一、背景

       在現(xiàn)代城市建設(shè)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，地鐵作為城市交通領(lǐng)域的重要環(huán)節(jié)，有效緩解了交通堵塞及壓力過大等現(xiàn)象，為人們?nèi)粘３鲂猩钐峁┝藰O大的便利；而當(dāng)?shù)罔F系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時，接觸網(wǎng)發(fā)揮著極為重要的作用，其主要承擔(dān)為地鐵系統(tǒng)整體供電，由于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，極易受到不良因素影響而出現(xiàn)故障問題。

二、應(yīng)用概述      

       通常情況下，地鐵在運(yùn)行時其自身速度較快，由此導(dǎo)致線面極易產(chǎn)生放電，出現(xiàn)燃弧的現(xiàn)象，增加了電氣磨損現(xiàn)象出現(xiàn)的概率；而剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)有著較大的壓力參數(shù)在很大程度上拓展了接觸壓力參數(shù)變化的范圍，同時加劇了機(jī)械磨損的程度導(dǎo)致?lián)p耗率增加；此外，由于部分地鐵線路所處的區(qū)域較為特殊，且減振道床應(yīng)用較為頻繁，進(jìn)一步增加了磨損程度，對接觸網(wǎng)及地鐵系統(tǒng)安全管理工作造成極大的影響。

圖1 地鐵基地

       針對地鐵運(yùn)行過程中頻繁產(chǎn)生燃弧現(xiàn)象而導(dǎo)致剛性接觸網(wǎng)損耗率急劇增加的問題，國內(nèi)一家著名的技術(shù)學(xué)科綜合性研究所與一家致力于提供軌道交通解決方案的高科技企業(yè)進(jìn)行了聯(lián)合實驗研究，他們使用海洋光學(xué)的光譜儀對地鐵接觸網(wǎng)中不同材料的電纜進(jìn)行了燃弧光譜的對比實驗。

       在實驗過程中，將光譜儀固定在實驗車頂，如圖2，通過一分二的分叉光纖來收集燃弧光譜。使用一分二的分叉光纖既可以靈活調(diào)整收光角度，又可以增加收光范圍，確保光譜儀收光范圍完全覆蓋燃弧發(fā)生區(qū)域，可以有效提高燃弧捕獲率。因地鐵一般采用1500V直流供電，為了避免出現(xiàn)電弧觸電，光纖不可以過于靠近弓網(wǎng)和剛性接觸網(wǎng)，要求光纖距離弓網(wǎng)和剛性接觸網(wǎng)的安全距離為1.5m以上，同時整套設(shè)備需要經(jīng)過氧化處理。因收光距離較遠(yuǎn)，燃弧強(qiáng)度較弱，同時環(huán)境光也會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，因此該實驗對于設(shè)備的靈敏度和信噪比要求非常高。

圖2 設(shè)備安裝調(diào)試

       通過實驗對比不同材料的燃弧光譜發(fā)現(xiàn)，材料類型不同，產(chǎn)生的燃弧光譜也不同。該發(fā)現(xiàn)有助于因燃弧而導(dǎo)致剛性接觸網(wǎng)和弓網(wǎng)損耗率增加問題的分析研究，通過燃弧光譜分析燃弧產(chǎn)生的原因，以此來制定完善的預(yù)防與應(yīng)急處理方案，以便能夠及時有效的處理故障問題，提高接觸網(wǎng)的質(zhì)量與穩(wěn)定性。

圖3 材料1燃弧光譜

圖4 材料2燃弧光譜

三、實驗裝置

       因為燃弧發(fā)光偏弱，為了能夠得到理想的實驗數(shù)據(jù)，我們配置了靈敏度比較高的專門適合于弱光測試的QEPRO光譜儀,典型配置如下：

四、結(jié)語

       接觸網(wǎng)作為現(xiàn)代地鐵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，決定著地鐵系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性；而由于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度較高，因此故障問題出現(xiàn)概率也相應(yīng)增高；通過研究燃弧的光譜特征反演剛性接觸網(wǎng)以及弓網(wǎng)材料的差異性，有助于對接觸網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行實時監(jiān)控，以此來提高接觸網(wǎng)的質(zhì)量與穩(wěn)定性，從而避免故障問題的出現(xiàn)。