[发明专利]一种接触网几何参数检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术，具体的讲是一种接触网几何参数检测方法及装置。

背景技术

随着铁路交通运输网络和城市轨道交通网络规模的不断扩大和日趋完善，铁路和城市轨道交通的相关运营维护部门的接触网检修任务也日益繁重。为有效提升铁路运输能力和运输效率，铁路运营维护部门必须在控制检修时间的同时有效提高检修作业的质量和效率，这就要求铁路运营维护部门采用更先进的检测技术和更科学的分析方法，从检测技术、检测精度等方面提高日常检修的效率，满足既有线路日常维护保养工作和新建线路的施工验收接管工作的需要。

接触网是电气化铁路和轨道交通的牵引供电系统的重要设备。电力机车通过受电弓与接触线滑动接触并获得电能。要保证电气化铁路和轨道交通的安全运营、保证弓网的良好接触和可靠取流，除了在接触网设计、施工和运营方面达到一定的规范要求外，还必须定期对接触网进行检测，以便及时发现并消除隐患。拉出值、导高等接触网几何参数是接触网检测的重要项目，需要定期进行检测以确认接触网技术状态。传统的现场人工检测方式检测效率很低，人员上道检测需申请维修天窗时间且安全性不高，尤其无法适应高速铁路的全封闭式管理模式，并且只能对接触网进行静态几何参数测量，无法掌握列车真实运行状态下的接触网技术状态。

与现场人工检测方式相比，采用装备了接触网几何参数检测设备的专用车辆进行自动检测的方式具有测量精度和效率高、安全性好、不占用维修天窗、可等速测量以检测列车真实运行状态下的接触网技术状态等无可比拟的优势，代表着接触网检测技术的发展方向。与接触网接触式测量技术相比，非接触式测量技术具有很多优点：既可进行静态测试以对新建接触网工程进行施工质量评估，也可用于动态测试以监控运营接触网设施在真实运行状态下的功能状态；接触网几何参数检测精度高，可准确检测出锚段关节、电分相等接触网转换结构中两支接触线的空间相对位置关系；系统结 构简洁，不影响运行中的受电弓动力学性能也不会对接触线产生额外扰动从而影响测量精度；设备位于车顶低压侧，安全性高且远离电磁干扰。

现有技术中接触网几何参数的非接触式检测技术主要包括激光扫描测距技术和基于光学成像的视觉测量技术。现有的激光扫描测距技术存在测量速度较低、移动测量精度较低、易受环境和被测材料表面反射率影响等不足，无法满足高速、高分辨率和全天候的测量要求。而现有的采用面扫描摄像机的视觉测量技术受二维图像分辨率、单帧图像数据量大、图像处理速度、易出现逆光等多种因素制约，同样难以满足高速、高分辨率和全天候的测量要求。

发明内容

为了对接触网进行全天实时检测，获得准确的检测结果，提高检测效率，同时不占用维修天窗时间，不受车辆运行速度限制，既可以对新建线路接触网进行低速静态检测，也可以对运营线路接触网进行与线路运营速度一致的等速测量，从而检验列车真实运行状态下的接触网技术状态，本发明提供了一种接触网几何参数检测方法，方法包括：

获取固定于车辆顶部的至少两台线扫描摄像机拍摄的一维接触网图像；

对所述一维接触网图像进行灰度处理生成灰度值与像素坐标关系图；

根据所述灰度值与像素坐标关系图确定接触网的接触线在图像中的成像位置；

根据接触线的成像位置确定接触线在对应摄像机的成像角度；

根据所述成像角度和至少两台线扫描摄像机相对于车辆顶部的位置数据确定接触网几何参数。

优选的，本发明一实施例中，据所述灰度值与像素坐标关系图确定接触网的接触线在图像中的成像位置包括：

对所述灰度值与像素坐标关系图中的各像素点进行相邻点的灰度值相减的一阶差分处理，生成灰度梯度与像素坐标关系图；

根据灰度梯度与像素坐标关系图中具有峰值的像素坐标确定接触网的接触线在图像中的成像位置。

优选的，本发明一实施例中，根据灰度梯度与像素坐标关系图中灰度梯度尖峰处的像素坐标确定接触网的接触线在图像中的成像位置包括：

根据灰度梯度与像素坐标关系图中具有峰值的像素坐标确定具有接触线图像的 像素区域；

根据预设灰度阈值对所述具有接触线图像的像素区域进行过滤确定接触线在图像中的成像位置。

优选的，本发明一实施例中，根据灰度梯度与像素坐标关系图中灰度梯度尖峰处的像素坐标确定接触网的接触线在图像中的成像位置进一步包括：

根据灰度梯度与像素坐标关系图中具有峰值的像素坐标确定具有接触线图像的像素区域；

根据预设灰度阈值对所述具有接触网图像的像素区域进行过滤；