Page 40 - 无损检测2022年第七期
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2021 远东无损检测新技术论坛论文精选
DOI : 10.11973 / ws j c202207002
基于电容传感器的高铁接触线磨损检测方法
宋 汐, 刘丽辉, 任 远, 潘孟春, 周卫红, 陈棣湘
( 中国人民解放军国防科技大学 智能科学学院, 长沙 410073 )
摘 要:提出一种基于电容传感器的检测方法来检测接触线的磨损量, 利用 Schwarz-Christ-
offel变换分析了电容值和磨损量的近似线性关系, 并利用 COMSOL 软件建立仿真模型, 对比计算
电容值和理论电容值来验证检测的准确性。仿真和试验证实了检测电容能够实现接触线磨损量的
检测。
关键词:电容传感器; 磨损量; Schwarz-Christoffel变换
中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 07-0006-04
Weardetectionmethodofhi g hs p eedrailwa y contactwirebasedonca p activesensor
,
SONGXi , LIULihui , RENYuan , PAN Men g chun , ZHOU Weihon g CHENDixian g
( SchoolofIntelli g entScience , NationalUniversit yofDefenseTechnolo gy , Chan g sha410073 , China )
Abstract : Thisp a p er p ro p osedaca p acitancesensor-basedmeasurementmethodtodetectthewearofthecontact
wire.TheSchwarz-Christoffeltransform wasusedtoq uantitativel yanal y zethelinearrelationshi pbetweenthe
ca p acitancevalueandthe wearamount.A simulation model wasestablished with COMSOLtocalculatethe
ca p acitancevalueand com p are withtheoreticalp redictionforverif y in gitsaccurac y .Finall y , simulation and
ex p erimentalresultsverifiedthatthemeasuredca p acitancecouldbeusedtodetectthewearofthecontactwire.
Ke ywords : ca p acitivesensor ; wearamount ; Schwarz-Christoffeltransformation
接触线作为高速铁路系统的重要组成部分, 长 测很容易受到天气、 光照等环境因素的影响, 需要进
期受电弓摩擦, 表面极易产生磨损。依据《 高铁接触 行光补偿, 且图像处理具有延后性, 所以时效性较
网检修作业指导书》的规定, 一旦磨损量达到 15% 低。东日本铁路公司利用磨耗面宽度与激光反射持
时需要给出警示, 当磨损量超过 20% 时需要对接触 续时间成正比的规律, 通过反射激光的持续时间来
线进行更换。为此需要利用合理的方法对接触线的 计算 出 接 触 网 磨 损 面 的 宽 度 [ 2 ] , 检 测 误 差 约 为
磨损进行精准而有效的检测。 ±0.2mm ; 法国 C y bernetix 公司与 Co g ifer合作开
国内外研究人员针对接触线磨损量的检测开展 发的 SURCAT 接触导线磨耗检测系统采用激光直
了一系列研究。荷兰的 ATON 系统 [ 1 ] 以及意大利 接照射接触线侧面来获得导线的残高值, 测量精度
的 WIRECHECK 系统都是采用基于图像处理的磨 为 ±1mm , 这两种激光检测方法非常简单直接, 但
面宽度检测法, 这种方法的优点是检测精度高, 最高 是激光发射装置的稳定性会影响结果的准确性, 所
可以达到 ±0.2mm , 能够完整复现磨损状态。日本 以没有被广泛应用。东日本铁路公司还研制出一种
还在此基础上提出一种基于鲁棒匹配的接触线检测 报警式的接触线检测系统 [ 3 ] , 该系统利用基于光纤
位置自动校正方法来进一步提高精度, 但是图像检 检测线的接触导线和光时域反射仪检测不同时段光
纤内部产生的雷利散射光的强度变化来计算出接触
线的磨损状态, 利用雷利散射光的反向传播时间计
收稿日期: 2021-12-15
作者简介: 宋 汐( 1998- ), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为无
算出光纤断开的位置, 这种方法可以更可靠、 更高效
损检测技术
地了解接触线的磨损情况, 实现连续监控和集中监
通信作者: 陈棣湘( 1970- ), 男, 教授, 主要研究方向为无损检测
测, 但是需要事先在接触线中加入光纤, 制作成本较
技术, chendixian g @163.com
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2022 年 第 44 卷 第 7 期
无损检测
