本文分析比较了国内外在接触网在线监测方面的研究现状。特别是以高铁供电安全检测监测体系建设（6C）为引，指出目前监测检测装置设备存在的不足，得出基于环境的、全方位的、动态的接触网在线监测系统建设的必要性。经过对国内外研究现状的分析比较，给出未来接触网在线监测的研究趋势。
接触网在线监测现状研究
◎李飞
一、引言
随着我国铁路建设步伐的加快，截至目前，全国铁路总里程已达到12.7万公里，高铁总里程达2.5万公里，而2017年开通运营的新线90%在中西部延伸，例如宝兰客专、西成线等。我国中西部地区环境复杂，复杂艰险山区所带来的线路坡度大、地形地质复杂等问题给铁路供电系统运营带来极大的挑战。高原、严寒、沙漠等恶劣条件所带来的供电能力弱、温差大、雷电频繁、季节性冻土、风期长、低温覆冰、沙蚀侵袭、土壤电阻率高、绝缘子闪络、昼夜温差大等均不利于铁路供电系统的安全可靠运营。
原铁道部运输局于2012年6月下发文件，提出了高铁供电安全检测监测体系建设（6C），目前的1C至5C装置主要以非接触式的车载或固定位置视频图像拍摄系统来实现检测监测。经实践检验，非接触式的检测设备存在价格昂贵，占用行车区间，无法反映接触网基于环境的、全方位的、连续的动态实时信息等弊端。而接触网及供电设备地面监测装置（6C），安装在接触网特定位置及变电所等处，可以监测接触网张力、振动、抬升量、线索温度、补偿位移、供电设备的绝缘状态、电缆头温度等参数，监测结果用于指导接触网及供电设备的维修。6C装置主要包括测量传感器、数据采集处理、数据传输、数据接收存储及电源设备等。先进的物联网技术已在诸多行业成功运用，在铁路行业的应用前景将会很广阔。
二、国内研究现状
影响接触网安全状态的各种不安全因素通常能够引起接触网张力、接触网振动特性的变化。通过对接触网张力、接触线振动等参数进行监测可以指导接触网及供电设备的检维修。
接触网张力的变化会引起补偿装置b值的变化。对b值的提取，可以通过测距传感器或激光探头等方式获取，王圣昆等[1]通过监测b值来实现对接触网断线故障的识别。利用测距传感器采集b值，并配置高速数字信号处理器进行信号处理，经形态学滤波及断线识别后发送到人机界面，最终通过GPRS模块发送到上位机监测软件，实现对数据的存储、分析、显示、报警。整个系统完全符合6C装置的特点。赵秀远[2]采用在坠砣限制架上安装激光探头与激光反射板的方式对b值进行实时测量，并将测量数据通过无线网络实时传输到监测检测中心，经一系列计算后，最后以实时波形的形式将b值变化情况显示在监测中心的显示屏上，采用GPRS通讯模块将数据发送给后台软件。
在牛津长大，于剑桥大学取得英国文学学士学位的扶霞1994年来到四川成都，从而开启了与川菜、湘菜、闽菜、粤菜、港菜等中国菜肴的邂逅与文化碰撞之旅。除了本书，扶霞还写了《四川烹饪》和《湘菜谱》，并经常在国外知名报刊发表关于中国饮食文化的文章，堪称饮食界的“中国通”。
不同地应力条件下，高压水渗透进入煤体中对裂隙扩张效果有所差别，并且地应力又对起裂压力、起裂位置产生影响[20-21]。因此，当孔隙水压和水平应力比组合影响时，定向压裂效果有待研究。延用图6的模型，控制水压设定为8 MPa。试验中，通过改变模型边界荷载形成不同水平应力比，具体参数见表3。以此，研究非对称孔隙压力场与不同地应力比共同影响下裂隙的起裂、扩展规律。
但以上各监测装置，均存在检测项目局限，无法测量动力学参数，并且图像处理计算运算量大等缺陷。
接触网张力的变化除了直观的带来b值的变化，还会引起坠砣加速度的变化、棘轮角度的偏移，通过监测坠砣加速度、棘轮角度等，也能间接反映接触网安全状态。李鑫利用高精度传感器对坠砣加速度、棘轮角度等参数进行采集，采用信号调理层电路对采集信号调理滤波，去除信号中的噪声部分，通过3G网络将采集的数据传输到监测中心上位机软件。
接触网在线监测系统广泛应用到的传感器技术，说明了物联网技术在该行业具有显著的适用性，而针对物联网，最重要一大组成部分即数据通信部分。支撑物联网领域通讯有四大网络，包括短距离无线通讯、长距离无线通讯、短距离有线通讯、长距离有线通讯。而对接触网沿线数据的采集汇集应用最多的还是ZigBee技术。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案，主要用于近距离无线连接，其有效传输范围10~100m，两节5号电池可供终端工作6~24个月乃至更长。
三、国外研究现状
Pierpaolo Boffi等出了一种用于监测高速铁路受电弓静态和动态集电性能的光纤传感器，日本庭川 誠等利用图像处理技术对受电弓滑板与接触线间的接触点进行监测，摄像头安装于列车车顶。Y.Torroja等建立了一个由五台线阵CCD摄像机和一个转换器组成的监测系统来监测架空线路的磨损。
国外对接触网的检测监测研究，很多类似于目前的1C至5C装置，主要基于非接触式的车载或固定位置实现检测监测。日本对接触网在线监测的研究较早，日本SIEMENS公司[7]建立了一套接触网监测系统，由装于棘轮或滑轮设备上的传感器，带传感器电缆入口的数据采集站，数据采集和评估站之间的光纤网络，带以太网接口的评估站四个模块组成。采用非接触式的方式连续监测接触网张力，通过连续测量棘轮托臂的倾斜度间接测量接触网张力，评估站可以对测量值进行滤波处理，实现综合自我诊断。
一方面，生活化的小学品德与社会课堂教学把课堂学习的主动权交给学生，学生更多地要依靠自己在课堂学习中的主动探索和学习，学生在课堂上扮演的不再是一个只能被动地接受知识灌输的角色。在这种教学方式下，学生的学习热情和兴趣能够有效地释放出来，学习的动力更加充足，进而促使学生开动脑筋，积极思考，从而更好地掌握所学的知识。
李惠浈基于ZigBee技术对接触网张力和温湿度实现了在线监测，在铁路沿线每个支柱上面安装路由器/终端设备，采用ZigBee无线技术进行数据传输，以两公里为单位建立了31个节点的小型Zig-Bee网络，整个系统包含了张力和温湿度采集模块、无线收发模块、串行通信模块等。路婷婷提出了一种基于ZigBee的接触网设备温度在线监测系统，完成了无线传感器网络节点的硬件电路设计和功能软件设计，实现了数据的实时采集。Zig-Bee网络通信方式更适合于多节点的数据汇集功能，而针对单一节点的通信，由于数据量不大，可以采用问答式的通信协议。刘会平等通过一种问答式的通讯协议，基于无线传输设计了一套接触网张力在线测量系统。传感器安装于下锚支的杵环杆内，电源模块及数据采集装置安装于支柱上。该系统自定义了一套通讯协议，采用问答式的通讯方式，规定了各测点与服务器之间的通信功能、报文格式、报文类型和传输规则。
四、未来研究趋势
1.目前的接触网在线监测技术尚停留在对接触网某一种或某几种几何参数的监测，比如张力监测、绝缘子泄流电流监测等，没有实现对动态的接触网系统在运行状态下的各参数进行实时全面监测。
案例3：在“均值不等式的定理”一节中，可用“某商店在节前进行商品降价酬宾销售活动，拟分两次降价，有三种降价方案：甲方案是第一次打A折销售，第二次打B折销售；乙方案是第一次打B折销售，第二次打A折销售；丙方案是两次都打—样折销售，问哪一种方案降价较多？”
2.对于物联网领域通信的大趋势-窄带物联网（NB-IoT）在铁路行业的应用还未见涉及；窄带物联网技术（NB-IoT）可以实现海量连接，超低功耗，深度覆盖，可以确保用户数据的安全性，能够提供电信级的可靠性接入。
3.目前对接触网在线监测系统在用户层使用方面的实现还很单一局限。未来接触网在线监测系统在用户层使用方面可以针对不同用户做不同的设定，例如对于一般执勤工作人员可以设定类似大屏展示界面，根据呈现的数据异常情况调取现场实时视频情况，对于科研人员可以在用户端设定数据应用分析平台，对存储数据做应用分析。
作者简介： 李飞 2015年毕业于西安建筑科技大学，出生日期：1988.10，性别：女，籍贯：陕西省，职称：助理工程师，学位：硕士研究生，研究方向：安全工程。
（作者单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司电化处）
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