带领学生进行城轨接触网短路阻抗测试

团队成员何柏杉（右）、唐玫（中）、张果研讨设备升级方案 均为受访者供图

轨道交通凭借运量大、速度快、准点率高、环保清洁等显著优势，已成为城市公共交通系统的核心支撑。今天要介绍的四川省职工“五小”活动创新成果，正是轨道交通领域的技术突破---由四川铁道职业学院自主研发的城轨接触网短路阻抗检测与整定计算设备。

聚焦轨道交通安全领域关键难题

要理解城轨接触网短路阻抗测试及整定计算的核心原理，需先掌握城市轨道交通的供电系统运作机制。该项目负责人、四川铁道职业学院铁道工电学院教师何柏杉向记者介绍：“接触网作为城市轨道交通的供电命脉，通过受电弓与接触线的滑动接触持续输送电能，其运行具有电压等级高、电磁环境复杂、无冗余备用等特点。这类特殊工况导致一旦发生短路故障，将直接威胁行车与设备的安全稳定运行。”

2023年10月，四川铁道职业学院铁道工电学院教师唐玫、何柏杉赴广东佛山，与中铁一局电务工程有限公司开展产教融合合作交流。当时，该企业正承担佛山地铁3号线部分标段接触网的施工任务。在与企业的技术交流过程中，他们发现，地铁接触网施工送电开通阶段，需精准测量接触网回路的阻抗值，通过构建数学模型开展整定计算，为保护装置参数设定提供数据支撑，最终通过高压测试验证结果。然而整个试验存在多重难题：需求多单位多工种配合，至少需要20多名技术人员协同参与，且核心设备严重依赖进口；参与高压试验人员和设备存在重大安全风险；线路阻抗测量精度不足导致短路电流计算误差过大。考虑到试验过程需在高压环境下进行，唐玫老师提出由低压代替高压，大量采用国产芯片及元器件研发专用设备，既能解决“卡脖子”问题，又能提升测试安全性。

“我们学校的科研宗旨就是要着眼解决企业实际的生产难题，把论文写在祖国的大地上。”唐玫介绍道，“当发现企业面临这些技术瓶颈后，我们第一时间向学校提交了专项报告，校方随即拨付了相应的研发经费支持。”

攻坚克难彰显川铁精神

“近年，因为地铁接触网整定计算不准确导致的断电跳闸事故在城市轨道交通供电设备上频发，也让我们坚定了优化接触网短路阻抗测试和整定计算方法的决心。”何柏杉说。

敏锐捕捉到行业痛点的教师团队迅速集结，项目攻关小组随即成立。成员构成充分整合学院专业优势：何柏杉老师依托深厚的电气专业积淀，主导整体技术方案设计与现场测试工作，并运用信号处理与系统建模领域的研究成果，为阻抗测量算法提供核心技术支撑；唐玫老师凭借丰富的电子电路研发经验，承担硬件系统设计与优化任务；汪润泽发挥软件编程专长，负责装置软件系统的开发与调试。 核心团队组建完成后，研发工作随即紧锣密鼓地展开……为确保测试装置达到工业级稳定性标准，项目必须经历多轮实验验证与数据校准。项目负责人何柏杉带领团队深入把控每个技术环节，从传感器选型论证到数据采集系统优化，从仿真模型构建到装置实地测试，每个细节都凝结着团队的集体智慧。“每个参数都要经过三重验证流程，只有绝对精准的数据输出，才能真正守护城市轨道交通的安全运营。”团队成员汪润泽在实验室记录下这样一句工作心得。

装置完成样机组装后，测试验证环节却遭遇新挑战。“要让设备真正落地应用，必须通过实景测试验证，但地铁施工和运营环境的特殊性，导致符合要求的试验场地极为稀缺。”何柏杉回忆道。关键时刻，铁道工电学院院长王立积极协调行业资源，为团队争取到广州地铁、成都地铁9号线等线路的凌晨“天窗期”试验时段。“在每天凌晨1时至3时30分的地铁停电检修窗口，我们完成了关键数据的实地采集，确保装置与真实运营场景无缝对接。”

经过团队协同攻关，2024年3月装置样机研发全面收官，并在中铁一局佛山地铁项目完成实景验证，获得企业方高度认可。何柏杉介绍道：“企业领导和技术专家对该装置给予高度评价，认为其不仅显著提升了短路试验的安全性与测量精度，而且人机交互界面设计友好，综合应用效果十分理想。”唐玫感慨道：“这个项目不仅让我们在专业领域得到淬炼，更重要的是学会了如何发挥团队合力攻坚克难，这种实战经历比书本知识更珍贵。”团队成员汪润泽强调：“整个研发过程都是师生协同完成的。作为技术专科类院校，我们不侧重基础研究、不侧重纷繁的公式推导、不侧重严密的逻辑关系，而侧重培养学生的动手能力，所作即所得，实践就能看到成果，为国家培养技术技能型人才。”

精准高效的技术革新

“这就是我们科创成果---城轨接触网短路阻抗的测试装置。”何柏杉手提一个黑色“盒子”向记者介绍道，“目前我们的装置已经实现高度集成化，质量不足5kg，便于携带。”说罢，何柏杉现场为记者演示起来，打开“机盖”，点按触摸屏瞬间开机，“这个装置采用50V的低电压进行线路阻抗测试和短路电流仿真，降低了试验过程的安全风险，这也是我们的一大创新点。”何柏杉介绍道。别看装置体积小，“内涵”可一点都不少。“我们采用了精度达200kbps、采样点数最低为20000点的双通道高精度AD采样同步采样，得到电压电流的采样值，再根据RL简化双边供电模型提出了一种基于牛顿迭代法的指数曲线拟合求线路阻抗的方法，使阻抗计算精度达微欧级，且该技术已于2025年1月通过CE认证。”何柏杉接着说：“这个装置还可直接处理现场采集的数据进行整定计算，实时通过短路试验验证整定计算的有效性。”

何柏杉介绍道：“该装置在试验效率方面取得重大突破，将传统高压短路试验的平均耗时从37个工作日压缩至8个工作日，安全生产效率实现数倍提升。”他特别强调：“装置的核心电路与控制软件完全采用自主研发技术，不仅突破了国外技术封锁，更为后续创新奠定了坚实基础。”

目前，该装置已在佛山地铁、广州地铁、中铁一局电务工程等轨道企业完成部署，实现20万元成果转化。谈及创新成果深化应用，何柏杉充满信心地表示：“团队计划对接国铁商城平台商家，面向全国城市轨道交通企业推广智能检测方案，为行业构筑更严密的安全防线。”