[发明专利]一种非接触式弓网接触力检测方法

说明书

本发明公开了一种非接触式弓网接触力检测方法，通过获取受电弓的图像数据；然后基于所述图像数据确定出弓头相对于底架的垂直位移；然后基于所述垂直位移和卡尔曼滤波算法确定出弓网接触力，其中，先根据所述受电弓的弓头、上框架、下框架确定出所述受电弓的状态向量，并根据所述状态向量确定出状态方程；再根据所述垂直位移确定出所述受电弓的观测方程；然后基于预设采样间隔获取多个时刻的状态方程和观测方程；再将多个时刻的状态方程和观测方程进行离散得到离散方程；然后基于所述离散方程和卡尔曼滤波算法确定出状态向量的最小方差解；最后基于状态向量的最小方差解确定出弓网接触力，实现了在不依赖传感器的情况下对弓网接触力进行检测。

技术领域

本发明属于弓网接触力检测技术领域，具体涉及一种非接触式弓网接触力检测方法。

背景技术

伴随我国轨道交通领域的蓬勃发展，日常运行的各类轨道交通列车也越来越多，因此，对于轨道列车弓网系统能否稳定受流的检测越来越重要，其中，弓网接触力是弓网系统受流质量的关键因素，所以必须要实时监测弓网接触力。

在现有技术中，常见的弓网接触力检测方法是在受电弓上加装传感器，或改变弓头形貌和关键参数，对传感器和受电弓要求较大，且在轨道列车长时间行驶之后，传感器容易松动、弓头形貌容易变形，从而导致安全事故。

因此，如何在不依赖传感器的情况下，稳定准确地对弓网接触力进行检测，是本领域技术人员有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术在进行弓网接触力检测时必须要依赖传感器、改变弓头形貌和关键参数的技术问题，提出了一种非接触式弓网接触力检测方法。

本发明的技术方案为：一种非接触式弓网接触力检测方法，包括以下步骤：

S1、获取受电弓的图像数据；

S2、基于所述图像数据确定出弓头相对于底架的垂直位移；

S3、基于所述垂直位移和卡尔曼滤波算法确定出弓网接触力。

进一步地，所述步骤S3具体包括以下分步骤：

S31、根据所述受电弓的弓头、上框架、下框架确定出所述受电弓的状态向量，并根据所述状态向量确定出状态方程；

S32、根据所述垂直位移确定出所述受电弓的观测方程；

S33、基于预设采样间隔获取多个时刻的状态方程和观测方程；

S34、将多个时刻的状态方程和观测方程进行离散得到离散方程；

S35、基于所述离散方程和卡尔曼滤波算法确定出所述状态向量的最小方差解；

S36、基于所述状态向量的最小方差解确定出弓网接触力。

进一步地，所述状态向量z通过如下公式表示：

式中，x₁为弓头位移，x₂为上框架位移，x₃为下框架位移，为弓头速度，为上框架速度，为下框架速度，T为转置符号。

进一步地，所述状态方程通过如下公式表示：

式中，为状态向量对时间求导，A为状态转移矩阵，B为输入控制矩阵，f₀(t)为t时刻抬升力，C为输入控制矩阵，f_c(t)为弓网接触力。

进一步地，所述观测方程通过如下公式表示：

y(t)＝Hz(t)；

式中，y(t)为观测向量，H为观测矩阵，z(t)为t时刻状态向量。