[发明专利]一种基于线阵相机的接触网振动测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于线阵相机的接触网振动测量方法及系统，涉及轨道交通接触网检测技术领域。本发明采用线阵相机进行非接触式测量，不需要在接触网上安装检测装置，利用激光器增强成像对比度，提高检测精度，可以对接触网进行快速实时监测，本发明的测量方法可以有效降低控制复杂度，减少系统成本，且也可通过大数据分析接触网的振动和高度变化特性。本发明的测量系统结构简单，制造成本低，可以有效降低控制复杂度，且也可通过大数据分析接触网的振动和高度变化特性。

技术领域

本发明涉及轨道交通接触网检测技术领域，更具体地说涉及一种基于线阵相机的接触网振动测量方法及系统。

背景技术

电气化铁路接触网沿铁路线露天布置，线长点多且无备用。随着电气化铁路的快速发展，特别是高速电气化铁路路网规模的扩大，铁路部门对牵引供电系统的运行安全提出了更高的要求，接触网系统是高速铁路供电系统的重要组成部分，其基础设施养护面临保障安全、提高效率、降低成本的迫切需求。

接触网系统常年遭受风、霜、雨、雪等自然环境的侵蚀，以及高速运行受电弓的冲击和振动，其机械和电气的性能状态都在动态变化中，在力与电的双重作用下工作，机械和电气方面的故障构成了接触网系统的主要故障。其中，接触线和承力索与机车受电弓受流质量直接相关，接触线作为无备用的供电设施，其工作性能的好坏直接影响机车运行状态和行车安全。在风荷载的作用下，接触线和承力索会发生振动或舞动现象（振动主要来源于机车受电弓与接触网接触，产生波的传导引起的；振动频率与机车运行速度、接触网自身特性、弓网关系等有关。舞动是一种产生在露天导线等悬索结构中风致形成的竖向大振幅、低频率的振动，其特点是触发风速低,且持续时间长、振幅远大于导线自身直径(为导线的5-300倍) 、振动频率较低（频率为0. 1-3HZ））。受持续振动或舞动的影响，接触网的工作性能和耐疲劳特性会降低，如何实时定量监测接触网的振动和舞动，是保证列车可靠、安全运行的关键因素。

随着传感器和电子测量技术的飞速发展，接触网系统的状态监测技术也有了较大的进步。采用先进的非接触式检测技术和现代化的检测设备对接触网系统进行实时监测是提高牵引供电系统安全可靠运行的保证，是实现电气化铁路智能状态检测和状态维修的重要手段，本发明可实现接触网振动和舞动现象的实时定量在线监测。

目前，铁路电气化领域出现的接触网的振动和舞动监测装置采用的主要是接触式方法和非接触式方法。

接触式方法在接触线和承力索上安装检测装置，如位移传感器或者拉线传感器，通过传感器的输出值测量接触网的振动量，由于在接触网上安装了其他装置，因此，它会影响接触网的原有振动特性，且会对列车的运行安全造成不良影响。主要存在以下问题：

（1）接触式测量在接触网上安装了其他装置，使接触网存在一定的安全隐患，假如设备有脱落掉块将会影响列车的运行安全；

（2）由于在接触网上安装了较大的检测装置，大大增加了接触网的受风面积，从而改变了接触网原有受风特性，会增大接触网舞动强度；

（3）接触式监测设备安装维护不方便，会影响列车的正常行车安排，并且施工复杂，劳动强度大，施工安装成本高。

非接触式方法主要采用激光雷达阵列或者利用超声波进行测量，它们分别利用激光信号和超声波信号通过测距实现接触网的振动量测量，激光雷达阵列受太阳光的影响较大，且激光雷达阵列的成本较高，控制复杂。超声波容易受到周围声波的影响，且测量精度不高，实时性能不好。主要存在以下问题：

（1）采用激光雷达阵列的非接触式测量的成本较高，控制复杂，且受太阳光的影响较大；

（2）超声波非接触式测量容易受到其他声波干扰，且反应较慢，不利于实时测量；

（3）不能保存大量数据，对接触网振动特性进行大数据综合分析和预测。

发明内容