[发明专利]一种基于2D激光测量的地铁受电弓磨耗检测新方法

说明书

本发明公开一种基于2D激光测量的地铁受电弓磨耗检测新方法，应用于地铁受电弓磨耗检测领域，针对但该方法在地铁在运行过程中，由于地铁隧道光照条件差检测所得到的图像效果不理想，无法得到精确的检测值，且地铁运行速度较快，也存在漏检的问题；本发明基于2D激光的高采样率能够对较高车速经过的受电弓进行全覆盖的廓形数据采集，利用得到的地铁受电弓廓形点云数据，进行点云预处理、特征点识别、点云配准，得到地铁受电弓碳滑板完整廓形，结合标准碳滑板廓形，即可计算出受电弓磨耗值；本发明的方案有效避免了图像检测法中隧道光照环境对受电弓整体测量精度的影响，从而极大提高了地铁受电弓磨耗检测精度。

技术领域

本发明属于轨道交通领域，特别涉及一种地铁受电弓磨耗检测技术。

背景技术

随着地铁线路的增加以及地铁规模的不断扩大，地铁运营的安全性与可靠性也开始受到越来越多的关注。受电弓作为地铁运行过程中供电系统的重要装置之一，是保证地铁平稳且安全运行的重要一环，受电弓碳滑板的磨耗程度直接影响着地铁获取电能的稳定与安全。在日常地铁运行过程中，若不对受电弓进行实时监测，当碳滑板磨耗积累到一定程度的时，有很大可能会造成地铁的暂时性断电，甚至引发重大交通事故。因此，如何有效且精确地检测地铁受电弓碳滑板磨耗是一个关键问题。

目前地铁受电弓磨耗检测的方法有接触式测量与非接触式测量。接触式测量主要是通过人工登顶检测，该方法能够真实有效地测量出受电弓碳滑板的磨耗值，分析碳滑板存在的缺陷，并且不存在漏检的问题。然而人工登顶检测的弊端也非常明显，该方法只有当地铁入库停运后才能进行检测，另外，检测过程需要工作人员一次次登顶作业，工作人员的安全性得不到保障，同时检测效率低，无法有效满足地铁高效化管理要求。为了解决人工登顶检测方法所存在的问题，降低检测成本，提高检测效率，非接触式测量逐渐得到应用。图像检测法作为非接触式测量的主要方法，该方法能够实现地铁运行过程中的在线式检测，无需入库检测，节约了人工成本，保证了地铁运营的安全性。但该方法也存在一定的不足：如地铁在运行过程中，由于地铁隧道光照条件差检测所得到的图像效果不理想，无法得到精确的检测值，同时，地铁运行速度较快，也存在漏检的情况。如何实现隧道环境下高速地铁车辆受电弓碳滑板磨耗的高效高精检测是一个关键问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于2D激光测量的地铁受电弓磨耗检测新方法，受地铁隧道光照环境影响小、能够适应地铁较高车速。

本发明采用的技术方案为：一种基于2D激光测量的地铁受电弓磨耗检测新方法，包括：

A1、采用正对来车方向的点激光传感器获取受电弓接近信号，并将受电弓接近信号以高电平的形式传输给点激光传感器后方的2D激光传感器；

A2、2D激光传感器接收到高电平信号后开始工作，对受电弓持续采集一段时间，得到CSV格式的受电弓点云廓形数据；

A3、对2D激光传感器采集得到的CSV格式的受电弓点云廓形数据做预处理，具体包括：数据筛选与数据滤波，从而完成数据的去噪与平滑；

A4、对步骤A3预处理后所得受电弓点云廓形数据进行归一化处理，根据归一化后的受电弓点云廓形数据，截取得到碳滑板点云廓形数据；

A5、利用标准碳滑板点云廓形数据对步骤A4中得到的碳滑板点云廓形数据进行配准，从而计算出受电弓的磨耗值。

步骤A4分别包括对受电弓点云左右廓形数据进行处理，从而完成受电弓碳滑板左右廓形数据的截取；具体包括以下分步骤：

A41、将经步骤A3预处理后所得受电弓点云左廓形数据或受电弓点云右廓形数据进行归一化处理，将每个点云廓形数据的纵坐标映射到[0,1]的区间内；