在高速铁路与城市轨道交通系统中,接触网被称为列车运行的“生命线”。它承担着为列车持续供电的重要任务,同时也长期处于复杂环境之中:高空暴露、温差变化、风荷载冲击以及列车高速通过时产生的气动扰动。接触网结构由大量支柱、腕臂、定位装置以及连接件组成,而这些结构之间的稳定连接,往往依赖数量庞大的高强度螺栓。

(让接触网“会说话”:无源无线螺栓预紧力监测的新模式 图源:摄图网)
在传统维护模式下,接触网螺栓状态主要依赖人工巡检。检修人员通过登杆作业或检修车逐点检查关键连接件,并通过扭矩复检判断螺栓是否松动。这种方式虽然在行业内沿用多年,但随着轨道交通网络规模不断扩大,其局限性逐渐显现:检测周期长、人工成本高、数据不可追溯,而且难以提前发现预紧力缓慢衰减的问题。
近年来,无源无线垫片式压力传感器为接触网监测带来了新的思路。该技术将传感结构直接集成在垫片内部,使垫片在承担机械支撑功能的同时具备感知能力。当螺栓预紧力发生变化时,垫片内部应力状态改变,进而引起谐振频率偏移。通过外部设备进行电磁激励与信号读取,即可实现远程监测。
这种结构最大的特点是“无源”和“无线”。传感器无需电池供电,也不需要铺设信号线,安装方式与普通垫片完全一致。对于高空分布、数量庞大的接触网结构而言,这种部署方式极具工程优势。
当接触网的关键节点逐步安装这类传感垫片后,运维模式也随之改变。检测车在例行巡检过程中即可自动读取节点数据,系统后台对预紧力变化趋势进行分析。一旦发现某些节点出现异常衰减,运维人员可以提前安排检修计划,而不必等到明显松动或故障发生。

(让接触网“会说话”:无源无线螺栓预紧力监测的新模式 图源:摄图网)
从更宏观的角度看,这种技术使接触网结构从“静态设施”转变为“可感知系统”。每一个关键连接点都成为数据节点,使运维人员能够真正掌握结构的健康状态。
当轨道交通进入数字化时代,让基础设施具备“表达能力”,正成为新的发展方向。而无源无线螺栓预紧力监测技术,正是实现这一目标的重要一步。


