弓网接触压力超限与几何参数缺陷相关性分析

时间：2024-07-28

贾建坤

0 引言

高速弓网综合检测装置（1C）是高速铁路供电安全检测监测系统的重要组成部分，也是我国电气化铁路建设发展中最早发展的接触网检测技术，其检测成果已经成为指导接触网运营维修的最重要数据指标，也是目前电气化铁路联调联试的重要组成部分[1]。目前，供电维修单位将各种检测数据进行独立核验与缺陷处理，但是存在压力缺陷无法复核和处置的问题。本文针对该问题，对几何参数类缺陷和接触压力缺陷问题的相关性进行研究，找出其中的规律，指导现场接触压力问题的复核和处理，提高接触网运行质量与品质。

1 1C综合检测指标

高速弓网综合检测装置（1C）能够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，测量参数主要包括硬点、接触线高度、弓网接触力、离线火花、接触网拉出值、动车组网侧电压等。按照《高速铁路接触网运行维修规则（TG/GD 124—2015）》，高速铁路接触网动态检测评价标准划分的检测项目为接触网几何参数、接触网平顺性参数、弓网受流参数和网压4类，按照设备动态检测数值，将检测缺陷分为两级，判定标准如表1所示[2-3]。

表1 高速铁路接触网动态检测评价标准

2 相关性分析

2.1 相关性

相关性分析是数理统计与分析中常用的分析方法之一，能够研究不同对象间是否存在着某种依存关系，同时对具有相关性的现象进行相关程度研究。相关系数是一种较为常见的相关分析指标，能够反映变量之间的关系密切程度，相关系数的取值区间为1～-1，1表示两个变量完全线性相关，-1表示两个变量完全负相关，0表示两个变量不相关，系数越趋近于0表示两个变量的相关关系越弱[4]。相关系数的计算式为

式中：Xi为变量X的数据点，Yi为变量Y的数据点，为变量X的平均数，为变量Y的平均数，n表示统计的样本总数。

2.2 变化趋势

对某条高铁线路2021年1—10月检测数据进行统计分析，共检测发现接触压力缺陷449个，其中最大接触力（Fmax）缺陷360个，最小接触力（Fmin）缺陷89个；检测发现接触网几何参数缺陷144个，其中一跨内接触线高差（2A）缺陷115个，接触线最小高度（Hmin）缺陷27个，接触线最大高度（Hmax）缺陷2个。为研究压力缺陷与几何参数缺陷相关性，利用双坐标轴曲线图进行分析，如图1所示。

图1 检测缺陷趋势

由图1可以看出，从整体趋势上最大接触力Fmax、最小接触力Fmin与接触线一跨内接触线高差2A和接触线最小高度Hmin缺陷的变化和趋势基本上是一致的；从规律性看，最大接触力Fmax与接触线一跨内接触线高差2A和接触线最小高度Hmin缺陷变化的最高点和最低点都出现在同一月；从增长趋势上看，最大接触力Fmax、最小接触力Fmin与接触线一跨内接触线高差2A和接触线最小高度Hmin缺陷短期变化趋势是一致的，即基本上呈现在同增同降的趋势。因此，可以初步判定最大接触力Fmax、最小接触力Fmin与接触线一跨内接触线高差2A和接触线最小高度Hmin之间是存在相关关系的。

2.3 相关系数

对该高铁线路2021年1—10月检测数据进行统计分析，结果显示，在检测发现的115个一跨内接触线高差（2A）缺陷中，其前后（以检测车运行方向区分）150 m范围内出现接触力缺陷157个，其中最大接触力（Fmax）102个，最小接触力（Fmax）缺陷55个；接触线最大高度（Hmax）缺陷中，其前后150 m范围内无接触力缺陷；接触线最小高度（Hmin）缺陷中，其前后150 m范围内出现接触力缺陷4个。因此在研究几何参数缺陷与压力缺陷相关性时，最重要的是需要研究一跨内接触线高差（2A）缺陷与最大接触力（Fmax）、最小接触力（Fmin）的相关性。从图1只能够判断出最大接触力（Fmax）、最小接触力（Fmin）与接触线一跨内接触线高差（2A）和接触线最小导线高度（Hmin）缺陷之间可能存在关联，但这种关联关系的程度无法判断[5]。

因此，利用相关系数对他们之间相关关系的紧密程度进行判断，根据式（1）和统计数据计算，对一跨内接触线高差（2A）缺陷前后150 m范围内接触网压力缺陷进行统计，计算其相关系数：S2A·Fmax-= 0.077 1，S2A·Fmax+= 0.114 1，S2A·Fmin-=0.508 5，S2A·Fmin+= 0.125 8，= 0.206 4。其中，+、-表示为接触力缺陷出现在一跨内接触线高差（2A）缺陷前后，即+表示接触力缺陷位置公里标大于一跨内接触线高差缺陷公里标[6]，-表示接触力缺陷位置公里标小于一跨内接触线高差缺陷公里标。

从相关系数中可知，接触网压力缺陷与接触网一跨内接触线高差（2A）缺陷存在较高的相关性，且最小接触力（Fmin）与接触线一跨内接触线高差（2A）缺陷相关系数最高[7]。