[发明专利]接触网受电弓的形变检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及接触网领域，特别是涉及接触网受电弓的形变检测方法及系统。

背景技术

接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向轨道交通工具供电的特殊形式的输电线路。一般由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。

受电弓作为轨道交通工具从接触网取得电能的电气设备，一般安装在机车或动车车顶上，是接触网中的重要组成部件。而在机车或动车的运行过程中，若接触网供电线上的硬点以及其他缺陷导致受电弓高速经过时产生撞击效果，轻则使受电弓剧烈晃动，重则使受电弓变形，甚至脱落。受电弓发生此类碰撞会带来严重的后果，因此当受电弓出现碰撞缺陷时，需要系统尽快检测出该事件。

一般的，可采用在受电弓上安装传感器（如压力传感器）的技术方案，实现受电弓碰撞缺陷的采集。然而，由于电力机车和动车的运行速度快，安全性要求较高，目前不允许在受电弓上额外安装传感器，所以目前常用的在受电弓上安装传感器的方法不适用于机载设备上，以进行实时动态检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供接触网受电弓的形变检测方法及系统，基于图像识别技术来判定受电弓是否发生有因碰撞而产生的形变，识别准确率高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

（1）接触网受电弓的形变检测方法，所述方法包括以下步骤：

S1，获取受电弓边缘图；

S2，调用受电弓模板图，所述受电弓模板图中包括受电弓滑板模拟线条，该受电弓滑板模拟线条作为正常滑板的参考模板；

S3，对受电弓边缘图和受电弓模板图的图像尺寸进行调整，使受电弓边缘图和受电弓模板图保持在同一尺度下；

S4，将受电弓边缘图和受电弓模板图进行匹配比对，在受电弓边缘图中逐列查找位于受电弓滑板模拟线条上下两方最近的白像素，将所有查找出的白像素作为滑板的实际线条，并计算该滑板实际线条中所有白像素的像素高度值；

S5，将滑板实际线条中所有白像素的像素高度值与滑板模拟线条中所有点的像素高度值相比，计算得到受电弓滑板的形变量，当形变量大于形变阈值时，则判定受电弓出现形变缺陷。

进一步的，在步骤S5计算形变量之前，还包括移动调整处理步骤：将滑板实际线条在一定范围内进行移动调整与滑板模拟线条进行重新匹配，计算得到多个形变量，并基于一定规则根据该多个形变量得到形变量的最优值，当该最优值大于形变阈值时，则判定受电弓出现形变缺陷。

进一步的，所述受电弓边缘图为透视扭正的边缘图，在获取受电弓边缘图时，基于标定图像将受电弓图像进行矫正处理，使受电弓图像中的受电弓呈左右对称形式。

进一步的，若受电弓边缘图中包含多个弓头，则受电弓模板图中的受电弓滑板模拟线条为受电弓边缘图中最上端弓头的滑板模拟线条，在步骤S3中，与受电弓模板图保持在同一尺度下的受电弓边缘图为仅包含最上端弓头的受电弓边缘图。

进一步的，对于连续多帧受电弓边缘图执行步骤S1~S6，若连续多帧判定受电弓出现形变缺陷，则判定受电弓弓头发生永久性形变。

（2）接触网受电弓的形变检测系统，应用了上述方法，所述系统包括受电弓边缘图获取模块、受电弓模板图数据库、尺寸调整模块、滑板线条查找模块、形变量计算模块和形变缺陷判断模块，受电弓边缘图获取模块、尺寸调整模块、滑板线条查找模块、形变量计算模块和形变缺陷判断模块依次连接，受电弓模板图数据库与尺寸调整模块、滑板线条查找模块和形变量计算模块连接。

受电弓边缘图获取模块获取受电弓边缘图，将受电弓边缘图发送给尺寸调整模块，尺寸调整模块调用受电弓模板图数据库中的受电弓模板图，对受电弓边缘图和受电弓模板图的图像尺寸进行调整，使受电弓边缘图和受电弓模板图保持在同一尺度下。

滑板线条查找模块将同一尺度下的受电弓边缘图和受电弓模板图进行匹配比对，在受电弓边缘图中逐列查找位于受电弓滑板模拟线条上下两方最近的白像素，将所有查找出的白像素作为滑板实际线条，并计算该滑板实际线条中所有白像素的像素高度值。

形变量计算模块根据滑板实际线条中所有白像素的像素高度值与滑板模拟线条中所有点的像素高度值计算受电弓滑板的形变量。

形变缺陷判断模块判断形变量计算模块所计算得到的形变量是否大于预设的形变阈值，若是，则判定受电弓出现形变缺陷。