[发明专利]一种基于双立体靶标的非接触式弓网接触力测量系统

说明书

本发明涉及轨道交通弓网关系检测领域，特别是一种基于双立体靶标的非接触式弓网接触力测量系统，其包括：第一立体靶标，设置于第一碳滑板侧面靠近第一支撑点位置；第二立体靶标，设置于上臂杆顶管侧面且与在水平方向对应所述第一立体靶标所在位置；线阵图像采集设备，竖向设置于列车顶棚，用于拍摄包含所述第一立体靶标和所述第二立体靶标的目标图像；以及根据所述目标图像实现计算弓网接触力的计算终端；所述计算终端包括：光条像素提取模块，第一弹性力计算模块、第二弹性力计算模块和弓网接触力输出模块。本发明相比传统的接触式压力和计算和多套靶标非接触式压力和计算显著降低了设备成本。

技术领域

本发明涉及轨道交通弓网关系检测领域，特别是一种基于双立体靶标的非接触式弓网接触力测量系统。

背景技术

电力机车是通过受电弓滑板与接触网导线间的滑动接触而获取电能的，当运动的受电弓通过相对静止的接触网时，接触网受到外力干扰，于是在受电弓和接触网两个系统间产生动态的相互作用，弓网系统产生特定形态的振动。当振动剧烈时，可以造成受电弓滑板与接触导线脱离接触，形成离线，产生电弧和火花，加速电器的绝缘损伤，对通信产生电磁干扰，更严重的是直接影响受流，甚至会造成供电瞬时中断，使列车丧失牵引力和制动力。而弓网之间接触力过大时，虽可大大降低离线率，但接触导线与受电弓滑板磨耗增大，使用寿命缩短。因此，良好的弓网关系是确保列车稳定可靠地受流的基本前提。

目前的弓网接触力检测多采用安装接触式压力传感器，接触式的压力传感器会改变受电弓的整体结构，使得受电弓姿态发生变化，带来较大的安全隐患，且对高压侧隔离带来极为严格的安全保障要求，在运营车上很难满足此类安装要求。另外，JP2020034499A号日本专利文献公开了一种非接触式接触力测量装置，其通过对前后碳滑板两端的内部弹簧上下分别设置1个条形靶标，共计4对条形靶标，再采用4组线阵拍摄装置测量4个位置的弹性力，进而得到弓网接触力。然而，该方式仍存在以下不足：需要4组靶标及测量设备才能完成弓网接触力测量，不利于节约成本；其成对的靶标分别位于弓头内部弹簧的上下端，所测弹性力未完全反映弓头纵向斜弹簧所产生的弹性力；测量采用平面靶标，在复杂光场条件下靶标光条难以准确提取，进而影响压力测量精度。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请旨在于提供一种非基于双立体靶标的非接触式弓网接触力测量系统，通过一组靶标和线阵拍摄设备实现弓网接触力的有效测量。

为实现上述发明目的，本申请的具体技术方案如下：

一种基于双立体靶标的非接触式弓网接触力测量系统，包括：

第一立体靶标，设置于第一碳滑板侧面靠近第一支撑点位置；

第二立体靶标，设置于上臂杆顶管侧面且与在水平方向对应所述第一立体靶标所在位置；

线阵图像采集设备，竖向设置于列车顶棚，用于拍摄包含所述第一立体靶标和所述第二立体靶标的目标图像；

以及根据所述目标图像实现计算弓网接触力的计算终端；

所述计算终端包括：

光条像素提取模块，用于获取所述目标图像，并从所述目标图像中提取所述第一立体靶标对应的第一光条像素和所述第二立体靶标对应的第二光条像素；

第一弹性力计算模块，用于根据所述第一光条像素与第二光条像素的距离差计算第一支撑点位置的第一弹性力；

第二弹性力计算模块，将第一碳滑板等效为以弓网接触点为支点的杠杆，根据杠杆原理由所述第一弹性力计算与所述第一支撑点位置同边的第二支撑点位置的第二弹性力；

弓网接触力输出模块，用于计算所述第一弹性力至第二弹性力的求和值作为弹性力和，并将所述弹性力和加上垂向惯性力和空气动力垂向分力作为弓网接触力结果输出。