[发明专利]一种基于幅频补偿的非接触式硬点定量检测方法及系统

说明书

本发明涉及轨道交通弓网关系检测领域，特别是一种基于幅频补偿的非接触式硬点定量检测方法及系统，该检测方法基于幅频特征构建理论加速度补偿因子对较高频率的受电弓振动信号的加速度计算值进行幅值补偿，克服了二阶差分计算硬点由于计算采用间隔未足够小导致的硬点值(加速度值)幅值衰减问题，将非接触式硬点检测由定性检测提升至定量检测阶段，显著提高了非接触式硬点检测精度。

技术领域

本发明涉及轨道交通弓网关系检测领域，特别是一种基于幅频补偿的非接触式硬点定量检测方法及系统。

背景技术

受电弓-接触网(简称“弓网”)系统是高速列车获得持续稳定动力供给的唯一途径。列车在运行中受电弓与接触线接触力的变化复杂多变，通常引起受电弓与接触线的接触力突然变化的点称为接触硬点，接触网上引起接触力突然变化的点为接触网硬点。

以CN102428341A号中国专利申请文献为代表的现有技术采用检测受电弓上平面靶标位置，根据标定关系将像素位置转换为受电弓位移，再直接对受电弓位移求二阶微分计算出受电弓振动加速度。本发明人研究发现，当受电弓实际振动周期没有远大于微分计算的采样间距时，二阶微分计算虽然能够正确反映受电弓的振动趋势，但是由于计算点采样间距相对较大，造成计算出的幅值偏小。然而，受限于光条提取存在像素点误差，采样间距不能无限缩小，过小的采样间距将会导致最终的硬点计算误差较大。

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基于幅频补偿的非接触式硬点定量检测方法及系统，以解决传统直接二阶微分计算硬点的幅值偏小问题。

为实现上述发明目的，本申请的具体技术方案如下：

一种基于幅频补偿的非接触式硬点定量检测方法，包括：

步骤A，采用设置于列车顶棚的竖向线阵相机获取设置于受电弓的靶标的图像信号，根据所取得的图像信号生成时空图像；

步骤B，提取所述时空图像中所述靶标对应的光条像素，根据提取的光条像素形成受电弓竖向位移—时间曲线；

步骤C，从所述受电弓竖向位移—时间曲线中逐次提取当前计算点T的位移量S2，前一采样点T-ΔT的位移量S1，以及后一采样点T+ΔT的位移量S3，其中ΔT为采样间隔，并计算当前计算点T的初始加速度形成初始加速度序列a_in(t)；

步骤D，构建基于幅频特征的加速度理论补偿因子，根据所述加速度理论补偿因子对所述初始加速度进行幅值补偿，得到最终硬点序列。所述加速度理论补偿因子用于对受电弓高振动频率的加速度进行幅值补偿。

现有技术已记载步骤B中根据标定关系将像素位置转换为受电弓位移的过程。由于二阶微分计算硬点的幅值缺陷主要来源于计算采样间隔与受电弓振动信号的频率关系，本发明通过构建基于幅频特征的加速度理论补偿因子，对受电弓较高振动频率的硬点值进行幅值补偿，将传统的非接触式硬点检测由定性检测提升至定量检测。由于二阶差分计算加速度值是将采样点之间的振动速度视作匀速，因此对于高频的受电弓振动信号，二阶差分的计算采样间隔未足够小，就将导致计算的加速度幅值相比真实值衰减较大。

进一步地，所述构建加速度理论补偿因子包括：

设受电弓的振动方式为正弦振动S＝Asin2πft，则所述当前计算点T的理论加速度a_th＝S”＝-(2πf)²Asin2πfT，所述当前计算点的初始硬点值表示为a_in＝(Asin2πf(T-ΔT)+Asin2πf(T+ΔT)-2Asin2πfT)/ΔT²；

则加速度理论补偿因子其中f为受电弓振动频率。