铁路接触网中供电风险监测系统分析

兰晓凤

（晋能控股山西煤业股份有限公司塔山铁路分公司，山西 大同 037000）

引言

接触网是我国高速铁路中最为关键的组件，对于高铁列车的电能输送有着重要的作用，想要保证高速铁路运转的安全性和稳定性，就要保证接触网持续处于平稳状态。接触网沿铁路线露天架设、线路长、点位多，承担着繁重、忙碌的运输职责。因此，要将接触网供电风险监测系统重视起来，不断加以完善，保障我国高速铁路的正常运行。

1 铁路接触网中供电风险监测系统总体架构设计

为确保本次设计的供电风险监测系统满足铁路接触网的供电监测要求，优化信息采集模块及组网模块，本文借助了ZigBee 网络技术，构建传输协议，强化信息传输控制程序，达到更具实时信息传输效果的虚拟通信环境[1]。此次系统在总体架构方面主要包含上下两个机位，由ADSP-BF537BBC-5A 进行通信指令加载，此时监测程序被写入程序加载模块当中，以智能化的方式进行供电风险监测信息收集[2]。按照上述设计思路，形成如图1 所示的供电风险监测系统结构图。系统设计的核心模块为信息数据采样模块，系统在对接触网进行监测期间，获取风险数据，经过信息融合分析，在滤波处理技术的作用下，汇入到AD 采集系统当中，最终经过主控电路及软件处理系统，直接显示给风险监测终端并对接触网供电电源实现自动化控制[3]。

图1 铁路接触网供电风险监测系统总体架构设计图

图2 所示为供电风险监测系统的功能结构图，在完成接触网的共性信息采集以后，采用DSP 技术读取信号采样值，在FIR 滤波的辅助下，将信号传输到转换器当中，此时信号被放大处理，经由DSP 模块，被传输到ZigBee 终端节点当中，PC 机获取风险监测结果，并将结果输出给终端监测人员。

图2 供电风险监测系统功能结构设计图

2 铁路接触网中供电风险监测系统功能模块设计

前文分析中提到构建ZigBee 无限传输协议，此时的接触网在形成供电风险信息以后，将被直接传输到信息采样模块当中，经过供电风险监测模型构建，数据能够被直接分析并提取出来。此时的系统将保持在20～250 kbit/s 的工作速率，实现了硬件结构的低功耗。

系统的功能模块主要包含了数据采集模块、风险预警模块、数据分析存储模块以及能耗管理模块四个方面。

1）数据采集模块的主要作用是进行风险信号的采集，在获取信号采样值以后，经过信号检测处理与放大，最终传输出通信指令。

2）风险预警模块在发现供电风险以后及时预警，具备预测和警报功能。在借助ZigBee 协议达成风险预警模块构建以后，经过数字脉冲信号分析，完成数字模型转换，输出风险预警控制指令，能够在后台终端显示出风险监测结果。

3）数据分析存储模块根据系统中的具体线路情况，先设定好供电风险的预警阈值，经过前端模块获取的风险数据分析，对比数据是否已经超出阈值范畴，分类整理数据当中处于标准值状态、缺陷值状态以及预警值状态下的数据，并将数据存储起来[4]。

4）能耗管理模块主要是为了对系统当中的电源输入情况进行有效管理，如果是在夜间天窗点条件下进行铁路接触网检修工作，系统将自动调低能耗。如果处于天窗点结束状态下进行铁路接触网检修，控制器将会唤醒能耗管理模块中的芯片时间，此时经过时间读取以后，芯片为处理器被唤醒，芯片也将恢复到正常工作状态[5]。当然，如果供电风险监测系统失去电量支持，能耗管理模块将重新切换电源状态，将原本的线路电源切换为太阳能电池，确保系统始终处于正常工作状态。

3 铁路接触网中供电风险监测系统测试分析

为了验证本次供电风险监测系统的设计结果，明确该系统与铁路接触网连接后呈现出的实际性能，开展仿真模拟实验，实验的主要设定为铁路接触网的输出功率为2 500 kW，此时该接触网的标准输出电压是1 200 V，按照设定，此次系统的输出范围将保持在-2.5～0 V 之间。遵从上述仿真模拟设定参数，完成供电风险监测系统模拟，得到关于风险监测系统的仿真模拟结果。经过结果分析，发现本次设计的系统呈现出明显的风险监测数据峰值，实际证明，在铁路接触网中设计供电风险监测系统，能够准确地获取风险监测数据，经过系统中各个功能模块运作，最终传输到后台的监测结果能够为监测人员提供合理的数据参考，且系统的数据监测结果将会被转化为确切的控制指令，以智能化的方式控制系统进行运作方式切换，切实保证铁路接触网的供电安全与稳定。

4 结语

如今，我国在铁路方面的基础建设越来越完善，在铁路运作系统设计水平越来越高的情况下，铁路列车运转越来越稳定，对我国经济发展起到重要的推动作用。通过不断优化铁路接触网的供电监测系统，融入更多高新技术，供电风险监测系统的数据采集效果及组网架构的自动化和智能化水平越来越高。因此，我国相关部门需要为铁路接触网的工作人员搭建良好设计平台，将供电监测系统与接触网的风险监测系统结合起来，健全接触网供电风险的监测措施，维系我国铁路运营处于长久可持续状态。