[发明专利]高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法

说明书

高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法，包括如下步骤：步骤1：采集受电弓视频，生成Faster RCNN训练样本集；步骤2：建立Faster RCNN卷积神经网络；步骤3：训练得到受电弓检测模型；步骤4：标记已出现受电弓故障的视频帧图；步骤5：得到与标记的已出现受电弓故障的视频帧图相对应的故障点在高速列车实际运行线路中的实际地理位置。本发明能够单纯地只依靠安装在受电弓前的在线拍照系统自动对受电弓状态进行实时监测，可以在不使用GPS的情况下精确定位受电弓故障发生的地理位置，受电弓检测精度高达99%，本发明不需要其他价格昂贵的设备作为辅助，可以大大节约检测成本。

技术领域

本发明涉及一种高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法。

背景技术

受电弓是目前国内高速列车普遍采用的一种受流装置，受电弓通过其特定材质的滑板从接触网受电，为列车提供能源。但由于不同的受电弓和供电网的设计特性，一般的弓网问题主要为受电弓滑板偏磨、受电弓螺钉松脱、接触网异物脱落、弓网燃弧等。由于目前高速列车的大电流供电特性，弓网故障可能使供电系统跳闸或车辆损坏，并直接造成运营中断和延误。传统图像处理手段契合弓网设备时存在众多直线，应用在弓网组成部件复杂的实际情况中鲁棒性较差，难以实现实时跟踪，利用GPS定位故障也会出现信号丢失的情况，受电弓故障发生的地理位置难以确定。燃弧现象在加速受电弓电气磨损的同时也对接触网的性能产生一定影响，因此需要有针对性的依据接触网的状态进行故障维修。当列车驶入隧道时，GPS卫星定位信号失效，难以通过GPS定位信号来确定隧道内发生燃弧现象的具体位置信息。如何实时检测到受电弓故障并免GPS及时判断故障出现地点尤为重要，是现有技术中有待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可有效确定受电弓故障发生的实际地理位置的高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

使用本发明，能免GPS有效确定受电弓故障发生的实际地理位置，缩小检修范围，提高检修效率。保障高速动车组在高速运行时的安全性能。在本发明中，将受电弓故障定义为受电弓升降弓故障。

高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法如下：

步骤1：通过安装在高速列车受电弓前方的在线拍照系统采集受电弓视频，并在采集到的受电弓视频中提取受电弓图片，作为Faster RCNN训练样本集。

步骤2：在Ubuntu16.04系统下搭建Faster RCNN运行环境并完成配置，建立能实现实时检测受电弓的Faster RCNN卷积神经网络。

步骤3：对步骤2得到的卷积神经网络用训练样本集中的训练样本进行训练得到受电弓检测模型。

步骤4：实时采集受电弓视频中的帧图输入已训练好的受电弓检测模型，在视频帧图内检测受电弓，对受电弓进行识别及故障分析，标记已出现受电弓故障的视频帧图。

步骤5：对步骤4中实时采集到的受电弓视频，进行视频帧图之间的匹配，视频由无数帧图构成，依次对相邻帧图进行两两匹配，相邻两帧图会有一对以上匹配点，每对匹配点由两个匹配点构成，得到每对匹配点在相邻两帧图里的坐标，根据每对匹配点在相邻两帧图里的坐标，计算相邻两帧图的每对匹配点在像素层面的差值，得到并记录所有两两相邻帧图的前一帧图运动至后一帧图时在像素层面的位移值；根据步骤4得到的标记的已出现受电弓故障的视频帧图和列车实际运行线路的里程长度L1，得到与标记的已出现受电弓故障的视频帧图相对应的故障点在高速列车实际运行线路中的实际地理位置。

本发明中，对相邻两帧图，称相邻两帧图中的第一帧图为前一帧图，相邻两帧图中的第二帧图为后一帧图。

进一步地，步骤1中，在线拍照系统为现有成熟拍照系统。高速列车开始运行时，在线拍照系统就开始工作。高速列车停止运行时，在线拍照系统也停止工作。