CN113091833A - 一种弓网综合检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及弓网***技术领域，涉及一种弓网综合检测***。本发明通过弓网综合检测***安装于列车上来实时检测监测弓网状态和记录受电弓的运行动态图像及时发现弓网缺陷进行预警，确保供电设备及受电弓运行安全；车载处理模块将接触网几何参数与接触网巡检图像相融合分析，当发现接触网几何参数缺陷，可通过当前位置接触网巡检图像进一步佐证确认；当接触网巡检发现的设备异常，关联到同一位置查看接触网设备异常是否对接触网几何参数是否构成影响，以此精准获得弓网异常情况；同时上述弓网***缺陷的发现以及接触网巡检图像与接触网几何参数信息进行相互佐证，弓网检测无需人工参与，节省人工，检测精准高。
Description
技术领域
本发明涉及弓网***技术领域，涉及一种弓网综合检测***。
背景技术
随着诸如轨道交通等领域对弓网***的运用的发展，以及自动化程度的提高，检测装备的现代化程度不断提升。为了提高弓网***的可靠性，需要为弓网***配置检测装置，通过监测装置获取弓网***的运行状态。目前的弓网检测一般需要人工参与接触网等弓网位置报警，这种方式工作量大，人为因素多，误差大；同时在出现报警情况时复核缺陷的维修情况也需要派人去现场进行复核监测数据，无法针对性进行检修分析出原因，费时费力，存在安全隐患，影响行车安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实时检测、记录受电弓的动态图像，节省人工，精准度更好，及时得到弓网异常情况的原因的弓网综合检测***及方法。
为了解决上述技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种弓网综合检测***，包括几何参数测量模块、视频采集模块、异常探测模块、车载处理模块以及为列车弓网综合检测***提供电源的电源模块，所述视频采集模块用于采集运行列车实时接触网巡检图像，并将接触网巡检图像传输至车载处理模块存储，所述几何参数测量模块用于实时测量运行列车的接触网几何参数信息并将接触网几何参数信息传输至车载处理模块存储，所述异常探测模块用于检测运行列车弓网***中的弓网异常现象，并将探测信号传输至车载处理模块，所述车载处理模块根据产生异常探测信号时间前后的接触网巡检图像和接触网几何参数信息来确定弓网异常以及位置，同时根据探测信号确定弓网异常情况，并发出相应报警信息。
进一步地，所述几何参数测量模块、视频采集模块和异常探测模块均设置在列车顶部，所述视频采集模块和异常探测模块朝向列车行进方向设置，所述几何参数测量模块朝向列车上方设置，且所述几何参数测量模块设置在所述视频采集模块和异常探测模块的上方，所述车载处理模块设置于列车车厢内部。
进一步地，还包括传感器模块，所述传感器模块包括电流传感器、加速度传感器和压力传感器，所述加速度传感器用于检测接触网上的硬点，所述加速度传感器设置在受电弓上，加速度传感器将受电弓的运行信息传输至车载处理模块来确认基础网的硬点情况；所述压力传感器用于实时采集接触网与受电弓的接触信息，压力传感器将接触信息传输至车载处理模块来确认弓网接触状态，所述电流传感器用于实时采集列车的电流数据。
进一步地，还包括振动补偿模块，所述振动补偿模块设置在列车底部，所述振动补偿模块用于实时检测列车与轨道顶面的位置偏移情况，并将位置偏移信息传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的位置偏移信息对接触网几何参数信息做出相应补偿。
进一步地，还包括定位模块，所述定位模块设置在列车底部，所述定位模块用于实时检测列车运行速度及方向信息，并将运行速度及方向信息传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的接触网巡检图像和运行速度及方向信息精确定位列车位置。
进一步地，所述接触网几何参数信息包括刚性接触网的导高、柔性接触网的导高、隧道内接触网的导高、隧道外接触网的导高、拉出值、接触线坡度。
进一步地，所述异常探测模块包括燃弧相机、紫外传感器以及温湿度传感器，所述燃弧相机用于对弓网交互区域进行视频采集，通过燃弧相机采集的视频来识别出受电弓和/或接触线上出现的电火花现象；所述紫外传感器用于检测弓网电火花产生的紫外光信号；所述温湿度传感器用于采集列车运行时的温湿度数据；所述车载处理模块根据紫外光信号和温湿度数据来确认弓网电火花的紫外放电强度。
本发明的有益效果：
本发明通过弓网综合检测***安装于列车上来实时检测监测弓网状态和记录受电弓的运行动态图像及时发现弓网缺陷进行预警，确保供电设备及受电弓运行安全；车载处理模块将接触网几何参数与接触网巡检图像相融合分析，当发现接触网几何参数缺陷，可通过当前位置接触网巡检图像进一步佐证确认；当接触网巡检发现的设备异常，关联到同一位置查看接触网设备异常是否对接触网几何参数是否构成影响，以此精准获得弓网异常情况；同时上述弓网***缺陷的发现以及接触网巡检图像与接触网几何参数信息进行相互佐证，弓网检测无需人工参与，节省人工，检测精准高。
附图说明
图1是本发明的一种弓网综合检测***示意图。
图2是本发明的检测方法示意图。
图3是本发明的牵引电流跌落示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1-图3所示，一种弓网综合检测***，包括几何参数测量模块、视频采集模块、异常探测模块、车载处理模块以及为列车弓网综合检测***提供电源的电源模块，所述视频采集模块用于采集运行列车实时接触网巡检图像，并将接触网巡检图像传输至车载处理模块存储，所述几何参数测量模块用于实时测量运行列车的接触网几何参数信息并将接触网几何参数信息传输至车载处理模块存储，所述异常探测模块用于检测运行列车弓网***中的弓网异常现象，并将探测信号传输至车载处理模块，所述车载处理模块根据产生异常探测信号时间前后的接触网巡检图像和接触网几何参数信息来确定弓网异常以及位置，同时根据探测信号确定弓网异常情况，并发出相应报警信息。
本发明通过弓网综合检测***安装于列车上来实时检测监测弓网状态和记录受电弓的运行动态图像及时发现弓网缺陷进行预警，确保供电设备及受电弓运行安全；车载处理模块根据接收到的接触网巡检图像、接触网几何参数信息进行处理判断接触网几何参数缺陷、接触网设备异常、高温异常、燃弧等问题；并将接触网几何参数与接触网巡检图像相融合，当发现接触网几何参数缺陷，可通过当前位置接触网巡检图像进一步佐证确认；当接触网巡检发现的设备异常，关联到同一位置查看接触网设备异常是否对接触网几何参数是否构成影响；上述弓网***缺陷的发现以及接触网巡检图像与接触网几何参数信息进行相互佐证，弓网检测无需人工参与，节省人工，检测精准高；同时其采用非接触式或者接触式的方式获得信息综合分析，可及时了解报警原因，预防弓网异常的发生，保证行车安全。
所述弓网异常包括但不限于几何参数缺陷、接触网设备异常、高温异常、燃弧等由此带来的弓网异常问题。
几何参数测量模块对刚性和柔性接触网的导高、拉出值、定位点接触线高低差进行测量，应要适应刚性和柔性接触网最大拉出值±450mm，导高3900mm-6000mm范围，因此需要利用面阵相机覆盖刚性、柔性接触网和隧道内、外接触网导高、拉出值、定位点接触线高低差测量范围，同时通过激光器就行光源补偿，用以提高检测精度。
本发明的弓网异常情况包括接触网构件脱落、接触网松脱、出现电火花现象、硬点、压力、电流超限，受电弓磨损等情况，弓网几何参数与弓网巡检之间进行联动分析，综合判别能够找到弓网真正的缺陷，当弓网几何参数中某一个位置出现一个或者多个几何参数超限，与同一个位置的轨道图像巡检进行关联，查看轨道巡检图像确定该位置前后多个图像以此完成综合分析。
所述视频采集模块配置有补光灯，用于对地铁的柔性、刚性接触网进行连续视频采集、拍摄、视频存储，视频采集模块可发出每秒20帧触发信号，车载处理模块接收连续视频相机拍摄每秒20帧JPG图像数据，实时监视接触线轮廓。
所述几何参数测量模块、视频采集模块和异常探测模块均设置在列车顶部，所述视频采集模块和异常探测模块朝向列车行进方向设置，所述几何参数测量模块朝向列车上方设置，且所述几何参数测量模块设置在所述视频采集模块和异常探测模块的上方，所述车载处理模块设置于列车车厢内部。
还包括传感器模块，所述传感器模块包括电流传感器、加速度传感器和压力传感器，所述加速度传感器用于检测接触网上的硬点，所述加速度传感器设置在受电弓上，加速度传感器将受电弓的运行信息传输至车载处理模块来确认基础网的硬点情况；所述压力传感器用于实时采集接触网与受电弓的接触信息，压力传感器将接触信息传输至车载处理模块来确认弓网接触状态，所述电流传感器用于实时采集列车的电流数据，当燃弧发生，牵引电流表现为跌落，当燃弧熄灭牵引电流表现为突变上升。因此，电流传感器将电流跌落和上升的过程作为燃弧进行综合判断，提高检测准确性。
还包括振动补偿模块，所述振动补偿模块设置在列车底部，所述振动补偿模块用于实时检测列车与轨道顶面的位置偏移情况，并将位置偏移信息传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的位置偏移信息对接触网几何参数信息做出相应补偿。
静态几何参数的测量计算以轨道平面为参考基准，当车体与轮对之间并非刚性接触时，在这些情况下以车体中心线为参考基准，必然造成拉出值测量计算存在偏差。
本发明通过3D相机（振动补偿模块）与轨道顶面的位置偏移，实现对车体倾斜角度的测量计算，实现对车体相对轨道平面的倾斜、摇摆、侧滚进行实时测量，进而对几何参数的测量计算结果进行补偿
还包括定位模块，所述定位模块设置在列车底部，所述定位模块用于实时检测列车运行速度及方向信息，并将运行速度及方向信息传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的接触网巡检图像和运行速度及方向信息精确定位列车位置。
定位模块利用多普勒原理对车辆运动速度和行驶方向进行非接触测量，能适应不同的反射路面，能克服转速传感器所引起的速度故障，可消除因车轮空转、滑行和轮径磨损引起的测速误差，提高列车测速、测距精度，进而实现车辆运行位置的准确定位。
所述接触网几何参数信息包括刚性接触网的导高、柔性接触网的导高、隧道内接触网的导高、隧道外接触网的导高、拉出值、接触线坡度。
所述异常探测模块包括燃弧相机、紫外传感器以及温湿度传感器，所述燃弧相机用于对弓网交互区域进行视频采集，通过燃弧相机采集的视频来识别出受电弓和/或接触线上出现的电火花现象；所述紫外传感器用于检测弓网电火花产生的紫外光信号；所述温湿度传感器用于采集列车运行时的温湿度数据；所述车载处理模块根据紫外光信号和温湿度数据来确认弓网电火花的紫外放电强度。
具体的，燃弧相机用于对弓网交互区域进行视频采集，通过检测识别受电弓、接触线上出现的燃弧、火花。紫外传感器输出的数据为电压信号，将紫外信号和温湿度数据传输给车载处理模块，通过车载处理模块判断紫外放电是否超限，并发出相应的报警信号。
所述弓网综合检测***的检测方法，包括：
实时获取弓网***图像，检测弓网***图像中的异常现象，若存在，则根据所述弓网***图像以确定弓网异常情况，同时根据存在异常情况前后的弓网图像以及几何参数来确定出现弓网异常情况的位置以及出现异常的原因，并发出相应报警信息。
具体的，本发明将接触网几何参数与接触网巡检图像相融合，当发现接触网几何参数缺陷，可通过当前位置接触网巡检图像进一步佐证确认；当接触网巡检发现的设备异常，关联到同一位置查看接触网设备异常是否对接触网几何参数是否构成影响
所述几何参数包括刚性、柔性接触网和隧道内、外接触网的导高、拉出值、定位点接触线高低差。
当所述弓网异常情况为电火花现象时，则通过弓网***图像来识别出受电弓和/或接触线上出现的电火花现象，采集弓网电火花产生的紫外光信息以及实时温湿度数据，根据紫外光信息和温湿度数据计算得到产生弓网电火花的紫外辐射能数值，通过紫外辐射能数值来表征电火花强度。
本发明通过接触网几何参数信息来初步判断弓网***问题的尺寸参数，通过视频采集模块采集的实时视频可以快速确认问题的图像信息，反之，视频采集模块采集的实时视频可以对几何参数测量模块获得的接触网几何参数信息进行精度校正，保证检测精度。
本实施例还包括：
接触网的拉出值在±300mm-±450mm，接触线高度为3900mm-4000mm，接触线的高度差为0-180mm且弓网电火花面积小于25像素时，则监控前后3-6帧接触网巡检图像；
接触网的拉出值在±350mm，接触线高度大于4500mm或小于3900mm，接触线的高度差为0-180mm且弓网电火花面积小于25像素时，则监控前后6-10帧接触网巡检图像；
若接触网巡检图像、接触网几何参数信息出现在阈值边缘徘徊且并未超出阈值时，根据弓网的巡视图像信息综合分析确定几何参数异常信息，预防电火花的发生，保证行车安全。
接触网的拉出值在±350mm，接触线高度为3900 mm -4000 mm，接触线的高度差为0-180mm且弓网电火花面积大于25像素时，则监控前后11-15帧接触网巡检图像。
接触网巡检图像、接触网几何参数信息均未超出阈值，根据紫外光信息、温湿度数据来计算弓网电火花产生的紫外辐射能来表征电火花强度，可快速排查相关位置，进行及时维护，保证行车安全。
本发明的车顶的几何参数测量模块由面阵相机和激光器构成，主要完成刚性和柔性接触网几何参数测量，视频采集模块完成接触线轮廓实时监视；燃弧相机和紫外传感器对受电弓与接触线离线产生的火花进行实时检测；接触式应变压力传感器对接触线不平顺和接触网压力及受电弓电流进行计算；同时在车顶还可预留模块用于高清成像模块，用于后续设备升级使用。车底振动补偿模块安装在车体上，当车辆在曲线、弯道区段行进时由于内外轨的超高造成车体向内轨面倾斜，必然造成拉出值测量计算存在偏差，3D相机以轨道平面为参考基准作为补偿。测速模块（定位模块）安装于车辆的底部（钢轨内侧固定螺栓的正上方或侧上方）相对空旷的位置获取速度信息。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (7)
1.一种弓网综合检测***，其特征在于，包括几何参数测量模块、视频采集模块、异常探测模块、车载处理模块以及为列车弓网综合检测***提供电源的电源模块，所述视频采集模块用于采集运行列车实时接触网巡检图像，并将接触网巡检图像传输至车载处理模块存储，所述几何参数测量模块用于实时测量运行列车的接触网几何参数信息并将接触网几何参数信息传输至车载处理模块存储，所述异常探测模块用于检测运行列车弓网***中的弓网异常现象，并将探测信号传输至车载处理模块，所述车载处理模块根据产生异常探测信号时间前后的接触网巡检图像和接触网几何参数信息来确定弓网异常以及位置，同时根据探测信号确定弓网异常情况，并发出相应报警信息。
2.如权利要求1所述的弓网综合检测***，其特征在于，所述几何参数测量模块、视频采集模块和异常探测模块均设置在列车顶部，所述视频采集模块和异常探测模块朝向列车行进方向设置，所述几何参数测量模块朝向列车上方设置，且所述几何参数测量模块设置在所述视频采集模块和异常探测模块的上方，所述车载处理模块设置于列车车厢内部。
3.如权利要求1所述的弓网综合检测***，其特征在于，还包括传感器模块，所述传感器模块包括电流传感器、加速度传感器和压力传感器，所述加速度传感器用于检测接触网上的硬点，所述加速度传感器设置在受电弓上，加速度传感器将受电弓的运行信息传输至车载处理模块来确认基础网的硬点情况；所述压力传感器用于实时采集接触网与受电弓的接触信息，压力传感器将接触信息传输至车载处理模块来确认弓网接触状态，所述电流传感器用于实时采集列车的电流数据。
4.如权利要求1所述的弓网综合检测***，其特征在于，还包括振动补偿模块，所述振动补偿模块设置在列车底部，所述振动补偿模块用于实时检测列车与轨道顶面的位置偏移情况，并将位置偏移信息传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的位置偏移信息对接触网几何参数信息做出相应补偿。
5.如权利要求1所述的弓网综合检测***，其特征在于，还包括定位模块，所述定位模块设置在列车底部，所述定位模块用于实时检测列车运行速度及方向信息，并将运行速度及方向信息传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的接触网巡检图像和运行速度及方向信息精确定位列车位置。
6.如权利要求1所述的弓网综合检测***，其特征在于，所述接触网几何参数信息包括刚性接触网的导高、柔性接触网的导高、隧道内接触网的导高、隧道外接触网的导高、拉出值、接触线坡度。
7.如权利要求1所述的弓网综合检测***，其特征在于，所述异常探测模块包括燃弧相机、紫外传感器以及温湿度传感器，所述燃弧相机用于对弓网交互区域进行视频采集，通过燃弧相机采集的视频来识别出受电弓和/或接触线上出现的电火花现象；所述紫外传感器用于检测弓网电火花产生的紫外光信号；所述温湿度传感器用于采集列车运行时的温湿度数据；所述车载处理模块根据紫外光信号和温湿度数据来确认弓网电火花的紫外放电强度。
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