái)在線監(jiān)測(cè)的一個(gè)實(shí)用的計(jì)算方法。我們最后得到的計(jì)算結(jié)果還是比較滿意的，就是通過(guò)理論計(jì)算得到的結(jié)果和我們最后推導(dǎo)出的公式得到的計(jì)算結(jié)果呢，應(yīng)該說(shuō)比較接近。

 

　　那么這些計(jì)算是不是靠譜，這很關(guān)鍵，這個(gè)公式是不是好用也很關(guān)鍵，所以說(shuō)我們也在這個(gè)實(shí)際的線路上做實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)也做了實(shí)驗(yàn)。那么我們?cè)谶@里裝了兩個(gè)角度傳感器，這頭上裝了位移傳感器，然后在這個(gè)桿上裝了一個(gè)風(fēng)速和風(fēng)向的傳感器。那么由于對(duì)一個(gè)錨段來(lái)講，我們?cè)趦蓚?cè)都裝了同樣的傳感器，那么為了采樣的同步，所以說(shuō)我們采用了GPS的方式，所以說(shuō)進(jìn)來(lái)的信號(hào)我們時(shí)間可以一一對(duì)應(yīng)，為后來(lái)的數(shù)據(jù)處理提供方便。

 

　　最終我們通過(guò)這些處理，證明我們前面理論分析的結(jié)果和提供了一些計(jì)算的方法這是可用的。另外，我們針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況，我們?nèi)斯さ脑谟美K掛在了接觸網(wǎng)上，用人工把它施加一個(gè)力，我們做了一個(gè)測(cè)量，這個(gè)吊繩在不同的地段分別加力，我們實(shí)驗(yàn)了一下，我們的測(cè)量和辨識(shí)的情況。這個(gè)就是我們測(cè)量的波形，采集到的數(shù)據(jù)，這是一個(gè)近端，這是遠(yuǎn)端的，這兩個(gè)有時(shí)差的，我們通過(guò)這樣一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)際上通過(guò)這個(gè)時(shí)差我們可以算出施加力具體的地點(diǎn)，就是相當(dāng)于定位了，這樣如果不是一個(gè)繩的施加力，也可能是吊弦的脫落等等，或者一些異物的導(dǎo)入等等，這些故障我們實(shí)際上是通過(guò)這個(gè)方法來(lái)講，就可以把它識(shí)別出來(lái)，而且可以定位出來(lái)。

 

 

　　第二個(gè)我們要研究接觸網(wǎng)覆冰在線檢測(cè)。采用的方法也是這樣，先做理論分析。理論分析以后，能夠在覆冰的情況下覆冰不同，覆冰的位置不同的情況下，那么補(bǔ)償器響應(yīng)。然后為了證明我們的計(jì)算是不是可用，因?yàn)楦脖覀兙€上做實(shí)驗(yàn)不好弄，我們做了一個(gè)1：50的一個(gè)小比例模型，就是完全按照1：50做了一個(gè)模型。然后我們按照這個(gè)模型的參數(shù)做了算，然后我們?cè)谀Ｐ蜕夏M加上一定的力來(lái)替代覆冰的效果，然后根據(jù)模型和計(jì)算這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了一個(gè)對(duì)比。從對(duì)比的情況來(lái)看呢，應(yīng)該說(shuō)誤差還是在可以接受的范圍之內(nèi)，最大的誤差是6%，當(dāng)然也蠻大的，但是起碼來(lái)講還是能夠有一定的識(shí)別效果。