[发明专利]一种接触网硬点在线检测系统及检测方法

说明书

本发明提供了一种接触网硬点在线检测系统及检测方法，视觉探头为两个，分别安装于车体顶部的两侧。每一个视觉探头中：多个激光模组向供电弓碳滑板所在区域投射单色激光束；相机对准供电弓碳滑板的背部，获取供电弓碳滑板所在区域的图像；镜头安装于相机之上，将供电弓碳滑板所在区域成像到相机的成像面上；滤光片安装于镜头之上，滤除无用的环境干扰光。逆反射标志固定于供电弓碳滑板的底部，并通过相机获取逆反射标志的图像；控制器通过电缆分别与相机和激光模组控制连接，并读取相机的图像数据；同时，对获取的图像数据进行处理，得到硬点检测结果。本发明不受供电系统的强电干扰，可靠性更高；具有三个方向的加速度，信息更丰富、维度更多。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域的一种检测技术，具体地，涉及一种接触网硬点在线检测系统及检测方法。

背景技术

随着电气化铁路的兴起，城市轨道交通逐渐成为促进城市化进程的重要推力。弓网系统作为地铁车辆的主要供电方式，支持着车辆的稳定受流和安全运行，但是列车复杂的服役环境导致影响列车受流质量的因素较多，因此，随之而产生的列车运行状态检测、故障的预防和检测等问题也越发重要。

在弓网系统中，接触网是牵引供电系统的主要供电设备，受电弓是列车的受流设备。受电弓弓头的滑板与接触网最下方的接触线滑动接触，从接触网上取下电流输送给列车，这个过程称为受流。受流质量的好坏将直接影响到地铁车辆的运行安全，而硬点是影响电气化铁路弓网受流质量的重要参数之一。

硬点，是指电气化铁路的接触网上引起接触力突然变化的地点。硬点对接触网、受电弓的伤害有两种情况，一是机械伤害，另一个是电弧伤害。机械伤害是指对受电弓、接触导线轻微的碰伤，刮伤等；电弧伤害主要是硬点引起的弓网离线和离线瞬间产生的高温电弧，它对接触网、受电弓有很大的危害，主要表现在对弓头的点蚀、汽化，对导线的高温退火，恶化弓网取流关系，减少触导线、受电弓的强度和使用寿命，而容易被导线张力拉断。长时间的持续电弧(此时的电流不至于断路器跳闸)还容易直接烧断接触导线，导致断电，甚至造成事故,影响运输安全。接触线硬点的产生，也会影响到牵引电机的正常取流，在拉弧的暂态过程中对牵引电机造成严重的伤害，同时，还会影响机车的牵引质量。此外，对周围的环境产生强烈电磁波和辐射，污染环境，并对周围通信线路产生干扰。因此，对硬点进行在线检测，并尽快排除故障，是非常必要的。

现有的硬点检测方法，主要是在供电弓滑板上安装加速度传感器检测垂直方向或者水平方向的振动加速度，通过分析加速度最大值来判断硬点(动车组检测硬点大于45g，普通车大于20g)。为准确测量接触网硬点，在受电弓2个滑板底部与支持机构间安装2个压电式加速度传感器，测量弓网弹性系统的振动特性。这种方法的主要问题是，加速度传感器安装在电磁干扰较大的碳滑板之上，容易发生误判，结果不稳定。而且传感器的体积和质量受限明显，传感器供电和数据传输所需的电缆均成为薄弱环节。如图1所示，其中，α_z1和α_z2分别为垂直方向的加速度，α_x1和α_x2分别为水平方向的加速度。

目前出现一些新型的轨道检测车，基于视觉方法实现接触网的几何参数(拉出值和导高值)的检测，再通过数据处理(例如微分)判断硬点。但是，这种视觉方法存在测量范围大、测量精度低、数据量大、处理速度低、容易漏检的缺陷。假设硬点导致的导高变化为正弦规律，幅度为10mm，硬点产生的冲击加速度为50g，则对应的振动频率应不低于40Hz，因此需要采样频率不低于400Hz，采样周期与数据处理的总时间不超过2.5ms。这对基于几何参数检测系统而言，速度压力过大，难于实现。另一个更为严重的问题是，现有的几何参数视觉检测方法受到太阳光直射、蓝天白云等高亮背景等因素的影响极为严重，经常出现几何参数检测结果错误的情形，实用性无法达到要求。

发明内容

本发明针对现有的接触网硬点检测技术存在的不足，提出了一种基于逆反射标志和双目立体视觉原理的接触网硬点高速在线检测系统及检测方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。