[發明專利]基于視頻分析的高速接觸網定位器坡度檢測方法及設備

有效

• 申請號: 201110034232.5
• 申請日: 2011-01-31
• 公開（公告）號: CN102175219A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 王燕國;孫忠國;顧世平;張文軒
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院基礎設施檢測研究所;北京鐵科英邁技術有限公司
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

技術領域

本發明涉及電氣化鐵道接觸網檢測技術領域，特別涉及一種基于視頻分析的高速接觸網定位器坡度檢測方法及設備。

背景技術

定位器是支持和確定接觸線相對于線路中心線橫向位置的裝置。定位器坡度是與受電弓運行安全密切相關的接觸網自身結構參數。

結合圖1所示，其中顯示了定位裝置，包括定位器10及定位管20。受電弓升弓運行時，受電弓對接觸網的接觸力將導致接觸線一定程度的抬升。因此，定位裝置(定位器、定位管等)的結構和狀態應保證受電弓通過定位點時，接觸線能在一定范圍內自由抬升，且不產生明顯硬點。為避免受電弓通過時碰撞定位器10導致打弓而造成接觸網運營事故，對定位器坡度的范圍有一定的要求。因此，定位器坡度的檢測是一項重要的接觸網安全性檢測項目。

現有成熟的檢測方法，主要是利用激光測距傳感器的非接觸式檢測、以及利用觸針的接觸式檢測等。

利用觸針的接觸式檢測方法，是在距受電弓中心一定距離的地方(一般為550-600mm)安裝觸針式檢測器，以檢測定位器在動態下的坡度。觸針式檢測器實際上是一個帶有觸針的微型接觸器。當某一觸針接觸到定位器時，微型接觸器動作，然后根據觸針長度算出定位器的坡度。

利用激光測距傳感器的非接觸式檢測，采用的是一種可調制檢測距離的激光器，它的檢測距離可設定為50～500mm。在此距離范圍內，當遇到定位器時，可以確定出激光檢測器距定位器的實際距離。同時，結合對拉出值的檢測，可以計算出定位器的坡度值，其算式為

θ=arctand-eb-a]]>

其中，

θ：定位器坡度；

d：激光檢測器測得的距定位器的實際距離；

e：定位線夾或支持器的高度；

b：激光檢測器距受電弓中心的安裝距離；

a：該定位點被檢測出的動態拉出值。

然而現有的這些檢測手段難以適應對高速接觸網定位器坡度的檢測，已無法滿足我國鐵路大范圍提速的要求，主要表現在：

●利用激光發射、接收裝置檢測定位器坡度的方法最高檢測速度僅為120km/h；

●許多傳感器易受到干擾，檢測性能不穩定；

●高性能傳感器的設備成本非常高；

●檢測系統的靈活性、適應性很差——由于定位器類型的多樣性，對于不同種類定位器其坡度的定義、要求也各不相同，為檢測不同類型定位器的坡度，甚至需要從硬件設備開始重新設計其檢測系統和檢測方法；

●至于利用觸針的接觸式檢測方法，只能得到定位器坡度是否超限的定性結果，而無法得到定量的檢測數據，且在檢測過程中容易發生安全事故和損壞檢測設備。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于視頻分析的高速接觸網定位器坡度檢測方法及設備，以解決現有定位器坡度檢測方法只能在檢測車低速運行下進行檢測、系統靈活性和適應性差等缺點。

本發明的技術解決方案是：一種基于視頻分析的高速接觸網定位器坡度檢測方法，該方法包括：

視頻采集步驟，利用視頻采集裝置，實時采集接觸網運行環境視頻；以及

數據處理步驟，對視頻圖像進行處理，并對其中的定位器進行檢測和定位，求出成像平面坐標系中定位器的角度；

該檢測方法是利用多線程處理框架分別進行圖像的采集及檢測分析。

本發明還提出一種基于視頻分析的高速接觸網定位器坡度檢測設備，該檢測設備包括：

視頻采集裝置，其包括于檢測車車頂安裝的高分辨率高幀頻攝像測量裝置，實時采集接觸網運行環境視頻，并將視頻信號實時傳輸到車內進行算法處理分析；

數據采集處理單元，其包括采集控制模塊、檢測分析模塊及結果保存模塊，利用檢測算法對圖像進行處理，并對其中的定位器進行快速檢測和準確定位，在成功檢測出定位器后，利用基本的圖像處理算子即可求得成像平面坐標系中定位器的角度；該數據采集處理單元是利用多線程處理框架分別進行圖像的采集控制、檢測分析和結果保存，以保證系統的實時計算性能。