红外热像仪监控系统在铁路供电系统接触网中的应用

【摘 要】社会经济的高速发展和科学技术的不断进步，促使未来铁路的牵引方式主要以电力牵引为主。随着我国轨道交通发展的越来越深入，确保安全运营的关键便是保证整个机车供电系统的稳定。现阶段，在铁路供电系统中应用较为普遍的当属红外热像仪，且大多集中在供电系统非接触式测温设备的检修过程中，关于这方面的实时监控功能的应用少之又少。为此，强化红外热像仪监控系统在铁路供电系统接触网中的应用研究至关重要。

【关键词】红外热像仪；监控系统；铁路供电系统；接触网；应用

0 前言

我国所拥有的高速铁路网规模最大、运营速度最快，铁路运输在一定程度上直接关系到国计民生，安全生产至关重要。现阶段，电力机车牵引是我国铁路和轻轨列车的主要方式，这种方式具备一系列的特点，诸如高速度、高效率、大功率以及低能耗等，并且与内燃机车相比其具有良好的工作条件与性能。随着高铁和电力机车的不断发展，电力机车牵引已经成为铁路发展的主要趋势。

但是，电力机车的普及，确保机车供电系统的稳定性成为关键性问题，预防检测作为一种重要的手段，可以及时的准确的找出系统故障点，通过采取一系列行之有效的措施可以实现对故障的提前预判，其最初的直接表现便是不正常的发热。红外热像以其作为一台快速的测温工具，可以实现日夜监控，具备测温速度快、准确以及测量安全、方便的特点，不失为一种科学且有效的预防维护手段，在铁路各系统中的应用十分广泛。

1 铁路沿线变电站监测

伴随着铁路电气化进程的不断深入，变电站的负荷与数量日渐增多，采用更加专业化的技术方式可以极大的保证电力供应的安全生产。现阶段，温度是检测电气设备的主要方式，而接触式监测方案较为传统，基于其自身安全系数低、效率低以及监测位置的增加会相应的增加监测数量，致使在搜集数据方面存在诸多的不便。然而，目前所采用的在线式红外线热像仪可以连续24个小时采用温度来监控大量的目标物体，报警可以随时发出，维修与维护十分及时，并且在可以随意的在设备的可见范围内添加目标点，设备的数量不需要增加。

2 接触网检测

接触网本身所具备的接头和回流线都十分多，牵引变电的组成除了包括所有的配电线以外，还有变压器、熔断器和断路器，借助红外热像仪可以及时的发现各种隐藏的隐患，诸如套管过热、三相负载不平衡、过载、接头松动或接触不良等，由此会导致出现起火、烧毁、电弧和短路的情况。接触网连接件在外界因素的干扰下极易出现过热的情况，甚至还会中断供电，导致列车停运。

致使接触网连接件过热的原因主要有：第一，氧化腐蚀：基于有外部热缺陷导体的接头部位长期在大气中裸露，长时间的风吹日晒、雨淋和化学活性气体的腐蚀，导致其导体接触面会出现不同程度的氧化或锈蚀，氧化层的存在会臧家金属接触面的电阻率；第二，连接件接头松动：导体连接部位在风力作用、机械振动以及抖动下，导体压接螺丝松动的情况会时常出现。

3 弓网监测

在车顶上可以安装红外热成像设备，以此可以实现对接触网与受电弓连接处的温度探测，对接触网故障点进行实时监测，若故障点是在列车行进过程中发现的，则会导致温度瞬间升高，利用红外热像仪便可以准确的将该故障点位置与高温值记录下来，便于维修人员及时修复。

4 在线式红外热像技术的特点

6C系统中明确说明在特殊断面和地点加装接触网视频监测系统，如车站咽喉、隧道口、接触网线岔、分相关节、动车库进出线等，以此可以实现对重要部位接触网温度和视频状态的有效监控，然而传统的视频监控一般只能在白天进行，夜间效果并不理想，并且感知接触网各方面温度信息很难完全实现。但是红外热成像依据接收物体所发出的热信号，可以将其转换成为一种能够进行处理的电信号，借助这种信号便可以对被测设备的各方面信息，主要是温度和视频信息进行全面的了解，不需要依靠外部的任何光源便可以确保整个过程的顺利进行。

使用要求：（1）接触网高压电缆及电缆头：使用红外成像仪对准高压电缆电缆头，按使用说明调节仪器，观测仪器成像图电缆头及附件温度，记录观测框最高温度及最高温度点位置，记录环境环境温度，温度异常时应进行红外拍照。（2）上网点、供电线：使用红外成像仪对准供电线观测导线线夹接头温度，使用时应在馈线取流较大时进行。（3）吊弦、承力索、电连接、回流线接触情况：使用红外成像仪检查吊弦、承力索、电连接、回流线，当导电金属部件温度比周围设备温度明显较高时，应认真排查有无接触不良。使用时应在馈线取流较大时进行。

4.1 设备具备自动识别管理的功能

自动识别主要依靠专利算法和系统采集的热图完成，利用图像配準可以准确的将该热图有效的设备目标准确的识别出来，温度检测的有效性便可以得到充分的保证。

4.2 防误报识别系统

在有效目标识别的基础上有助于全部温度测量的实现，借助巡查策略可以对标记过的设备进行测量，并自动剔除外界的干扰热源，误报警的情况可以得到有效的杜绝。

4.3 自动巡航

系统通过在云台预置位的设置，运作可以实现对机器智能方式的最大化利用，巡测不需要看管便可以通过自动定时而正常启动，巡查过程中所搜集到的热图可以及时的保存下来，并且还能够将各种温度信息及时的记录下来。

4.4 自动预警

系统实际在进行巡航时，若目标设备出现温度异常的情况，则会自动报警，且文字和声音是报警的主要信息，以此可以对运作人员起到警示的作用，诸如可以准确的指导报警的具体位置，实现对故障点的及时追踪，在告警情况得以确认的基础上可以将故障及时的排除掉。

4.5 报表的自动生成

关于单幅红外图像的设备接点综合报表或者温度分析表，系统软件可以自动生成，也就是说系统可以对每次测量所得到的温度值进行自动记录，在此基础上可以有助于温度报表的自动生成，以此可以将某一时间段内某处接点的温度变化情况全面且有效的反应出来。

4.6 数据的可对比性

系统在一定程度上可以自动按照预先设计好的巡查策略对红外热像仪转动的各预置位进行定时控制，全部处于巡检策略的设备在一段时间内每天同一时间的温度变化趋势系统都可以明确的给出，在此基础上将温度变化趋势与其他在线检测系统数据结合起来，可以准确的对本设备工作时的状态进行科学的判断。

4.7 校准自动位置的功能

在图像识别技术的帮助下可以自动校正云台预置位的运行误差，确保所采集的设备的温度状态都是正常的。

4.8 可靠性和实时性高

该系统在很大程度上不会受到任何自然环境的影响，自动监测在低温寒冷和刮风下雨的条件下都可以不间断的进行，装置电源剩余量的问题完全不用担心。

4.9 人力的有效节省

基于系统本身具备非常高的自动化程度，预警、巡检和报表的输出等设备都可以自动完成，由此可以减少人员巡查现场的次数，促进运行人员工作效率的极大提高，变电站从少人到无人值守的趋势愈发的明显。

4.10 现有的人工巡检数据同时兼容

在本系统中，可以直接手持红外热像仪，其所生成的数据可以进行有效的统一管理与维护。

5 日常维护

5.1 成像仪日常装盒放置通风干燥的地方，严防受潮

5.2 每月对成像仪进行一次全面检查，检查各部件是否有螺丝松动、变形、受潮等

5.3 成像仪在存放、运输时，需要将电池取出

5.4 长时间不用时，应当每月对电池进行补充电

电力作为保证现代铁路安全生成的原动力，电力的稳定供应可以确保铁路安全的运营。红外热成像技术基于自身使用的技术主要是非接触式测温技术，传统测温技术所具有的缺陷与不足都可以得到很好的解决，尤其是对于电力测温而言，无人值守的方式可以实现全自动化，进而由测温所造成的安全隐患都可以获得有效的避免，不失为有效解决电力测温的主要方案。

6 结束语

综上所述，红外热像仪监控系统在铁路供电系统接触网中的应用十分广泛，本文通过对铁路沿线变电站监测、接触网检测以及弓网监测的深入研究，在此基础上经过深入的思考，深入探讨了在线式红外热像技术的特点，诸如有效节省人力、同时兼容人工巡检数据、较高的可靠性与实时性、自动校准位置的功能、数据具有一定的可对比性、自动预警、自动巡航以及自动生成报表等。

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[5]本刊记者.大安防時代，夜视监控“看得清”还有多远——红外热像技术在铁路系统应用现状及展望[J].中国铁路，2015（09）.

[责任编辑：朱丽娜]

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