牵引供电6C技术规范.docx
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牵引供电6C技术规范
高铁供电安全检测监测系统
(6C系统)总体技术规范
(征求意见稿)
主编单位:
中国铁道科学研究院
国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心
批准部门:
中华人民共和国铁道部运输局
施行日期:
2012年1月9日
前言
本规范根据铁道部运输局的要求进行编制。
本规范为高速供电设备检测和监测系统的纲领性文件。
本规范在编制过程中,学习和借鉴了国内外铁路接触网检测的先进方法,广泛吸收了我国铁路供电设备检测和监测的经验,并结合我国高速铁路供电系统的特点,提出了高铁供电安全检测监测系统(简称6C系统)总体技术规范。
本规范由铁道部运输局负责解释。
本规范主编单位:
中国铁道科学研究院
国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心
本规范参编单位:
本规范主要起草人:
1.总则
高速铁路的快速发展和对运营品质追求的不断提升,对铁路牵引供电系统供电设备的安全运行提出了更高的要求。
为确保动车组运营秩序和提高动车组的供电安全性、可靠性,构建高铁供电安全检测监测系统(6C系统)。
其目的是对高速铁路的牵引供电系统进行全方位、全覆盖的综合检测监测,主要功能包括对高速接触网悬挂参数和弓网运行参数的检测,对接触网悬挂、腕臂结构、附属线索和零部件的检测,对接触网参数的实时检测,对动车组受电弓滑板状态及接触网特殊断面和地点的实时监测,对接触网运行参数和供电设备参数的实时在线检测等。
高铁供电安全检测监测系统(6C系统)的技术性能和功能要充分考虑高铁供电设备运行检测和监测的需要。
所采用的技术和设备应建立在我国铁路现有的成熟技术装备的基础上、兼顾正在研发的技术装备,同时考虑技术发展的可能性。
6C系统的建设应分阶段实施:
初期阶段对已有的分散检测、监测设备进行功能完善、综合集成,形成分层分布式结构,使之成为具有综合处理功能的安全监控平台。
近期可对各子系统进行数据集中、信息共享,有机融合数字化和可视化的检测信息,更好的指导全路供电设备维护和维修。
远期可通过各个系统的数据库进行综合分析、专家诊断,最终成为具有开放式设计构架,软件、硬件均遵循国际国内标准,并能兼容接入其它智能检测、监测设备的一套技术先进、功能完善的系统,使之成为全路的铁路供电设备安全的保证。
2.适用范围
2.1为规范和统一高速铁路牵引供电设备的检测方法、检测设备构成、性能及使用方式要求,确保数据的完整性、有效性及其应用效果。
,制定本规范。
2.2本规范适用于高速铁路和客运专线等运营铁路的供电设备监测检测装备。
2.3高速铁路供电设备检测技术应推行检测现代化、积极适应检测技术不断更新的要求。
2.4高速铁路供电设备检测装置除应遵守本技术规范外,尚应符合铁道行业和国家现行有关强制性标准的规定。
2.5其他铁路的6C系统建设工作可参照本规范。
3.引用标准
下列文件中的条款,通过本技术规范的引用而成为本规范的条款。
凡是标注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订本均不适用于本技术规范。
凡是未标注日期的引用文件,其最新版本适用于本技术规范。
EN50317铁路应用集电系统受电弓和接触网的动力交互作用的测量要求及确认方法
EN50367铁路应用集电系统受电弓和接触网的动力交互作用的技术标准
GBT14894-2005城市轨道交通车辆组装后的检查与试验规则
TBT1456-2004铁路应用机车车辆干线机车车辆受电弓特性和试验
GB/T3317-2006电力机车通用技术条件
GB/T21413.1-2008铁路应用机车车辆电气设备
第1部分:
一般使用条件和通用规则
GB/T25119-2010轨道交通机车车辆电子装置
GB/T24338.4-2009轨道交通电磁兼容第3-2部分:
机车车辆设备
GB/T21563-2008轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验
TB/T1484铁路机车车辆电缆
EN50126-1999铁路应用可靠性可用性可维护性和安全性技术条件
和验证(RAMS)
EN50124-1:
2001铁路应用绝缘配合第1部分:
基本要求所有
电气和电子设备的电器间隙和爬电距离
EN60204-1机械安全.机器电气设备.第1部分
EN61140电击防护.设备和设备的通用概念
4.术语和定义
4.16C系统
高铁供电安全检测监测系统
4.2CPCM
高速弓网综合性能检测系统
ComprehensivePantographandCatenaryMonitorSystem
4.3CCVM
接触网安全状态巡检系统
Catenary-CheckingVideoMonitorSystem
4.4CCLM
接触网运行状态检测系统
Catenary-Checkingon-LineMonitorSystem
4.5CCHM
接触网悬挂状态检测监测系统
High-precisionCatenary-CheckingMonitorSystem
4.6CPVM
接触网与受电弓滑板监测系统
CatenaryandPantographVideoMonitorSystem
4.7CCGM
接触网及供电设备地面监测系统
GroundMonitorsystemforCatenaryandPowersupplyEquipment
5.运用条件
5.1.海拔高度
海拔高度:
≤2500m。
5.2.环境温度
工作温度:
–40℃~+70℃;
传感器工作温度:
–40℃~+70℃
存储温度:
-50℃~+85℃。
5.3.冲击和振动
设备冲击和振动满足GB/T21563-2008的要求。
5.4.相对湿度
最湿月月平均最大相对湿度不大于95%(该月月平均最低温度为25℃)。
5.5.安装条件
设备安装在能防止风、沙、雨、雪直接侵袭的铁路环境内;
特殊部位装置和设备的安装条件另行规定。
5.6.特殊使用条件
如果使用条件超出上述条件规定时,由采购方根据具体的实用条件另行规定。
6.功能要求
6.1.总体组成
高铁供电安全检测监测系统(6C系统)包括高速弓网性能综合检测系统、接触网安全状态巡检系统、接触网运行状态检测系统、接触网悬挂状态检测监测系统、接触网与受电弓滑板监测系统、接触网及供电设备地面监测系统。
系统组成框图如图6-1所示。
图6-1系统组成框图
6.1.1高速弓网性能综合检测系统
高速弓网性能综合检测系统为在综合检测列车安装的车载式接触网检测系统,随着综合检测列车在高速铁路上巡回检测运行,对高速铁路接触网的参数和状态、高速弓网关系进行综合性检测。
6.1.2接触网安全状态巡检系统
接触网安全巡检系统为在运营动车组上临时安装的检测系统,对接触网的状态进行检测,统计分析接触悬挂部件技术状态,指导接触网状态维修。
6.1.3接触网运行状态检测系统
在运营的动车组按一定比例加装车载接触网运行状态检测系统,做到各运行区段每天至少有一列安装车载接触网运行状态监测系统的动车组运行,以实现高铁接触网状态的全覆盖、全天候的动态检测。
6.1.4接触网悬挂状态检测监测系统
接触网悬挂状态检测监测系统为在接触网作业车上安装的检测装置,周期性地对接触网悬挂系统的零部件及接触网几何参数,特别是腕臂区域的零部件进行高分辨率成像检测,在检测数据的自动识别与分析的基础上,形成维修建议,指导接触网检修。
6.1.5接触网与受电弓滑板监测系统
接触网与受电弓滑板监测系统包括两个部分:
在高铁的车站加装的受电弓滑板高清视频监测系统;在车站咽喉、隧道口、接触网线岔、分相关节、动车库进出线等特殊断面和地点加装的接触网视频监测系统。
此系统监测接触网和受电弓滑板的技术状态,及时发现运营动车组受电弓滑板和接触网的异常状态,指导故障消缺,确保接触网和受电弓的运行状态良好。
6.1.6接触网及供电设备地面监测系统
接触网及供电设备地面监测系统为在接触网特殊断面(定位点、锚段关节、线岔、隧道内、桥梁处)及牵引变电所设置的监测系统,监测接触网张力、振动、抬升量、线索温度、补偿位移、供电设备运行状态等参数,监测接触网和供电设备的运行参数和状态,指导接触网及供电设备的维修。
6.2.系统功能
高铁供电安全检测监测系统(6C系统)的主要功能是对高速铁路的牵引供电系统进行全方位、全覆盖的综合检测监测,主要包括对高速接触网悬挂参数和弓网运行参数的等速检测(C1系统)、对接触网悬挂、腕臂结构、附属线索和零部件的周期性高清图像检测(C2和C4系统)、对接触网参数的实时等速检测(C3系统)、对动车组受电弓滑板状态及接触网特殊断面和地点的实时监测(C5系统)、对接触网运行参数和供电设备参数的实时在线检测(C6系统)。
通过6C系统对在前期已有的各分散设备的基础上,完善功能、综合集成,形成完整的系统性、平台化的安全检测监测装置。
6C系统中的中央处理平台对各子系统进行数据集中、信息共享,并通过数据库进行综合分析。
各子系统必须遵照统一的6C系统通信协议,及其定义的帧格式和数据编码,与中央处理平台通信。
6C系统应具备的系统功能:
1)检测监测功能
2)综合诊断功能
3)数据存储功能
4)视频显示功能
5)数据通信功能
6.3.总体技术要求
高速铁路和客运专线的快速发展,对牵引供电系统接触网的运行安全性提出了更高的要求。
高铁供电安全检测监测系统(6C系统)应建成对供电设备和接触网进行全面检测和监测的综合性系统,为高铁供电设备的安全运行、运行状态和参数的综合分析、设备的维修提供技术依据。
6C系统总体架构图如图6-2所示,6C系统总体功能分类汇总表如表6-1所示。
图6-26C系统总体架构图
表6-16C系统功能分类汇总表
6C系统
系统搭载平台
主要功能
巡检周期
速度等级
管理部门
C1
高速弓网综合检测系统
车载
(铁道部高速综合检查车)
综合检测车对接触网参数和弓网运行状态进行线路实速检测,主要检测参数有:
弓网接触力、接触网网压、接触线高度、接触线动态拉出值、接触线硬点、弓网离线火花等。
10天一个周期
200km/h~
350km/h
铁道部基础检测中心
C2
接触网安全巡检系统
车载
(运营动车组司机台)
接触网安全巡检系统指采用便携式视频采集装置,对接触网的状态进行视频采集,分析接触悬挂部件技术状态。
30天一个周期
200km/h~
350km/h
铁路局供电段
C3
车载接触网运行状态检测系统
车载
(运营动车组)
在运营的动车组上加装接触网检测设备,以实现高铁接触网状态的动态检测。
1天一个周期
200km/h~
350km/h
铁路局供电段
C4
接触网悬挂状态检测监测系统
车载
(接触网作业车)
对接触网悬挂系统的零部件实施高精度成像检测,指导接触网故障隐患的消缺。
定期天窗点
120km/h或规定速度
铁路局供电段
C5
接触网与受电弓滑板监测系统
地面
(车站和接触网)
在车站和动车库采用视频图像监测受电弓滑技术板状态,及接触网的状态和参数。
实时
-
铁路局供电段
C6
接触网及供电设备地面监测系统
地面
(接触网特殊断面、供电设备处)
为监测接触网及供电设备运行状态,在接触网的特殊断面(定位点、锚段关节、线岔、隧道内、桥梁处)及供电设备处设置地面监测系统,监测接触网的张力、振动、抬升量、线索温度、补偿位移及供电设备运行状态参数,指导接触网及供电设备的维修。
实时
-
铁路局供电段
由于高铁供电设备监测系统点多面广,既有车载系统又有地面分散系统,监测信息的综合传输和处理是6C系统的重要部分。
要建成“车对网、地对网”的接触网安全运行综合监测监控系统,并建成资源共享的安全监测信息网络平台。
信息传输系统实现弓网运行监测信息及接触网状态的自动收集和集中管理,建成分散检测、集中报警、网络监测、信息共享的全路弓网运行安全监控系统;为各级供电管理决策部门和作业、维修部门提供电子化安全监测与管理信息服务。
6C系统数据传输通信总体结构如图6-3所示。
图6-3数据传输通信总体结构图
6C系统中的中央处理系统对各监控子系统进行数据集中、信息共享,并通过数据库进行综合分析。
各监控子系统必须遵照统一的6C系统通信协议与中央处理平台通信。
监测数据专家系统主要利用过程记录数据,通过历史数据纵向对比,不同数据横向对比,利用专家先验知识规则库,发掘出监测数据所反映出的设备状态,在检修时及时解决设备存在的故障及安全隐患。
6.4.6C子系统功能
6.4.1高速弓网性能综合检测系统
6.4.1.1概述
该系统是安装在高速综合检测列车上的固定检测设备。
其测量方法和检测设备安装充分考虑综合检测列车的运行条件,同时又要适应接触网检修和受电弓检修的需要。
高速综合检测列车为高速铁路检测的专用动车组,车顶设备及车内平面布置均为特殊设计。
弓网检测设备要根据综合检测车对设备的安装和布置要求对各种参数的测量技术进行了专门的研究和设计。
其检测目的主要对接触网悬挂参数和弓网受流参数进行高速车载检测,检测参数包括:
弓网接触力、接触网网压、接触线高度、接触线动态拉出值、硬点、弓网离线火花、支柱定位、里程标定位、检测速度和里程等,检测系统配备完善的电源系统、测量信号传输系统、弓网运行视频系统、数据采集系统、检测数据传输系统、检测信息数据库等。
6.4.1.2系统功能
能随着综合检测列车的运行测量接触网的安全参数及弓网受流参数,测量参数包括硬点、冲击、接触线高度、弓网接触力、离线火花、接触线拉出值、接触线静态高度、动车组网侧电压和支柱定位等。
6.4.1.3基本组成
高速弓网检测系统包括以下部分:
接触网几何参数测量装置、弓网受流参数测量系统、接触网网压和网流测量系统、检测信息定位定标系统、高压侧电源装置、高低压侧信号的传输系统、数据采集系统及检测信息分析系统。
6.4.1.4主要技术指标要求
装置的主要技术指标如表6-2
表6-2高速弓网检测系统技术指标
测量项目
测量范围
精度
备注
硬点(垂向加速度)
-100~+100g
±1g
接触导线高度
5000~7000mm
<10mm
弓网接触力
0~500N
±5N
离线火花
2~100ms
1ms
拉出值
-600~+600mm
25mm
接触网电压
0~40kV
0.5%
网侧电流
0~2000A
0.5%
距离定位
0~5000km
5m
速度测量
0~500km/h
0.1km/h
6.4.1.5实施方案
高速弓网综合检测系统配置于综合检测列车上,对新建高速铁路进行联调联试及动态检测,对运营高速铁路和提速线路每10天一个周期进行检测。
弓网检测数据直接指导施工单位及供电设备维护单位进行故障消缺并建立信息反馈系统。
6.4.2接触网安全状态巡检系统
6.4.2.1概述
接触网安全状态巡检系统指为完成指定区段的接触网状态检测,采用便携式视频采集装置,临时安装于运行动车组的司机台上,对接触网的状态进行视频采集,事后统计分析接触悬挂部件技术状态。
6.4.2.2系统功能
(1)动车组配备接触网安全巡检系统能有效判断接触网设备有无脱、断等异常情况,有无可能危及接触网供电的周边环境因素(如塌方、落石、山洪水害、爆破作业及鸟窝等),有无侵入限界、妨碍机车车辆运行的障碍。
(2)系统能够准确定位沿线经过的支柱、隧道内吊柱,通过车载成像设备准确抓拍关键的定位器区域,保存清晰图片。
(3)定位器区域高清成像,达到能够分辨定位器变形、定位线夹松动、紧固螺钉脱落等故障现象。
6.4.2.3基本组成
系统包括高清摄像机、照明装置、图像处理装置等。
6.4.2.4主要技术要求
(1)检测方式:
系统采用高清摄像机记录行车沿线接触网设施全景,并采用非接触式技术实现支吊柱的定位,对关键的接触网定位器区域的正反面进行抓拍,输出能够分辨定位器区域故障的超高清图片。
(2)全景视频画面清晰,达到720P高清标准,覆盖行车沿线接触网设施;成像图片质量高,清晰度足够分辨定位器区域零部件的松动、脱落、裂损等故障现象。
隧道、夜间情况,通过光源补偿照明,保证成像效果良好。
(3)适应线路上隧道、桥梁、弯道情况,在轨道超高区段依然对定位器区域成像。
(4)在无强烈雨雪、能见度良好的天气条件下可24小时全天候工作,适应白天、夜间接触网维护天窗时间。
6.4.2.5实施方案
接触网安全巡检系统配置在每条时速200公里及以上的运营线上,每天担当一次巡检任务,统计分析接触悬挂部件技术状态。
6.4.3接触网运行状态检测系统
6.4.3.1概述
接触网运行状态检测系统指在运营的动车组上加装接触网检测设备,以实现高铁接触网状态的动态检测。
6.4.3.2系统功能
(1)本系统能测量接触网动态几何参数:
如动态拉出值、接触线高度、线岔和锚段关节处接触线的相互位置。
(2)本系统能定量测量接触网的主要弓网受流参数,包括:
弓网离线、硬点、弓网接触力、支柱定位等。
(3)本系统能对弓网运行状态进行视频录像,录像资料中能叠加里程标数据。
(4)检测系统应用简单,无需人为干预,系统自动完成参数检测和数据发送。
检测数据也可以在车上转存。
(5)系统在全天候(昼、夜、风、雨、雪、雾)的条件下正常工作。
6.4.3.3基本组成
高速接触网在线弓网检测系统包括以下部分:
接触网几何参数测量装置、弓网受流参数测量系统、检测信息定位定标系统、高压侧电源装置、数据采集系统、检测信息传输系统、检测信息分析系统。
6.4.3.4主要技术指标要求
表6-3接触网在线弓网检测装置的主要技术指标
测量项目
测量范围
精度
备注
接触导线高度
5000~7000mm
<10mm
拉出值
-600~+600mm
25mm
接触线相互位置
0~800mm
25mm
线岔、锚段关节
硬点(垂向加速度)
-100~+100g
±1g
弓网接触力
0~300N
±5N
可选项目
离线火花
2~100ms
1ms
6.4.3.5实施方案
每条时速200公里及以上运营线上的动车组按一定比例加装车载接触网运行状态检测系统,做到每条局管高铁区段,每天至少有一列加装车载接触网检测装置的动车组在运行,以实现高铁接触网状态的动态检测。
6.4.4接触网悬挂状态检测监测系统
6.4.4.1概述
接触网悬挂状态检测监测系统安装在接触网作业车辆上部,在一定运行速度下,对接触网悬挂系统的零部件实施高精度成像检测,在检测数据的自动识别与分析的基础上,形成维修建议,指导接触网故障隐患的消缺。
6.4.4.2系统功能
接触网悬挂状态检测监测系统主要功能包括:
接触线几何参数、接触网接触悬挂、绝缘部件、线路开关、附加导线、各种拉线、硬横跨及软横跨、上跨桥及交叉跨越线路情况、线夹、吊弦、定位管等技术状态检测。
基本功能如下:
(1)精准定位接触网腕臂安装支柱(或吊柱)位置;
(2)准确拍摄腕臂组成的清晰图像;
(3)连续采集相邻支柱(或吊柱)间接触线及悬挂的清晰图像;
(4)对接触网悬挂部件典型缺陷自动识别
(5)准确记录发现的接触网缺陷并提供分类汇总报告;
(6)对同一套腕臂历史存档图像进行自动比对分析。
6.4.4.3基本组成
本系统包括多组高清晰摄像机、相阵相机、图像采集、分析处理设备等。
6.4.4.4主要技术指标要求
(1)该系统应采用高清摄像机记录行车沿线接触网设施全景,对关键的接触网定位器区域的正反面进行抓拍,输出能够分辨定位器区域故障的超高清图片。
(2)覆盖行车沿线接触网设施;成像图片质量高,清晰度足够分辨定位器区域零部件的松动、脱落、裂损等故障现象。
隧道、夜间情况,通过光源补偿照明,保证成像效果良好。
(3)成像图片采用JPEG压缩编码标准压缩后存储,腕臂部分图像分辨率不低于2448×2048,接触线部分图像分辨率不低于1024*1024。
(4)适应线路上隧道、桥梁、弯道情况,在轨道超高区段依然对定位器区域成像。
(5)在无强烈雨雪、能见度良好的天气条件下可24小时全天候工作,适应白天、夜间接触网维护天窗时间。
6.4.4.5实施方案
接触网悬挂状态检测监测系统配置在运营线上,固定周期担当一次巡检任务,统计分析接触几何参数及悬挂部件技术状态。
6.4.5接触网与受电弓滑板监测系统
6.4.5.1概述
接触网与受电弓滑板监测系统用于接触网的特殊断面和区段的视频监视,如:
车站咽喉区、重点隧道口、线岔和分相环节,各断面的高清视频图像通过铁路专用数据通道传至供电运行管理部门。
在高速铁路的车站安装视频监视系统,监测运营的动车组或电力机车受电弓状态,特别是受电弓滑板的状态。
6.4.5.2系统功能
对高速铁路的车站咽喉区、重点隧道口、车站接触网线岔、分相环节等重点部位加装视频监视装置,监测接触网的技术状态,监视图像可传至供电运行管理部门。
在高速铁路各个车站加装视频监视系统,监测动车组受电弓特别是滑板的技术状态。
视频监测图像可传至车站值班室、动车段和供电管理部门。
6.4.5.3基本组成
本装置主要是视频监视系统,包括高清摄像机、摄像云台、视频传输系统、视频显示系统、视频分析处理系统、视频储存系统。
6.4.5.4主要技术指标要求
(1)高清摄像机的技术要求
摄像机应采用可调焦距、具备夜视能力的高速摄像机。
应配置可全方向调整的、调整后可自动闭锁的云台功能。
(2)视频传输系统技术要求
视频传输系统可利用高铁已有的视频传输系统,就近接入临近的通信区间传输接入点,通过既有传输网接入车站视频监控分中心。
(3)监控系统技术指标
1)视频监控系统应举有开放性和可扩展性;
2)视频监控系统图像分辨率采用4CIF/CIF格式;
3)系统能够实时监控,支持自动监视和人工监视模式;
4)视频监控系统能结合图像内容分析功能实现告警功能,告警时可实现视频的切换、保存和图像抓拍。
查询告警信息时,系统可自动查找告警时间及相应时段的对应视频文件;
5)视频监控系统使用灵活方便,具有用户鉴权、分级管理的功能,可实现多用户同时观看功能;
6)视频监控系统采用分布存储、重要图像集中备份的存储方式,本地存储设备具有24显示自动回放和告警图像7天内连续信息的存储功能。
在监控汇中心对重要图像进行存储。
(4)视频系统安装要求
监测装置的安装固定可根据线路和站场的实际情况由设计院设计确定。
6.4.5.5实施方案
(1)受电弓监视系统的配置:
在高速铁路的所有车站动车组停车位的受电弓位置附近加装高清视频检测装置
(2)在车站咽喉、隧道口、接触网线岔、分相、动车组进出线安装视频监测设备,重点监测接触网和受电弓滑板技术状态,通过受电弓滑板状态及时发现接触网异常状态,指导故障消缺,确保接触网状态良好。
6.4.6接触网及供电设备地面监测系统
6.4.6.1概述
为监测接触网及供电设备运行状态,在接触网的特殊断面(定位点、锚段关节、线岔、隧道内、桥梁处)及供电设备处设置地面监测系统,监测接触网的张力、振动、抬升量、线索温度、补偿位移及供电设备运行状态参数,指导接触网及供电设备的维修。
6.4.6.2系统功能
(1)对高速铁路特殊断面的接触网性能进行监测,
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