CN106926755A - 动态定位器坡度缺陷检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动态定位器坡度缺陷检测方法及系统，所述方法包含：采集定位点处实时的动态定位器坡度数值和检测车的运行时速；根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值；根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值；将定位点处实时的动态定位器坡度数值分别与所述偏大缺陷阈值和所述偏小缺陷阈值进行比较，获得所述定位点处的动态定位器坡度缺陷状态。

Description

动态定位器坡度缺陷检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电气化铁道接触网检测技术领域，特别涉及一种动态定位器坡度缺陷检测方法及系统。

背景技术

定位器是列车运行中与受电弓最接近的部件之一；列车高速通过时，在受电弓与接触网的接触压力作用下，接触线及定位器会有一定程度的抬升，因此，定位装置(定位器、定位管等)的结构和状态应保证受电弓通过定位点时，接触线能在一定范围内自由抬升，且不产生明显硬点，为避免受电弓通过时碰撞定位器导致打弓而造成接触网运营事故，对定位器坡度的范围有一定的要求，因此，定位器坡度的检测是一项重要的接触网安全性检测项目。我国当前的接触网检修维护中，对静态定位器坡度有明确的检修维护要求；请参考图1所示，根据《TG/GD 124-2015高速铁路接触网运行维修规则》，静态定位器坡度的限界值为4°～15°。现场一般通过角度仪对静态定位器坡度进行测量，然后根据标准进行静态定位器坡度缺陷的检测。

然而现有对于静态定位器坡度缺陷的检测方法，已无法满足我国高速铁路接触网检修维护的要求，主要表现在：对静态定位器坡度的测量，需要以人工方式逐个定位点进行；对静态定位器坡度的测量，需要接触网断电，并登乘作业梯车或轨道车；在曲线区段，还需进行轨平面倾斜角度的测量，以对静态定位器坡度的测量数值进行修正。综上，现有对于静态定位器坡度缺陷的检测方法，严重制约了我国高速铁路接触网检修维护的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态定位器坡度缺陷检测方法及系统，以解决现有静态定位器坡度缺陷的检测方法检测效率低下的缺点。

为达上述目的，本发明所提供的动态定位器坡度缺陷检测方法具体包含：采集定位点处实时的动态定位器坡度数值和检测车的运行时速；根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值；根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值；将定位点处实时的动态定位器坡度数值分别与所述偏大缺陷阈值和所述偏小缺陷阈值进行比较，获得所述定位点处的动态定位器坡度缺陷状态。

在上述动态定位器坡度缺陷检测方法中，优选的，根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量包含：依据定位点处接触线抬升量与弓网接触力成正比，以及检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速，计算获得受电弓通过所述定位点处的接触线容许抬升量。

在上述动态定位器坡度缺陷检测方法中，优选的，所述计算获得受电弓通过所述定位点处的接触线容许抬升量包含：通过以下公式计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，Δh为定位点处的接触线容许抬升量。

在上述动态定位器坡度缺陷检测方法中，优选的，根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值包含：将所述静态定位器坡度容许范围中最大坡度值设为所述动态定位器坡度偏大缺陷阈值。

在上述动态定位器坡度缺陷检测方法中，优选的，根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值包含：通过以下公式计算获得偏小缺陷阈值；

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，静态定位器坡度θ_static容许范围为θ_min≤θ_static≤θ_max；L为定位器长度，θ_Defect为偏小缺陷阈值。

本发明还提供一种动态定位器坡度缺陷检测系统，所述系统包含：偏大缺陷检测模块、偏小缺陷检测模块、计算模块、比较模块、速度采集模块和定位器坡度检测设备；所述定位器坡度检测设备用于采集各定位点处实时的动态定位器坡度数值和检测车的运行时速；所述速度采集模块用于采集所述检测车的运行时速；所述计算模块用于根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；所述偏大缺陷检测模块用于根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值；所述偏小缺陷检测模块用于根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值；所述比较模块用于将定位点处实时的动态定位器坡度数值分别与所述偏大缺陷阈值和所述偏小缺陷阈值进行比较，获得所述定位点处的动态定位器坡度缺陷状态。

在上述动态定位器坡度缺陷检测系统中，优选的，所述定位器坡度检测设备为基于视频分析的高速接触网定位器坡度检测设备。

在上述动态定位器坡度缺陷检测系统中，优选的，所述速度采集模块通过在转向架轴头安装在检测车上。

在上述动态定位器坡度缺陷检测系统中，优选的，所述计算模块通过以下公式获得所述定位点处的接触线容许抬升量；

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，Δh为定位点处的接触线容许抬升量。

在上述动态定位器坡度缺陷检测系统中，优选的，所述偏小缺陷检测模块通过以下公式获得动态定位器坡度偏小缺陷阈值；

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，静态定位器坡度θ_static容许范围为θ_min≤θ_static≤θ_max；L为定位器长度，θ_Defect为偏小缺陷阈值。

通过本发明所提供的动态定位器坡度缺陷检测方法及系统，综合了线路设计最高运行速度、检测车实际运行速度、定位器长度、受电弓通过定位点处的接触线抬升量等各种因素，可以很好的反映弓网实际运行工况中对动态定位器坡度的技术要求，实现了对动态定位器坡度缺陷的高效检测，有利于提高我国高速铁路接触网检修维护的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为定位器的动态抬升结构示意图；

图2为本发明所提供的动态定位器坡度缺陷检测方法的流程示意图；

图3为本发明所提供的动态定位器坡度缺陷检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

请参考图2所示，本发明所提供的动态定位器坡度缺陷检测方法具体包含：S101采集定位点处实时的动态定位器坡度数值和检测车的运行时速；S102根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；S103根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值；S104根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值；S105将定位点处实时的动态定位器坡度数值分别与所述偏大缺陷阈值和所述偏小缺陷阈值进行比较，获得所述定位点处的动态定位器坡度缺陷状态。

在实际工作中，上述步骤S101可采用基于视频分析的高速接触网定位器坡度检测设备对受电弓通过各定位点处时的动态定位器坡度数值进行实时测量，设测量得到的动态定位器坡度数值为θ_dynamic。

其后，在上述步骤S102中可通过在转向架轴头安装速度编码器，实时采集检测车的运行时速；进一步的，所述依据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量包含：依据定位点处接触线抬升量与弓网接触力成正比，以及检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速，计算获得受电弓通过所述定位点处的接触线容许抬升量；

实际工作中，通过在转向架轴头安装速度编码器，可实时采集检测车的运行时速，设测量得到的检测车通过定位点处时的运行时速为v；设所检测线路的设计最高运行速度为v_max，线路设计的最大容许抬升量为Δh_max，受电弓与接触网之间的最大接触力为受电弓通过该定位点处的接触力为F_v。由定位点处接触线抬升量与弓网接触力成正比，则受电弓通过该定位点处的接触线容许抬升量Δh则为

为此，利用定位点处接触线抬升量与弓网接触力成正比的原理，通过该公式可计算获得定位点处的接触线容许抬升量。

在上述步骤S103中，根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值包含：将所述静态定位器坡度容许范围中最大坡度值设为所述动态定位器坡度偏大缺陷阈值。在该实施例中，当定位器长度为L，静态定位器坡度θ_static容许范围为θ_min≤θ_static≤θ_max时，则所述动态定位器坡度容许范围中最大坡度值则为θ_max，亦即当θ_dynamic＞θ_max时，存在偏大缺陷。

同样的原理，在上述步骤S104中，根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值包含：通过以下公式计算获得偏小缺陷阈值；

即

在上式中，即为偏小缺陷阈值，当θ_dynamic小于时，则存在偏小缺陷。

请参考图3所示，本发明还提供一种动态定位器坡度缺陷检测系统，所述系统包含：偏大缺陷检测模块、偏小缺陷检测模块、计算模块、比较模块、速度采集模块和定位器坡度检测设备；所述定位器坡度检测设备用于采集各定位点处实时的动态定位器坡度数值和检测车的运行时速；所述速度采集模块用于采集所述检测车的运行时速；所述计算模块用于根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；所述偏大缺陷检测模块用于根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值；所述偏小缺陷检测模块用于根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值；所述比较模块用于将定位点处实时的动态定位器坡度数值分别与所述偏大缺陷阈值和所述偏小缺陷阈值进行比较，获得所述定位点处的动态定位器坡度缺陷状态。在上述检测系统中，总体上可分为三个层面，其中由速度采集模块和定位器坡度检测设备构成数据采集监测层，由偏大缺陷检测模块、偏小缺陷检测模块、计算模块构成数据处理层，由比较模块单独构成缺陷检测层，其中缺陷检测层和数据处理层可集成至一处理器完成也可分由不同处理装置分别处理，工作人员在使用上述检测系统时，可通过缺陷检测层的比较模块及时了解各定位点处实时的动态定位器坡度缺陷情况，有效避免了现有人工检测，造成大量人力浪费的问题。

在上述实施例中，所述定位器坡度检测设备可为基于视频分析的高速接触网定位器坡度检测设备；所述速度采集模块可通过在转向架轴头安装在检测车上。

在上述动态定位器坡度缺陷检测系统中，所述计算模块通过以下公式获得所述定位点处的接触线容许抬升量；

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，Δh为定位点处的接触线容许抬升量。

在上述动态定位器坡度缺陷检测系统中，所述偏小缺陷检测模块通过以下公式获得动态定位器坡度偏小缺陷阈值；

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，静态定位器坡度θ_static容许范围为θ_min≤θ_static≤θ_max；L为定位器长度，θ_Defect为偏小缺陷阈值。

在实际工作中，上述偏大缺陷检测模块、偏小缺陷检测模块、计算模块、比较模块可集成至一处理芯片或计算机，本发明在此并不做限制；通过本发明所提供的动态定位器坡度缺陷检测方法及系统，综合了线路设计最高运行速度、检测车实际运行速度、定位器长度、受电弓通过定位点处的接触线抬升量等各种因素，可以很好的反映弓网实际运行工况中对动态定位器坡度的技术要求，实现了对动态定位器坡度缺陷的高效检测，有利于提高我国高速铁路接触网检修维护的效率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态定位器坡度缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包含：

采集定位点处实时的动态定位器坡度数值和检测车的运行时速；

根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；

根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值；

根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值；

将定位点处实时的动态定位器坡度数值分别与所述偏大缺陷阈值和所述偏小缺陷阈值进行比较，获得所述定位点处的动态定位器坡度缺陷状态。

2.根据权利要求1所述的动态定位器坡度缺陷检测方法，其特征在于，根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量包含：依据定位点处接触线抬升量与弓网接触力成正比，以及检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速，计算获得受电弓通过所述定位点处的接触线容许抬升量。

3.根据权利要求2所述的动态定位器坡度缺陷检测方法，其特征在于，所述计算获得受电弓通过所述定位点处的接触线容许抬升量包含：通过以下公式计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；

$\mathrm{\Δ}h={\mathrm{\Δh}}_{max}\·\frac{0.00097\·v^2+70}{0.00097\·v_{\max }^2+70};$

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，Δh为定位点处的接触线容许抬升量。

4.根据权利要求1所述的动态定位器坡度缺陷检测方法，其特征在于，根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值包含：将所述静态定位器坡度容许范围中最大坡度值设为所述动态定位器坡度偏大缺陷阈值。

5.根据权利要求3所述的动态定位器坡度缺陷检测方法，其特征在于，根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值包含：通过以下公式计算获得偏小缺陷阈值；

${\mathrm{\θ}}_{Defect}=\max \left(\arcsin \left({\mathrm{sin\θ}}_{\min }-\frac{{\mathrm{\Δh}}_{\max }}{L}\·\frac{0.00097\·v^2+70}{0.00097\·v_{\max }^2+70}\right),0\right);$

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，静态定位器坡度θ_static容许范围为θ_min≤θ_static≤θ_max；L为定位器长度，θ_Defect为偏小缺陷阈值。

6.一种动态定位器坡度缺陷检测系统，其特征在于，所述系统包含：偏大缺陷检测模块、偏小缺陷检测模块、计算模块、比较模块、速度采集模块和定位器坡度检测设备；

所述定位器坡度检测设备用于采集各定位点处实时的动态定位器坡度数值和检测车的运行时速；

所述速度采集模块用于采集所述检测车的运行时速；

所述计算模块用于根据检测线路的设计最高运行速度和所述检测车的运行时速计算获得所述定位点处的接触线容许抬升量；

所述偏大缺陷检测模块用于根据静态定位器坡度容许范围阈值获得动态定位器坡度偏大缺陷阈值；

所述偏小缺陷检测模块用于根据静态定位器坡度容许范围阈值、所述定位点处的接触线容许抬升量以及定位器相关信息获得偏小缺陷阈值；

所述比较模块用于将定位点处实时的动态定位器坡度数值分别与所述偏大缺陷阈值和所述偏小缺陷阈值进行比较，获得所述定位点处的动态定位器坡度缺陷状态。

7.根据权利要求6所述的动态定位器坡度缺陷检测系统，其特征在于，所述定位器坡度检测设备为基于视频分析的高速接触网定位器坡度检测设备。

8.根据权利要求6所述的动态定位器坡度缺陷检测系统，其特征在于，所述速度采集模块通过在转向架轴头安装在检测车上。

9.根据权利要求6所述的动态定位器坡度缺陷检测系统，其特征在于，所述计算模块通过以下公式获得所述定位点处的接触线容许抬升量；

$\mathrm{\Δ}h={\mathrm{\Δh}}_{max}\·\frac{0.00097\·v^2+70}{0.00097\·v_{\max }^2+70};$

在上式中，v_max为检测车检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，Δh为定位点处的接触线容许抬升量。

10.根据权利要求9所述的动态定位器坡度缺陷检测系统，其特征在于，所述偏小缺陷检测模块通过以下公式获得动态定位器坡度偏小缺陷阈值；

${\mathrm{\θ}}_{Defect}=\max \left(\arcsin \left({\mathrm{sin\θ}}_{\min }-\frac{{\mathrm{\Δh}}_{\max }}{L}\·\frac{0.00097\·v^2+70}{0.00097\·v_{\max }^2+70}\right),0\right);$

在上式中，v_max为检测线路的设计最高运行速度，v为当前检测车的运行时速，Δh_max为线路设计的最大容许抬升量，静态定位器坡度θ_static容许范围为θ_min≤θ_static≤θ_max；L为定位器长度，θ_Defect为偏小缺陷阈值。