[发明专利]一种基于图像处理的弓网状态检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像处理的检测方法，具体是一种基于图像处理的弓 网状态检测方法。

背景技术

随着列车速度的不断提高，研究弓网系统相互作用时的动态特性越来越重 要。“消灭弓网事故”被列为铁路方面的四大攻坚战之一，为了改进接触网的 维护工作，除提高设备管理水平、增加零部件的使用寿命外，还需增加对弓网 的状态监测和故障诊断技术。

在电气化铁路发展初期，对弓网状态的检测采用的是人工观察记录的方 法，一般是在机车受电弓上作较明显的超限记号，然后在机车后的挂车上通过 目测得到运行时导线拉出值及拉弧、火花等情况。同时人工记录下故障点的杆 号。这种检测方式工作量大、人为因素多，误差大，是一种落后的弓网状态检 测手段。

目前，国内外弓网检测主要有3种方式：(1)供电段员工现场巡检；(2) 检测车现场检测；(3)“弓网状态动态检测系统”实时检测。第一种方式由于 是静态测量，并不能反映接触网运行时的真实状态，同时工作效率低，浪费大 量的人力、物力。第二种方式采用检测车现场巡检，虽然能做到动态测量，但 由于检测车其自身结构、轴重、振动特性、牵引特性等与实际电力机车有较大 区别，另外受检测时间和行车计划安排的限制，只能定期检测，不能满足铁路 频繁检测的需要。第三种方式“弓网状态动态检测系统”直接安装在电力机车 上，可实时检测、记录接触网拉出值、硬点、导高等参数的超限，并能实时监 视弓网运行状态。该装置对检测弓网故障起到了较大的作用，但是，由于“弓 网状态动态检测系统”无图像存储记录系统，其检测结果只是一些检测数据而 无现场图像，造成铁路系统使用时很难准确查找到引起故障的真正原因。

发明内容

本发明的目的是针对现有铁路领域弓网检测不足提供一种基于图像处理 的弓网状态检测方法。

本发明解决上述技术问题的方法如下：

一种基于图像处理的弓网状态检测方法，通过安装在列车车顶的四台摄像 机及三台照明灯的不同组合，利用其中两台摄像机组成的双目三角形法，获取 受电弓和接触线工作状态图像，采用一定的图像处理算法对受电弓和接触线图 像进行处理，并得到接触线拉出值和高度，最后取四台摄像机6种组合得到的 拉出值和高度的平均值，判断其是否超限及弓网工作状态是否正常。具体方法 如下；

1.安装在列车车顶的四台摄像机及三台照明灯的组合方式有三种，第一种 方式，一台照明灯和二台摄像机安装在列车车顶中心线位置，另外两台照明灯 和摄像机在同一水平线以车顶中心线对称布置；第二种方式，四台摄像机及三 台照明灯以车顶中心线对称、交叉等间距布置；第三种方式，三台照明灯以车 顶中心线对称布置，其中两台摄像机在照明灯的一侧以车顶中心对称布置，另 外两台摄像机在照明灯另一侧以车顶中心线对称布置。

2.安装在列车车顶的每两台摄像机与接触线目标组成一个三角形，利用如 下三角形方法求解拉出值与抬升量。

即由两个摄像机与接触线组成一个三角形，通过三角形求解的唯一性来计 算接触线高度。设两台摄像机以机车中心线对称布置，两台摄像机透镜中心点 之间的间距为L，f₁和f₂分别为两摄像机的焦距；点C为接触线原始位置，C₁为 接触线抬升位置；H₀为接触线原始高度，h为接触线抬升位置到两摄像机透镜 中心水平面的距离；d₁为接触线抬升位置在摄像机1焦平面上的投影点到该摄 像机焦平面中心点的距离，d₂为接触线抬升位置在摄像机2焦平面上的投影到 点该摄像机焦平面中心点的距离；摄像机1透镜中心分别至接触线原始位置和 接触线抬升位置的夹角为α，设摄像机2透镜中心分别至接触线原始位置和接 触线抬升位置的夹角为β，两摄像机主光轴与两透镜中心所在水平面的夹角为 θ，接触线抬升位置在两透镜中心所在水平面上的投影到摄像机1透镜中心的 距离为a。由三角形关系可得：