[发明专利]一种基于视频识别的铁路电力机车过分相系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是铁路电力机车自动过分相的技术领域，具体的涉及一种基于视频识别的铁路电力机车过分相系统及方法。

背景技术

在我国铁路电气化区段，牵引供电采用单相工频交流供电方式。由于我国的交流电采用三相供电方式，为使电力系统三相负荷平衡，以及降低损耗提高利用率，要求电气化铁路接触网分段分相供电，不同相电压之间的切换过程就是机车过分相，为防止相间短路，每两个相之间必须有一个绝缘区，一般每个一定的距离换一次相，例如20-30公里，那么就要同时设一个分相绝缘区。分相绝缘区由分相绝缘器界定，分相绝缘器是由绝缘元件组成的绝缘设备，其安装在绝缘区内。当两侧接触网由不同的相供电时，为保证列车安全通过，而不发生短接事故，故电力机车在通过绝缘区前一定要先断电，也即是降弓，然后无电驱动，靠惯性通过分相绝缘区，然后重新接上电源，也即升弓。传统的电力机车过分相技术是车上手动切换的，因为在绝缘分相区附近，设有提示标志，司机根据线路上的提示牌进行手动操作，通过绝缘分相区。手动过分相存在的问题：司机根据铁路沿线的提示进行操作，影响了行车速度和过分相的精度；该方法没有技术保障，行车安全完全依赖于司机，依赖于司机的精神状态、注意力还有技术水平等等。显然手动过分相技术严重影响铁路的提速，已经不能适应我国高速电气铁路的发展要求。所以必须考虑机车的自动过分相。虽然现存有许多自动过分相技术，但是很多都需要在铁路沿线重新施工，现有设备没有得到充分的利用，而且又增加了新设备，代价花费高，施工工程量大，存在明显的不足。

发明内容

本发明的目的在于解决现有机车手动通过过分相区时存在的大幅度降速以及存在的安全隐患，具体的提供了一种使电力机车自动加手动的安全通过分相绝缘区、且投资少、利用现有设备安装方便的车载自动过分相系统与方法。

本发明的目的通过以下技术解决方案解决：

一种基于视频识别的铁路电力机车过分相系统，包括电力机车(4)、机车受电弓(5)。其特征还包括机车上的高速摄像机(6)，以及机车上的控制器(7)，其中控制器(7)安装在机车内部，高速摄像机(6)安装在电力机车(4)前方，其中的控制器(7)的图像采集模块(8)与高速摄像机(6)相连。

所述的控制器(7)由四个部分构成，包括图像采集模块(8)、图像处理与识别模块(9)、电源管理模块(10)、人机交互模块(11)。其中人机交互模块(11)与图像采集模块(8)相连；人机交互模块(11)与图像处理与识别模块(9)相连；图像处理与识别模块(9)与电源管理模块(10)相连。图像采集模块(8)主要是完成把高速摄像机(6)得到的视频流转化为帧图像，图像处理与识别模块(9)主要是从帧图像中识别过分相路标；电源管理模块(10)根据视频识别结果传送控制信息给控制终端，执行控制命令，管理机车电源系统；人机交互模块(11)提供提示信息的输出以及控制信息的输入接口。

当电力机车(4)在电力接触网导线区域内运行时，高速摄像机(6)不断采集铁路沿线路标信息，控制器(7)中的图像处理与识别模块(9)不断检测图像采集模块(8)采集到的帧图像信号，当电力机车(4)快进入分相绝缘区前，图像处理与识别模块(9)检测到进入分相绝缘区的路标时，图像处理与识别模块(9)发出信号给电源管理模块(10)。电源管理模块(10)断开主断路器，电力机车(4)无电通过分相绝缘区；当电力机车(4)通过分相绝缘区后，图像处理与识别模块(9)检测到通过分相绝缘区的路标后，图像处理与识别模块(9)发出信号给电源管理模块(10)，电源管理模块(10)主断路器闭合，恢复电力机车(4)供电。

本发明的另一个目的还通过以下技术解决方案解决：

一种基于视频识别的铁路电力机车过分相方法的步骤为：

步骤一：系统进行初始化操作；

步骤二：高速摄像机实时采集视频信号；

步骤三：控制器(11)中的图像采集模块(8)把高速摄像机(6)采集的视频信号转化为帧图像，并分成两路，一路信号用于人机交互模块(11)的输入，一路信号用于图像处理与识别模块(9)的输入；

步骤四：判断是否收到电力机车司机的控制信号，是则运行步骤五；否则跳转运行步骤六；

步骤五：对控制信号进行判断，控制信号为“禁止双弓”信号则跳转执行步骤八，否则执行步骤六；

步骤六：控制器(7)读取帧图像，并对帧图像进行处理与识别；

步骤七：判断图像是否为“禁止双弓”路标，是则运行步骤八，否则返回步骤四；