[發(fā)明專利]基于受電弓圖像分析的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410542314.4
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104374373A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建源;王寧;劉杰;李軼;閆雪松;孫媛媛;張浩;高永江;郭磊;張忠琪
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司;天津凱發(fā)電氣股份有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標(biāo)代理有限公司 12103
• 代理人: 鄧琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于鐵路的輔助設(shè)備，具體是基于受電弓圖像分析的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著列車速度的不斷提高，研究弓網(wǎng)系統(tǒng)相互作用時的動態(tài)特性越來越重要。受電弓和接觸網(wǎng)之間存在復(fù)雜的力學(xué)、電氣交互影響作用，其故障率一直較高，嚴(yán)重影響電氣化鐵路的運(yùn)營。隨著電氣化鐵路營業(yè)里程的增加，對既有線路進(jìn)行有效地養(yǎng)護(hù)和維修成為中國鐵路工作者面臨的一大難題。

目前的弓網(wǎng)檢測系統(tǒng)主要采取人工檢測、接觸式檢測、非接觸式測距檢測和非接觸式圖像檢測等幾種手段。其中，非接觸式圖像檢測是利用圖像采集和處理技術(shù)進(jìn)行弓網(wǎng)監(jiān)測，可以利用單一設(shè)備同時對多種弓網(wǎng)零部件進(jìn)行檢測，具有減少設(shè)備數(shù)量、節(jié)省投資、不干擾行車、尺寸靈活的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有一種利用連續(xù)圖像拍攝及圖像處理技術(shù)進(jìn)行弓網(wǎng)檢測的設(shè)備，可安裝于商業(yè)運(yùn)營車上，實(shí)現(xiàn)日常對弓網(wǎng)的高頻監(jiān)測，如圖1所示。

同時，弓網(wǎng)運(yùn)行不良，如弓網(wǎng)離線燃弧、接觸點(diǎn)過熱等會對接觸網(wǎng)受流造成嚴(yán)重影響，甚至危害接觸網(wǎng)本身。意大利的研究者研究出一套基于圖像處理的弓網(wǎng)接觸點(diǎn)熱狀態(tài)檢測系統(tǒng)，利用安裝在商業(yè)運(yùn)營車上的紅外線攝像機(jī)拍攝受電弓和接觸網(wǎng)的圖像，通過對受電弓和接觸網(wǎng)接觸區(qū)域的圖像分析，判斷是否有弓網(wǎng)接觸點(diǎn)過熱、弓網(wǎng)離線燃弧以及接觸線位置不正常等故障的發(fā)生，如圖2所示。

但是現(xiàn)有的基于圖像的弓網(wǎng)狀態(tài)檢測系統(tǒng)，都為安裝在商業(yè)運(yùn)營車上，為了實(shí)時檢測弓網(wǎng)運(yùn)營狀態(tài)，每輛車都應(yīng)安裝一套這樣的系統(tǒng)，從而使成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決降低了成本、便于維護(hù)的問題，而提供一種在車站進(jìn)站口上方架設(shè)照相機(jī)進(jìn)行拍照的方式，只需要在每個站臺設(shè)立一套系統(tǒng)即可完成對接觸網(wǎng)的監(jiān)測的基于受電弓圖像分析的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的基于受電弓圖像分析的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括受電弓圖像識別系統(tǒng)和接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，受電弓圖像識別系統(tǒng)先將受電弓圖像讀入，再經(jīng)過圖像規(guī)范化、去噪濾波、圖像增強(qiáng)、圖像配準(zhǔn)的圖像預(yù)處理，并通過形態(tài)學(xué)濾波算法、傅里葉變換算法、小波分析算法、Radon變換算法提取受電弓受損特征，最后通過與受電弓特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行特征比對，獲得受電弓受損信息，所述的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)將獲取本站和上一站的受電弓受損信息進(jìn)行比對，從而獲得接觸網(wǎng)的受損信息。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本發(fā)明采用對線路固定點(diǎn)處拍攝的往來列車受電弓圖像的分析,間接判斷該線路中接觸網(wǎng)的狀態(tài)。只需要在車站進(jìn)站口上方架設(shè)的相機(jī)對到來列車進(jìn)行拍照，在一個車站只需要架設(shè)兩到三套系統(tǒng)，而且由于架設(shè)的位置固定，對照相系統(tǒng)的損傷程度小，設(shè)備不容易損壞，從而降低了成本。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有接觸網(wǎng)識別及定位器坡度檢測系統(tǒng)；

圖2是現(xiàn)有基于紅外線的弓網(wǎng)檢測系統(tǒng)分析圖；

圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)裝備結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖3所示，本發(fā)明的基于受電弓圖像分析的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，主要由工作站、服務(wù)器、磁盤陣列、打印機(jī)、交換機(jī)、高清照相機(jī)等設(shè)備組成。

被控站拍攝到來的列車受電弓圖像，并分析受電弓圖像的參數(shù)，將參數(shù)上傳至調(diào)度主站。調(diào)度主站連接多個被控站。調(diào)度主站接受各個被控站傳來的列車受電弓信息，通過對比分析，監(jiān)測各被控站點(diǎn)間接觸網(wǎng)的狀態(tài)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，對異常信息進(jìn)行報警、顯示。

被控站安裝照相機(jī)和處理數(shù)據(jù)用的服務(wù)器。調(diào)度主站安裝視頻工作站、監(jiān)控工作站、主服務(wù)器、備用服務(wù)器、磁盤陣列和打印機(jī)。

三臺高清照相機(jī)安裝在車站進(jìn)站口的橫梁上，當(dāng)列車進(jìn)站后，照相機(jī)通過車站通訊系統(tǒng)給出的觸發(fā)信號實(shí)現(xiàn)拍照觸發(fā)。三臺相機(jī)分別從不同角度對受電弓進(jìn)行拍照，確保獲取受電弓的多方位信息。在獲得照片后，通過網(wǎng)線將圖像數(shù)據(jù)傳輸至車站的后臺分析服務(wù)器中進(jìn)行分析，得出受電弓的狀態(tài)信息。

如圖4所示，本發(fā)明的基于受電弓圖像分析的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括受電弓圖像識別系統(tǒng)和接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，受電弓圖像識別系統(tǒng)先將受電弓圖像讀入，再經(jīng)過圖像規(guī)范化、去噪濾波、圖像增強(qiáng)、圖像配準(zhǔn)的圖像預(yù)處理，并通過形態(tài)學(xué)濾波算法、傅里葉變換算法、小波分析算法、Radon變換算法提取受電弓受損特征，最后通過與受電弓特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行特征比對，獲得受電弓受損信息，所述的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)將獲取本站和上一站的受電弓受損信息進(jìn)行比對，從而獲得接觸網(wǎng)的受損信息。

所述的接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)具體工作步驟如下：