[發明專利]基于雷達系統的鐵路接觸網測量方法及軌道車

有效

• 申請號: 202110789648.1
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113534142B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王建;華洋晟;畢鋇楨;蘇琦斌;黃曉濤;周智敏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/42;G01D21/02
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及一種基于雷達系統的鐵路接觸網測量方法及軌道車。所述方法包括：通過在軌道車車頂設置主雷達和從雷達，以及與各雷達配套的軌道高度計以及主控裝置，在主控裝置的控制下主、從雷達同步工作，獲取接觸網兩根電纜的雷達回波，在獲取回波的同時，從與雷達關聯的軌道高度計從讀取對應的雷達瞬時高度；然后處理雷達回波，提取接觸網測量點在兩個雷達中的斜向距離，并結合雷達瞬時高度，估計測量點的導高和拉出值。采用本方法能夠提高接觸網測量的精度，以及環境適應性。

技術領域

本申請涉及鐵路接觸網動態遙測技術領域，特別是涉及一種基于雷達系統的鐵路接觸網測量方法及軌道車。

背景技術

鐵路系統由機車、軌道、接觸網、信通等多個核心分系統組成，其中鐵路接觸網與機車頂部的受電弓組成的弓網系統為機車提供高速行駛所需的能源，是鐵路系統中的關鍵設備之一。接觸網工作環境惡劣，由于露天架設而受到陽光、雨雪等自然應力的影響，此外還需要承受列車受電弓滑板反復的高速沖擊、磨刷和高壓大電流負荷，接觸網的健康狀態必須進行重點監測。在鐵路工程規范中，接觸網是按照一定的技術標準進行設計和建設的，為了平衡弓網系統的磨損，接觸網按照“之”字型布設在軌道面上方一定高度；同時為了貼合弓網結合面防止離線發生，接觸網還按照規范被施加了一定的張力。在《鐵路電力牽引供電設計規范》中，列出了接觸網的一整套健康狀態參數，其中主要包括接觸線導高、拉出值等幾何參數，接觸網張力、動態振幅等力學參數。合適的幾何參數與力學參數是保障接觸網供電性能和工作壽命的基礎，因此如何準確、快速和自動地檢測導高、拉出值、張力、動態振幅等接觸網參數是鐵路建設和運維部門的重大關切。

根據測量主題的不同，接觸網可在線下檢測，也可在機車上監測，兩種途徑所涉及的關鍵技術差異較大，其中車上監測對于測量精度、測量速度、穩定性要求非常高，目前接觸網主要有接觸式和非接觸式兩類測量方法。接觸式傳感器包括壓力傳感器、角位移傳感器和加速度傳感器等，這些方法要求對受電弓進行改造，安全風險大。非接觸式傳感器包括紅外熱成像檢測、光學圖像檢測和激光掃描檢測等，由于接觸網的截面積小，加上機車的高速運動，這些傳感器在測量精度、動態性等也存在一定的局限性。其中紅外熱成像檢測儀無法精密測量幾何形變，光學圖像檢測沒有測距功能，激光掃描儀對車輛運動造成的指向誤差非常敏感，此外這些非接觸式測量方法受光照、雨雪塵霧等惡劣氣象氣候條件的影響，環境適應性差。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠提高測量精度的基于雷達系統的鐵路接觸網測量方法及軌道車。

一種基于雷達系統的鐵路接觸網測量方法，所述接觸網動態測量方法應用于軌道車，所述軌道車頂部設置有雷達系統、軌道高度計以及主控裝置，所述雷達系統包括主雷達和從雷達，兩者之間的連線垂直于軌道中線，且相對于軌道車行駛方向中軸線對稱；所述軌道高度計包括兩個分別靠近所述主雷達和從雷達設置的主軌道高度計以及從軌道高度計；所述主控裝置分別與雷達系統和軌道高度計電連接；

接觸網動態測量方法包括：

所述主雷達和從雷達分別向鐵路接觸網的同一測量點發射雷達信號，主雷達接收主雷達回波信號，從雷達接收從雷達回波信號，并將所述主雷達回波信號以及從雷達回波信號發送至所述主控裝置；

所述主軌道高度計在各個觀測時刻測量主雷達與相應側軌道頂面之間的主雷達高度，所述從軌道高度計在各個觀測時刻測量從雷達與相應側軌道頂面之間的從雷達高度，并將所述主雷達高度以及從雷達高度發送至所述主控裝置；

所述主控裝置根據預設的觀測坐標、以及各觀測時刻對應接收到的主雷達回波信號、從雷達回波信號、主雷達高度以及從雷達高度進行計算，依次得到各觀測時刻的主雷達位置坐標、從雷達位置坐標、初始觀測時刻的主雷達和從雷達的觀測距離，所述測量點的初始位置坐標；

根據多個觀測時刻下主雷達回波信號以及從雷達回波信號分別采用時間差分干涉方法進行處理，得到各觀測時刻主雷達以及從雷達觀測距離的變化量；