[发明专利]一种车载接触网运行状态非接触式检测装置及方法

说明书

本发明实施例提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测装置及方法，该装置包括：标定装置、3C设备固定平台和3C检测装置，3C检测装置的车顶部分固定在3C设备固定平台上，3C设备固定平台与标定装置相距预设距离L；本发明先确定3C检测装置的高度，再利用标定装置确定标定中心点，在垂直方向移动标定板，利用3C检测装置中的红外热像仪拍摄受电弓平面得到网状式图像，对网状式图像分别计算每个区域内的图像比例尺。本发明不采用唯一比例尺计算全图任意位置几何尺寸，而将图幅炭滑板上下运动含盖区域划分网格分别计算出每个网络内图像比例尺，从而避免因图像畸变造成全图单一比例尺计算图中几何参数，对图像畸变大的区域产生极大的计算误差。

技术领域

本发明涉及车载接触网测量技术领域，尤其涉及一种车载接触网运行状态非接触式检测装置及方法。

背景技术

车载接触网运行状态检测装置(简称3C检测装置)，加装在运营的动车组或电力机车上，随着动车组或电力机车的运行监测接触网的运行状态，以实现铁路接触网状态的全覆盖、全天候动态检测。

受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。

接触网是通过受电弓供给机车/动车组电能的架空导线系统。

成像畸变是指成像的几何失真，它是由于焦平面上不同区域对影像的放大率不同而形成的画面扭曲变形现象,这种变形的程度从画面中心至画面边缘依次递增,主要在画面边缘反映得较明显。

接触网几何参数是表征接触网所处空间位置特征的参数，主要包含接触线高度、拉出值、双线水平间距等。

车载接触网运行状态检测装置通过图像识别来测量接触网几何参数，比例尺、初始位置等静态参数标定是提高测量精度的关键。接触网几何参数是评价接触网状态的重要指标之一，其工作状态直接影响行车安全。目前测量接触网几何参数主要采用以下方式：

(1)接触式测量，通过在受电弓上加装传感器的方式，测量接触网拉出值，通过安装角位移编码器进行导高测量，这种采用接触式测量的方式，一般是安装在检测车或者作业车(检测车辆)上，由于本身的自重会影响受电弓的动力学参数，对行车安全有一定隐患，不适应高速列车的检测，而且相对精度也不高，也不适合安装在机车(营运车辆)上。

(2)双目测量，采用双目机器视觉方法测量接触网几何参数。该方法需要采用两组单目线阵相机获取具有深度信息的双目图像，对测量双支线相对位置具有一定效果。但是该方法相机内部、外部参数标定比较复杂，且需要使用激光光源进行补光，太阳光等也对激光有一定影响，同时成本比较高。

(3)图像识别法测量，采用面阵相机采集弓网图像，进行图像识别，克服了接触式测量对受电弓动力学参数产生影响，和双目测量过于复杂、成本高等缺点，得到了广泛应用。但是目前标定方法，对于图像任何区域，采用唯一的静态参数，造成测量误差较大。

现有技术中，车载接触网运行状态检测装置一般通过图像识别来测量接触网几何参数，其中，接触网动态几何参数测量中的静态参数标定方法对于图像任何区域，采用唯一的静态参数，误差较大，未考虑到红外热像仪图片畸变的现象。如图1-2所示，图2中黑色箭头是图1中炭滑板左右两侧支架，垂直于地面(水平面)，图2中明显可见，因图像畸变，造成两侧平行且垂直于地面的支架间距下宽上窄，图2中无箭头竖直线为实际所拍摄平面图像垂直线，与两侧支架进行比对后，可观察到，实际拍摄图像与实际弓所在平面存在较大误差，而在实际装车过程中，3C设备根据实际情况摆放位置与角度不同，因此全幅图像采用唯一比例尺的计算方法也存在很大误差。

因此，有必要设计一种不采用唯一比例尺计算全图任意位置几何尺寸的检测方法，将图像内的待标定区域划分网格分别计算图像比例尺，避免图像畸变大的区域产生极大的计算误差，从而提高几何参数标定的准确性。

发明内容