Termowizja sieci trakcyjnej dronem, wykrywanie przegrzanych połączeń

Prąd płynie przez setki połączeń: zaciski przewodu jezdnego, złącza linek, mostki, odgałęzienia, podłączenia w podstacji. Każde z nich z czasem się luzuje albo koroduje. Rośnie rezystancja styku, a tam, gdzie rośnie rezystancja, wydziela się ciepło. Połączenie zaczyna się grzać. Z poziomu gruntu tego nie widać, bo wzrokowo zacisk wygląda normalnie, dopóki nie dojdzie do przepalenia i awarii.

Termowizja pokazuje to wcześniej. Kamera w podczerwieni mierzy rozkład temperatury, więc przegrzewający się zacisk świeci na termogramie jaśniej niż sąsiednie. Dron robi ten pomiar z powietrza, lecąc wzdłuż linii albo nad podstacją, bez dotykania czegokolwiek. Jeden warunek jest kluczowy: instalacja musi pracować pod obciążeniem. Wyłączona sieć stygnie i gorący punkt znika, dlatego pomiar robimy na czynnej linii.

Najczęściej zamawiają to służby utrzymania i zakłady linii kolejowych, które chcą złapać wadliwe połączenie, zanim wywoła przerwę w ruchu. Dzwonią też wykonawcy robót elektroenergetycznych przy odbiorach, żeby potwierdzić, że nowe połączenia nie grzeją się pod obciążeniem. Diagnostykę powtarzamy cyklicznie, bo zacisk degraduje się stopniowo i warto widzieć trend.

• Termowizja: obrazowanie w podczerwieni. Pokazuje rozkład temperatury powierzchni, więc wskazuje miejsca przegrzane bez kontaktu fizycznego.
• Gorący punkt (hot-spot): lokalne przegrzanie połączenia. W sieci trakcyjnej najczęściej oznacza poluzowany albo skorodowany zacisk o podwyższonej rezystancji styku.
• Rezystancja styku: opór elektryczny w miejscu połączenia dwóch elementów. Gdy styk się luzuje albo utlenia, rezystancja rośnie, a połączenie grzeje się pod obciążeniem.
• Podstacja trakcyjna: stacja zasilająca sieć trakcyjną, gdzie prąd z sieci elektroenergetycznej przekształcany jest na potrzeby trakcji. Zawiera aparaturę i połączenia o dużym obciążeniu prądowym.
• Kamera radiometryczna: kamera termowizyjna, która przypisuje każdemu pikselowi konkretną wartość temperatury, a nie tylko obraz cieplny. Pozwala odczytać, ile stopni ma dany zacisk.
• Sieć trakcyjna: układ przewodów zasilających pojazd szynowy, zawieszony nad torem. W Polsce zasilany prądem stałym 3 kV.

• Służby utrzymania sieci trakcyjnej i podstacji
• Zakłady linii kolejowych i PKP PLK jako zarządca infrastruktury
• Wykonawcy robót elektroenergetycznych przy sieci trakcyjnej (odbiory)
• Inżynierowie kontraktu i inspektorzy nadzoru po modernizacji zasilania
• Operatorzy podstacji trakcyjnych i kabin sekcyjnych
• Operatorzy bocznic i terminali z własną siecią trakcyjną

• Wykrycie przegrzewających się zacisków i połączeń przewodu jezdnego
• Lokalizacja gorących punktów w złączach linek i odgałęzieniach
• Diagnostyka połączeń i aparatury w podstacji trakcyjnej pod obciążeniem
• Wczesne wychwycenie wadliwego styku, zanim dojdzie do przepalenia i przerwy w ruchu
• Potwierdzenie stanu cieplnego nowych połączeń przy odbiorze
• Planowanie napraw według priorytetu na podstawie zmierzonych temperatur
• Materiał dowodowy w razie awarii albo sporu o stan techniczny

• Diagnostyka pod obciążeniem: mierzymy temperaturę przy pracującej sieci, więc widać realne przegrzania, których nie da się wykryć na wyłączonej instalacji.
• Bez wyłączeń napięcia: dron niczego nie dotyka i trzyma bezpieczny dystans, więc zasilanie zostaje włączone przez cały pomiar.
• Bez pracy na wysokości: nikt nie wchodzi na podnośnik ani na konstrukcję, ryzyko dla ekipy spada do zera.
• Wczesne ostrzeganie: gorący punkt widać na termogramie, zanim połączenie się przepali, więc naprawę planujesz, a nie gasisz awarię.
• Konkretne wartości: kamera radiometryczna podaje temperaturę w stopniach, więc priorytet naprawy opierasz na liczbach, nie na wrażeniu.
• Jedna baza danych: termogramy i raport w Portalu SkySnap, więc utrzymanie, wykonawca i nadzór pracują na tym samym materiale.

Pomiar z ziemi albo z podnośnika wygrywa, gdy trzeba dotknąć elementu, dokręcić zacisk albo zmierzyć go stykowo. Termowizja z drona wygrywa diagnostyką: szybko, pod obciążeniem i z pełnym pokryciem wszystkich połączeń na odcinku. Do samej naprawy i tak potrzebna jest ekipa na miejscu, ale to termowizja mówi jej, gdzie jechać.

Raport diagnostyczny termowizyjny (PDF)

• Wykaz przegrzewających się połączeń, zacisków i złączy z wartościami temperatury
• Różnice temperatury względem sąsiednich, porównywalnych połączeń
• Ocena stanu cieplnego aparatury i węzłów połączeniowych w podstacji
• Klasyfikacja przegrzań według priorytetu naprawy
• Tabela usterek z lokalizacją po kilometrażu i numerem konstrukcji
• Termogram poglądowy każdego zidentyfikowanego gorącego punktu

Pliki źródłowe

• Radiometryczne zdjęcia termiczne każdego węzła połączeniowego
• Zdjęcia wizualne towarzyszące dla kontekstu lokalizacji
• Zestawienie termogramów powiązanych z lokalizacją na linii

Portal SkySnap

• Dostęp do termogramów i raportu online dla całego zespołu utrzymania
• Adnotacje i wartości temperatury naniesione na zdjęcia
• Porównanie stanu cieplnego w czasie przy kolejnych nalotach (trend zacisku)
• Udostępnianie raportu wykonawcy i nadzorowi linkiem

Według PKP PLK, zarządzana w Polsce sieć kolejowa liczy ponad 19 tysięcy kilometrów linii, a znaczna część jest zelektryfikowana i zasilana prądem stałym 3 kV. Każdy kilometr czynnej sieci to setki połączeń i zacisków, które przewodzą prąd i z czasem degradują. Przegrzane połączenie, czyli efekt rosnącej rezystancji styku, jest jedną z typowych przyczyn awarii zasilania trakcyjnego, a awaria oznacza przerwę w ruchu i koszty dla zarządcy oraz przewoźników. Diagnostyka termowizyjna pozwala złapać taki defekt na wczesnym etapie. Standardy techniczne dla infrastruktury kolejowej nadzoruje PKP PLK, a regulacje lotów dronów ULC.

• Pomiar pod obciążeniem: naloty planujemy w godzinach ruchu albo przy potwierdzonym obciążeniu sieci, bo tylko wtedy przegrzania są widoczne na termogramie.
• Bezpieczny dystans: lot prowadzimy z zachowaniem bezpiecznej odległości od części pod napięciem, dron nie zbliża się do przewodów na dystans grożący przeskokiem.
• Sprzęt: DJI Matrice 4T i M30T z radiometryczną kamerą termowizyjną, co pozwala odczytać konkretną wartość temperatury każdego połączenia.
• Metodyka: porównujemy temperaturę połączenia z sąsiednimi, pracującymi w tych samych warunkach, bo liczy się różnica, a nie wartość bezwzględna zależna od pogody i obciążenia.
• Weryfikacja: dla gorących punktów krytycznych rekomendujemy oględziny z bliska albo pomiar stykowy przed naprawą, bo termowizja typuje miejsca, a nie zastępuje samej naprawy.

• EASA Specific Category: europejskie regulacje lotów dronów komercyjnych, w tym nad infrastrukturą liniową.
• ULC: Urząd Lotnictwa Cywilnego, polski regulator dronów. Wymagane uprawnienia operatora.
• PKP PLK: zarządca infrastruktury kolejowej, standardy techniczne dla sieci trakcyjnej i jej utrzymania.
• PN-EN 50119: norma dotycząca sieci trakcyjnej kolejowej (przewody jezdne i konstrukcje wsporcze).
• PN-EN 50122: norma dotycząca środków ochrony i bezpieczeństwa w instalacjach trakcyjnych.
• ISO 6781: metoda podczerwieni do jakościowej detekcji nieprawidłowości termicznych (ogólna metodyka termografii).

• DJI Matrice 4T: platforma inspekcyjna z radiometryczną kamerą termowizyjną i zoomem.
• DJI M30T: platforma uzupełniająca z termowizją do pomiarów punktowych.
• Portal SkySnap: analiza termogramów, adnotacje wartości temperatury i udostępnianie raportu online.

Realizujemy termowizję sieci trakcyjnej i podstacji w całej Polsce, najczęściej na liniach i bocznicach w okolicach Warszawy, Krakowa, Wrocławia, Poznania, Gdańska i Katowic. Pracujemy też na ciągach magistralnych poza dużymi miastami. Operatorzy mają uprawnienia EASA Specific, więc latamy również tam, gdzie przestrzeń powietrzna jest ograniczona.