CN109638711A - 一种铁路接触网鸟窝摘除装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路接触网鸟窝摘除装置，包括鸟窝检测装置和鸟窝摘除装置，采用鸟窝检测装置沿着铁道线路飞行来探测接触网上的鸟窝和异物，当接触网的硬横梁、支柱等处有鸟窝存在时，鸟窝检测装置向鸟窝摘除装置发送地理位置信息和鸟窝存在的信息，接着鸟窝摘除装置即前往鸟窝所在处，沿着支柱爬到鸟窝所在处，并将鸟窝摘除，当鸟窝检测装置检测到接触网的承力索、接触线、吊弦上有其他异物时，立即向有关部门发送当前所在位置和异物的图像信息，提醒工作人员前往摘除。

Description

一种铁路接触网鸟窝摘除装置

技术领域

本发明涉及铁路安全技术领域，尤其涉及一种铁路接触网鸟窝摘除装置。

背景技术

接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。要求接触网无论在任何条件下，都能保证良好地供给电力机车电能，保证电力机车在线路上安全，高速运行。

而在接触网的硬横梁、支柱等处，是鸟儿搭建窝巢频率较高的地方。每年的4月份至11月份，很多鸟儿喜欢将鸟窝筑在接触网线路的硬横梁或支柱上。部分鸟衔来的树枝较长，当该树枝掉落在接触线上时，极易将高速运行的受电弓折断，此外，这些鸟衔来的筑巢材料中常常会夹杂着铁丝等导电体，这些导电体容易造成接触网设备短路，从而危及铁路安全，严重时可以逼停列车，同时接触网上有其他异物存在时，也会折断受电弓。

现有技术中，采用驱鸟器来赶走鸟，其中一种驱鸟器是在鸟飞来的时候，就会带来一股风，驱动里面的风轮转动，从而将鸟吓走。这种方法需要鸟儿飞到驱鸟器附近才能工作，然而我国铁路覆盖区域很广，没法做到每一处都安装这种驱鸟器；另一种驱鸟器是模拟枪声、老鹰的叫声来吓走鸟儿，上面还装有可以360度旋转的反光镜，将光反射出来吓走鸟儿，这种驱鸟器能将鸟儿驱走，但是不能摘除鸟窝；此外，工作人员沿线排查接触网上是否有鸟窝的存在，当有鸟窝存在时，工作人员需要爬到接触网的硬横梁、支柱等处去摘除鸟窝，或采用伸杆取下鸟窝，浪费大量的人力和物力，同时存在一定的风险。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种铁路接触网鸟窝摘除装置，采用鸟窝检测装置沿着铁道线路飞行来探测接触网上的鸟窝和异物，将回流线上的电源降压后为鸟窝检测装置供电，使鸟窝检测装置能续航，当接触网的硬横梁、支柱等处有鸟窝存在时，向鸟窝摘除装置发送地理位置信息和鸟窝存在的信息，接着鸟窝摘除装置即前往鸟窝所在处，将鸟窝摘除，当鸟窝检测装置检测到接触网的承力索、接触线、吊弦上有其他异物时，立即向有关部门发送当前所在位置和异物的图像信息，提醒工作人员前往摘除。

为实现上述目的，本发明提供的一种铁路接触网鸟窝摘除装置是这样实现的：

一种铁路接触网鸟窝摘除装置，包括鸟窝检测装置和鸟窝摘除装置，采用鸟窝检测装置沿着铁道线路飞行来探测接触网上的鸟窝和异物，当接触网的硬横梁、支柱等处有鸟窝存在时，鸟窝检测装置向鸟窝摘除装置发送地理位置信息和鸟窝存在的信息，接着鸟窝摘除装置即前往鸟窝所在处，沿着支柱爬到鸟窝所在处，并将鸟窝摘除，当鸟窝检测装置检测到接触网的承力索、接触线、吊弦上有其他异物时，立即向有关部门发送当前所在位置和异物的图像信息，提醒工作人员前往摘除。

本发明的鸟窝检测装置包括机架、螺旋桨、无刷电机、电子调速器、第一GPS模块、第一GPRS模块、变压器、蓄电池、第一高清摄像头、受电杆、微波雷达、第一伸缩电机、第二高清摄像头、第一控制器，由机架、螺旋桨、无刷电机、电子调速器、蓄电池、第一控制器组成一个四轴飞行器，采用四个相同的无刷电机、四个相同的电子调速器安装在机架的四个角上，每个无刷电机的旋转轴上安装一个相同的螺旋桨，由第一控制器控制无刷电机转动，进而带动螺旋桨转动，使整个四轴飞行器飞起来，由第一控制器控制电子调速器的工作来调整每个角上无刷电机的转速，控制四轴飞行器的前进、后退、启动、停止，在机架上方安装第一GPS模块和第一GPRS模块，第一GPS模块用于定位当前鸟窝检测装置检测到鸟窝或异物所在的位置，并将信息传输给第一控制器，由第一控制器控制第一GPRS模块向鸟窝摘除装置发送鸟窝所在的位置，并向铁路相关部门发送接触网上存在异物的位置，变压器、蓄电池、第一控制器安装在机架内部，第一高清摄像头、受电杆、微波雷达、第一伸缩电机、第二高清摄像头安装在机架的下方，由受电杆将接触网的回流线上的电能传输给变压器，经过变压器降压处理后为无刷电机、电子调速器、第一GPS模块、第一GPRS模块、第一高清摄像头、微波雷达、第一伸缩电机、第二高清摄像头、第一控制器供电，同时为蓄电池充电，在变压器没有输入电压的时候，由蓄电池为无刷电机、电子调速器、第一GPS模块、第一GPRS模块、第一高清摄像头、微波雷达、第一伸缩电机、第二高清摄像头、第一控制器供电，使得鸟窝检测装置一直在续航，第一高清摄像头用于采集接触网上是否有鸟窝或其他异物存在，第二高清摄像头用于引导鸟窝检测装置前进，引导受电杆接触回流线前进，当鸟窝检测装置接近支柱时，第一控制器控制四轴飞行器上升，跨过立柱后，又将受电杆伸向回流线继续取电，微波雷达用于探测鸟窝检测装置距地面高度，通过微波雷达检测到的距离值来调节鸟窝检测装置距地面的高度，第一伸缩电机用于调节受电杆的高度来接触接触网的回流线。

本发明的第一高清摄像头和第二高清摄像头采集到的数据均传输给第一控制器，由第一控制器采用几何归一化处理方法对第一高清摄像头采集到的图像进行预处理，采用色彩空间转换方法将鸟窝或其他异物与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，锁定接触网上鸟窝或其他异物所在位置，并通过第一控制器控制第一GPRS模块向鸟窝摘除装置发送地理位置信息和检测到鸟窝的信息，向铁路有关部门发送该处地理位置信息和接触网上有异物的图像信息，提醒相关工作人员前往处理；由第一控制器采用几何归一化处理方法对第二高清摄像头采集到的图像进行预处理，采用色彩空间转换方法将支柱、回流线与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，锁定支柱、回流线所在位置，接着第一控制器控制鸟窝检测装置调节高度，再控制第一伸缩电机将受电杆接触回流线进行取电。

本发明的受电杆包括导线、金属铝杆、绝缘弹簧、碳滑板、第一压力传感器，金属铝杆的一端连接在第一伸缩电机的伸缩杆上，由第一伸缩电机控制金属铝杆的上升与下降，绝缘弹簧连接在金属铝杆的另一端与碳滑板之间，导线穿过金属铝杆连接在变压器与碳滑板之间，第一压力传感器安装在绝缘弹簧与碳滑板之间，由碳滑板与回流线直接接触，将回流线上的电流从碳滑板上流经导线后传输给变压器，由变压器为鸟窝检测装置供电，第一压力传感器用于检测碳滑板施加在回流线上的力，当第一压力传感器检测到碳滑板与回流线之间的距离达到预设值时，第一伸缩电机停止工作。

本发明的鸟窝摘除装置包括木箱、垃圾槽、第一合页、亚克力板、门把手锁、机械臂、绝缘油漆、第三高清摄像头、第二GPS模块、第二GPRS模块、第四高清摄像头、第二控制器、行走装置，木箱固定在行走装置上，由行走装置带动着木箱移动，在木箱后方设有垃圾槽，用于装鸟儿的筑巢材料，在垃圾槽与亚克力板之间设有两个相同的第一合页，亚克力板在第一合页上旋转来盖住垃圾槽，使得垃圾槽中的筑巢材料不会随意掉落，亚克力板上设有门把手锁，当亚克力板盖上垃圾槽时，由门把手锁将亚克力板锁在垃圾槽上，木箱上设有机械臂、第二GPS模块、第二GPRS模块、第四高清摄像头、第二控制器，机械臂用于夹取接触网上的鸟窝材料，机械臂上安装有第三高清摄像头，用于引导机械臂将鸟儿的筑巢材料抓取放进垃圾槽中，在机械臂上涂有绝缘油漆，防止机械臂对接触网造成短路，第二GPRS模块用于接收鸟窝检测装置发送来的鸟窝信息，第二GPS模块作为行走装置的导航仪器，第四高清摄像头用于引导行走装置前进，行走装置用于带动木箱移动到鸟窝所在的位置，第二控制器接收处理第三高清摄像头、第四高清摄像头检测到的图像信息，并处理第二GPRS模块接收到的信息，控制行走装置移动到鸟窝所在的位置。

本发明的第三高清摄像头、第四高清摄像头将采集到的图像信息发送给第二控制器，第二控制器对第三高清摄像头采集到的图像进行处理，采用色彩空间转换法将鸟窝与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，识别出鸟窝，并控制机械臂伸到鸟窝处将鸟窝材料抓取放到垃圾槽中，第二控制器对第四高清摄像头采集到的图像进行处理，采用色彩空间转换法将鸟窝与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，识别出钢轨、支柱所在位置，控制行走装置沿着钢轨边上行走，到达鸟窝最近的一根支柱下方时，机械臂夹住支柱，使行走装置立起来沿着支柱向上爬，一直到鸟窝所在位置。

本发明的行走装置包括驱动装置、行走架、爬杆装置，驱动装置安装在行走架下方，爬杆装置设置在行走架上，驱动装置沿着轨道旁边行驶，将鸟窝摘除装置运动至鸟窝最近的支柱下方，接着第二控制器控制机械臂将鸟窝摘除装置竖起来，爬杆装置在支柱的棱角上往上滑动，使鸟窝摘除装置到达鸟窝所在位置，当鸟窝处于接触网的硬横梁上时，爬杆装置爬上支柱后，又在机械臂的辅助下在接触网的硬横梁上行走，一直到达鸟窝所在位置。

本发明的爬杆装置包括第一木板、第二木板、第二合页、第二伸缩电机、马达、橡胶轮、第二压力传感器，由第一木板、第二木板、第二合页组合成凹槽安装在行走架中，采用三个相同的第二合页连接在第一木板、第二木板之间，在第一木板、第二木板两边分别设有两个相同的第二伸缩电机，由第二伸缩电机来控制第一木板和第二木板之间的开合，第一木板、第二木板形成的凹槽中均匀安装有马达、橡胶轮、第二压力传感器，当第二伸缩电机将第一木板、第二木板折叠起来夹紧支柱后，马达带动橡胶轮转动，使得这个爬杆装置在支柱上滑动，第二压力传感器安装在橡胶轮上，用于检测橡胶轮与支柱之间的压力，当橡胶轮与支柱之间的压力达到预设值时，第二伸缩电机停止工作，当橡胶轮与支柱之间的压力超出预设值时，第二伸缩电机调节第一木板、第二木板之间的夹角，使橡胶轮能在支柱上滚动。

本发明的驱动装置包括驱动轮、第二步进电机、取力器、变速箱、前差速器、前轮轴、传动轴、随动轮、后驱动轴、后差速器、后轮轴，采用两个相同的驱动轮连接在前轮轴的两端，前轮轴上设有第二步进电机、取力器、变速箱、前差速器，由第二步进电机向取力器传动，变速箱用于改变驱动轮的运行速度，前差速器用于改变驱动轮和随动轮的转速，使驱动轮和随动轮能协调转动，采用两个相同的随动轮安装在后轮轴的两端，后驱动轴和后差速器设置在后轮轴上，传动轴连接在取力器和后驱动轴之间，由取力器向传动轴传动，传动轴向后驱动轴传动，后驱动轴带动后轮轴转动，使得随动轮跟着转动，后差速器用于改变随动轮的转速。

由于本发明采用鸟窝检测装置沿着铁道线路飞行来探测接触网上的鸟窝和异物，由鸟窝摘除装置前往摘除的结构，从而可以得到以下有益效果：

1.当鸟窝检测装置检测到接触网的硬横梁、支柱等处有鸟窝存在时，鸟窝检测装置向鸟窝摘除装置发送地理位置信息和鸟窝存在的信息，接着鸟窝摘除装置即前往鸟窝所在处，沿着支柱爬到鸟窝所在处，并将鸟窝摘除。

2.当鸟窝检测装置检测到接触网的承力索、接触线、吊弦上有其他异物时，立即向有关部门发送当前所在位置和异物的图像信息，提醒工作人员前往摘除。

附图说明

图1为本发明一种铁路接触网鸟窝摘除装置中鸟窝检测装置的结构示意图；

图2为本发明一种铁路接触网鸟窝摘除装置中受电杆的结构示意图；

图3为本发明一种铁路接触网鸟窝摘除装置中鸟窝摘除装置的结构示意图；

图4为本发明一种铁路接触网鸟窝摘除装置中行走装置的结构示意图；

图5为本发明一种铁路接触网鸟窝摘除装置中爬杆装置的结构示意图；

图6为本发明一种铁路接触网鸟窝摘除装置中驱动装置的结构示意图；

图7为本发明一种铁路接触网鸟窝摘除装置的工作原理图。

主要元件符号说明。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1至7，所示为本发明中的一种铁路接触网鸟窝摘除装置，包括鸟窝检测装置1、鸟窝摘除装置2。

如图1、图3所示，所述的鸟窝检测装置1沿着铁道线路飞行来探测接触网上的鸟窝和异物，鸟窝检测装置1上的受电杆12接触接触网的回流线后，采用变压器9对回流线上的电压进行降压处理，并为蓄电池10充电，供电分区通电时，由变压器9输出的电能为鸟窝检测装置1供电，当其中一个供电分区没有通电时，由蓄电池10中的电能向鸟窝检测装置1供电，使鸟窝检测装置1能续航检测整条铁道线上的接触网，当接触网的硬横梁、支柱等处有鸟窝存在时，鸟窝检测装置1向鸟窝摘除装置2发送地理位置信息和鸟窝存在的信息，接着鸟窝摘除装置2即前往鸟窝所在处的支柱下方，鸟窝摘除装置2的爬杆装置37沿着支柱爬到鸟窝所在处，通过机械臂27将鸟窝摘除，并将筑巢材料放进鸟窝摘除装置2的垃圾槽23中携带到地面，当鸟窝检测装置1检测到接触网的承力索、接触线、吊弦上有其他异物时，立即向有关部门发送当前所在位置和异物的图像信息，提醒工作人员前往摘除。

如图1所示，所述的鸟窝检测装置1包括机架3、螺旋桨4、无刷电机5、电子调速器6、第一GPS模块7、第一GPRS模块8、变压器9、蓄电池10、第一高清摄像头11、受电杆12、微波雷达13、第一伸缩电机14、第二高清摄像头15、第一控制器16，由机架3、螺旋桨4、无刷电机5、电子调速器6、蓄电池10、第一控制器16组成一个四轴飞行器，采用四个相同的无刷电机5、四个相同的电子调速器6安装在机架3的四个角上，每个无刷电机5的旋转轴上安装一个相同的螺旋桨4，由第一控制器16控制无刷电机5转动，进而带动螺旋桨4转动，使整个四轴飞行器飞起来，由第一控制器16控制电子调速器6的工作来调整每个角上无刷电机5的转速，控制四轴飞行器的前进、后退、启动、停止，在机架3上方安装第一GPS模块7和第一GPRS模块8，第一GPS模块7用于定位当前鸟窝检测装置1检测到鸟窝或异物所在的位置，并将信息传输给第一控制器16，由第一控制器16控制第一GPRS模块8向鸟窝摘除装置2发送鸟窝所在的位置，并向铁路相关部门发送接触网上存在异物的位置，提醒相关工作人员前往摘除，变压器9、蓄电池10、第一控制器16安装在机架3内部，第一高清摄像头11、受电杆12、微波雷达13、第一伸缩电机14、第二高清摄像头15安装在机架3的下方，由受电杆12将接触网的回流线上的电能传输给变压器9，经过变压器9降压处理后为无刷电机5、电子调速器6、第一GPS模块7、第一GPRS模块8、第一高清摄像头11、微波雷达13、第一伸缩电机14、第二高清摄像头15、第一控制器16供电，同时为蓄电池10充电，在变压器9没有输入电压的时候，由蓄电池10为无刷电机5、电子调速器6、第一GPS模块7、第一GPRS模块8、第一高清摄像头11、微波雷达13、第一伸缩电机14、第二高清摄像头15、第一控制器16供电，供电分区通电时，由变压器9输出的电能为鸟窝检测装置1供电，当其中一个供电分区没有通电时，由蓄电池10中的电能向鸟窝检测装置1供电，使得鸟窝检测装置1一直在续航，第一高清摄像头11用于采集接触网上是否有鸟窝或其他异物存在，第二高清摄像头15用于引导鸟窝检测装置1前进，引导受电杆12接触回流线前进，当鸟窝检测装置1接近支柱时，第一控制器16控制四轴飞行器上升，跨过立柱后，又将受电杆12伸向回流线继续取电，微波雷达13用于探测鸟窝检测装置1距地面高度，通过微波雷达13检测到的距离值来调节鸟窝检测装置1距地面的高度，第一伸缩电机14用于调节受电杆12的高度来接触接触网的回流线。其中：第二高清摄像头15识别到回流线所在的位置后，第一控制器16根据微波雷达13传来的数据信息来调节鸟窝检测装置1距地面的高度，第一控制器16控制第一伸缩电机14将受电杆12伸向回流线，使受电杆12一直接触着回流线向前移动取电。

所述的第一高清摄像头11和第二高清摄像头15采集到的数据均传输给第一控制器16。

由第一控制器16采用几何归一化处理方法对第一高清摄像头11采集到的图像进行预处理，采用色彩空间转换方法将鸟窝或其他异物与其他背景区域区别开来，具体实施时，为了准确的对鸟窝进行识别，可以预先存储标准的鸟窝图像，然后将第一高清摄像头11拍摄的图像处理后与标准鸟窝图像进行比对。此外，可以利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，锁定接触网上鸟窝或其他异物所在位置，并通过第一控制器16控制第一GPRS模块8向鸟窝摘除装置2发送地理位置信息和检测到鸟窝的信息，向铁路有关部门发送该处地理位置信息和接触网上有异物的图像信息，提醒相关工作人员前往处理；由第一控制器16采用几何归一化处理方法对第二高清摄像头15采集到的图像进行预处理，采用色彩空间转换方法将支柱、回流线与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，锁定支柱、回流线所在位置，接着第一控制器16控制鸟窝检测装置1调节高度，再控制第一伸缩电机14将受电杆12接触回流线进行取电，当第一控制器16根据第二高清摄像头15采集到的图像识别出受电杆12偏离回流线时，第一控制器16控制电子调速器6来调整鸟窝摘除装置2向回流线靠近，使受电杆12能接触到回流线，当第一控制器16根据第二高清摄像头15采集到的图像识别出受电杆12快接近支柱时，第一控制器16控制鸟窝检测装置1上升，跨过支柱顶端后又下降，下降到一定高度时，第二高清摄像头15继续识别回流线所在位置，第一控制器16调节鸟窝检测装置1的高度和方向使受电杆12接触回流线。

如图2所示，所述的受电杆12包括导线17、金属铝杆18、绝缘弹簧19、碳滑板20、第一压力传感器21，金属铝杆18的一端连接在第一伸缩电机14的伸缩杆上，由第一伸缩电机14控制金属铝杆18的上升与下降，绝缘弹簧19连接在金属铝杆18的另一端与碳滑板20之间，导线17穿过金属铝杆18连接在变压器9与碳滑板20之间，第一压力传感器21安装在绝缘弹簧19与碳滑板20之间，由碳滑板20与回流线直接接触，将回流线上的电流从碳滑板20上流经导线17后传输给变压器9，由变压器9为鸟窝检测装置1供电，第一压力传感器21用于检测碳滑板20施加在回流线上的力，并将检测到的信息传输给第一控制器16进行分析处理，当第一压力传感器21检测到碳滑板20与回流线之间的距离达到预设值时，第一控制器16控制第一伸缩电机14停止工作，防止碳滑板20施加在回流线上的力太大而影响回流线的性能，同时减少碳滑板20对回流线的摩擦。

如图3所示，所述的鸟窝摘除装置2包括木箱22、垃圾槽23、第一合页24、亚克力板25、门把手锁26、机械臂27、绝缘油漆28、第三高清摄像头29、第二GPS模块30、第二GPRS模块31、第四高清摄像头32、第二控制器33、行走装置34，木箱22固定在行走装置34上，由行走装置34带动着木箱22移动，在木箱22后方设有垃圾槽23，用于装鸟儿的筑巢材料，在垃圾槽23与亚克力板25之间设有两个相同的第一合页24，亚克力板25在第一合页24上旋转来盖住垃圾槽23，使得垃圾槽23中的筑巢材料不会随意掉落，亚克力板25上设有门把手锁26，当亚克力板25盖上垃圾槽23时，由门把手锁26将亚克力板25锁在垃圾槽23上，木箱22上设有机械臂27、第二GPS模块30、第二GPRS模块31、第四高清摄像头32、第二控制器33，机械臂27用于夹取接触网上的鸟窝材料，机械臂27上安装有第三高清摄像头29，用于引导机械臂27将鸟儿的筑巢材料抓取放进垃圾槽23中，鸟窝摘除装置2到达鸟窝所在位置后，由机械臂27将门把手锁26打开，进而将亚克力板25从垃圾槽23上打开，接着机械臂27在第三高清摄像头29的引导下将筑巢材料抓取放进垃圾槽23中，然后机械臂27夹住门把手锁26将亚克力板25盖住垃圾槽23，避免筑巢材料掉落在接触网上造成接触网设备短路或者掉落在接触线上的筑巢材料将受电弓折断，在机械臂27上涂有绝缘油漆28，防止机械臂27对接触网造成短路，第二GPRS模块31用于接收鸟窝检测装置1发送来的鸟窝信息，第二GPS模块30作为行走装置34的导航仪器，第四高清摄像头32用于引导行走装置34前进，行走装置34用于带动木箱22移动到鸟窝所在的位置，第二控制器33接收处理第三高清摄像头29、第四高清摄像头32检测到的图像信息，并处理第二GPRS模块31接收到的信息，控制行走装置34移动到鸟窝所在的位置。

所述的第三高清摄像头29、第四高清摄像头32将采集到的图像信息发送给第二控制器33，第二控制器33对第三高清摄像头29采集到的图像进行处理，采用色彩空间转换法将鸟窝与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，识别出鸟窝，并控制机械臂27伸到鸟窝处将鸟窝材料抓取放到垃圾槽23中，第二控制器33对第四高清摄像头32采集到的图像进行处理，采用色彩空间转换法将鸟窝与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，识别出钢轨、支柱所在位置，控制行走装置34沿着钢轨边上行走，到达鸟窝最近的一根支柱下方时，机械臂27夹住支柱，使行走装置34立起来沿着支柱向上爬，一直到鸟窝所在位置，当鸟窝处于接触网的硬横梁上时，行走装置34爬上支柱后，又在机械臂27的辅助下在接触网的硬横梁上行走，一直到达鸟窝所在位置。

如图4所示，所述的行走装置34包括驱动装置35、行走架36、爬杆装置37，驱动装置35安装在行走架36下方，爬杆装置37设置在行走架36上，驱动装置35在第四高清摄像头32的引导下沿着轨道旁边行驶，将鸟窝摘除装置2运动至鸟窝最近的支柱下方，接着第二控制器33控制机械臂27将鸟窝摘除装置2竖起来，由第三高清摄像头29辅助机械臂27夹住支柱，便于爬杆装置37在支柱的棱角上往上滑动，机械臂27随着爬杆装置37在支柱上的移动而移动，使鸟窝摘除装置2到达鸟窝所在位置，当鸟窝处于接触网的硬横梁上时，爬杆装置37爬上支柱后，又在机械臂27的辅助下在接触网的硬横梁上行走，一直到达鸟窝所在位置。

如图5所示，所述的爬杆装置37包括第一木板38、第二木板39、第二合页40、第二伸缩电机41、马达42、橡胶轮43、第二压力传感器44，由第一木板38、第二木板39、第二合页40组合成凹槽安装在行走架36中，采用三个相同的第二合页40连接在第一木板38、第二木板39之间，便于第一木板38和第二木板39之间调节角度，在第一木板38、第二木板39两边分别设有两个相同的第二伸缩电机41，由第二伸缩电机41来控制第一木板38和第二木板39之间的开合，第一木板38、第二木板39形成的凹槽中均匀安装有马达42、橡胶轮43、第二压力传感器44，当第二伸缩电机41将第一木板38、第二木板39折叠起来夹紧支柱后，马达42带动橡胶轮43转动，使得这个爬杆装置37在支柱上滑动，第二压力传感器44安装在橡胶轮43上，用于检测橡胶轮43与支柱之间的压力，并将检测到的信息发送给第二控制器33，当橡胶轮43与支柱之间的压力达到预设值时，第二控制器33控制第二伸缩电机41停止工作，当橡胶轮43与支柱之间的压力超出预设值时，第二控制器33控制第二伸缩电机41增大第一木板38、第二木板39之间的夹角，当第二压力传感器44未检测到橡胶轮43与支柱之间有压力时，第二控制器33控制第二伸缩电机41减小第一木板38、第二木板39之间的夹角，使橡胶轮43能在支柱上滚动。

如图6所示，所述的驱动装置35包括驱动轮45、第二步进电机46、取力器47、变速箱48、前差速器49、前轮轴50、传动轴51、随动轮52、后驱动轴53、后差速器54、后轮轴55，采用两个相同的驱动轮45连接在前轮轴50的两端，前轮轴50上设有第二步进电机46、取力器47、变速箱48、前差速器49，由第二步进电机46向取力器47传动，变速箱48用于改变驱动轮45的运行速度，前差速器49用于改变驱动轮45和随动轮52的转速，使驱动轮45和随动轮52能协调转动，采用两个相同的随动轮52安装在后轮轴55的两端，后驱动轴53和后差速器54设置在后轮轴55上，传动轴51连接在取力器47和后驱动轴53之间，后差速器54用于改变随动轮52的转速，由第二控制器33对第四高清摄像头32采集到的图像信息进行处理后，控制第二步进电机46带动取力器47转动，取力器47带动前轮轴50转动，使驱动轮45转动，同时取力器47向传动轴51传动，传动轴51向后驱动轴53传动，后驱动轴53带动后轮轴55转动，使得随动轮52跟着转动，使得驱动装置35与轨道之间保持一定的距离运动。

本发明的工作原理与工作过程如下：

如图7所示，由第一控制器16控制无刷电机5转动，进而带动螺旋桨4转动，使整个四轴飞行器飞起来，由第一控制器16控制电子调速器6的工作来调整每个角上无刷电机5的转速，控制四轴飞行器的前进、后退、启动、停止，第一GPS模块7定位当前鸟窝检测装置1检测到鸟窝或异物所在的位置，并将信息传输给第一控制器16，由第一控制器16控制第一GPRS模块8向鸟窝摘除装置2的第二GPRS模块31发送鸟窝所在的位置，并向铁路相关部门发送接触网上存在异物的位置，提醒相关工作人员前往摘除，第一高清摄像头11采集接触网上是否有鸟窝或其他异物存在，并将采集到的图像信息发送给第一控制器16，引导受电杆12接触回流线前进，当鸟窝检测装置1接近支柱时，第一控制器16控制四轴飞行器上升，跨过立柱后，又将受电杆12伸向回流线继续取电，微波雷达13用于探测鸟窝检测装置1距地面高度，通过微波雷达13检测到的距离值来调节鸟窝检测装置1距地面的高度，第一伸缩电机14用于调节受电杆12的高度来接触接触网的回流线，第二高清摄像头15识别到回流线所在的位置后，第一控制器16根据微波雷达13传来的数据信息来调节鸟窝检测装置1距地面的高度，第一控制器16控制第一伸缩电机14将受电杆12伸向回流线，使受电杆12一直接触着回流线向前移动取电，第二GPRS模块31接收到第一GPRS模块8发送来的信息后，第二控制器33对第四高清摄像头32采集到的图像信息进行处理后，控制第二步进电机46带动取力器47转动，取力器47带动前轮轴50转动，使驱动轮45转动，同时取力器47向传动轴51传动，传动轴51向后驱动轴53传动，后驱动轴53带动后轮轴55转动，使得随动轮52跟着转动，使得驱动装置35与轨道之间保持一定的距离运动，由第二GPS模块30为驱动装置35导航，当鸟窝摘除装置2到达鸟窝最近的支柱下方，接着第二控制器33控制机械臂27将鸟窝摘除装置2竖起来，由第三高清摄像头29辅助机械臂27夹住支柱，第二控制器33控制第二伸缩电机41将第一木板38、第二木板39折叠起来夹紧支柱，由第二压力传感器44检测橡胶轮43与支柱之间的压力，并将检测到的信息发送给第二控制器33，当橡胶轮43与支柱之间的压力达到预设值时，第二控制器33控制第二伸缩电机41停止工作，当橡胶轮43与支柱之间的压力超出预设值时，第二控制器33控制第二伸缩电机41增大第一木板38、第二木板39之间的夹角，当第二压力传感器44未检测到橡胶轮43与支柱之间有压力时，第二控制器33控制第二伸缩电机41减小第一木板38、第二木板39之间的夹角，使橡胶轮43能在支柱上滚动，当鸟窝摘除装置2到达鸟窝附近时，第三高清摄像头29引导机械臂27打开亚克力板25，将鸟窝材料抓取放进垃圾槽23中，使鸟窝摘除装置2将鸟窝材料运输至地面。

Claims (10)

1.一种铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：包括鸟窝检测装置和鸟窝摘除装置，采用所述鸟窝检测装置沿着铁道线路飞行来探测接触网上的鸟窝和异物，当所述鸟窝检测装置检测到鸟窝存在时，所述鸟窝检测装置向所述鸟窝摘除装置发送地理位置信息和鸟窝存在的信息，接着所述鸟窝摘除装置即前往鸟窝所在处，沿着支柱爬到鸟窝所在处，并将鸟窝摘除，当所述鸟窝检测装置检测到接触网的承力索、接触线、吊弦上有其他异物时，发送当前所在位置和异物的图像信息，提醒工作人员前往摘除。

2.根据权利要求1所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述鸟窝检测装置包括机架、螺旋桨、无刷电机、电子调速器、第一GPS模块、第一GPRS模块、变压器、蓄电池、第一高清摄像头、受电杆、微波雷达、第一伸缩电机、第二高清摄像头、第一控制器，由机架、螺旋桨、无刷电机、电子调速器、蓄电池、第一控制器组成一个四轴飞行器，采用四个相同的所述无刷电机、四个相同的所述电子调速器安装在机架的四个角上，每个所述无刷电机的旋转轴上安装一个相同的所述螺旋桨，由所述第一控制器控制所述无刷电机转动，进而带动所述螺旋桨转动，使整个四轴飞行器飞起来，由所述第一控制器控制所述电子调速器的工作来调整每个角上所述无刷电机的转速，控制四轴飞行器的前进、后退、启动、停止，在所述机架上方安装所述第一GPS模块和第一GPRS模块，所述第一GPS模块用于定位当前所述鸟窝检测装置检测到鸟窝或异物所在的位置，并将信息传输给所述第一控制器，由所述第一控制器控制所述第一GPRS模块向所述鸟窝摘除装置发送鸟窝所在的位置，并向铁路相关部门发送接触网上存在异物的位置，所述变压器、蓄电池、第一控制器安装在所述机架内部，所述第一高清摄像头、受电杆、微波雷达、第一伸缩电机、第二高清摄像头安装在机架的下方，由受电杆将接触网的回流线上的电能传输给变压器，经过所述变压器降压处理后为所述无刷电机、电子调速器、第一GPS模块、第一GPRS模块、第一高清摄像头、微波雷达、第一伸缩电机、第二高清摄像头、第一控制器供电，同时为所述蓄电池充电，在所述变压器没有输入电压的时候，由所述蓄电池为所述无刷电机、电子调速器、第一GPS模块、第一GPRS模块、第一高清摄像头、微波雷达、第一伸缩电机、第二高清摄像头、第一控制器供电，使得所述鸟窝检测装置一直在续航，所述第一高清摄像头用于采集接触网上是否有鸟窝或其他异物存在，所述第二高清摄像头用于引导所述鸟窝检测装置前进，引导所述受电杆接触回流线前进，当所述鸟窝检测装置接近支柱时，所述第一控制器控制四轴飞行器上升，跨过立柱后，又将所述受电杆伸向回流线继续取电，所述微波雷达用于探测所述鸟窝检测装置距地面高度，通过所述微波雷达检测到的距离值来调节所述鸟窝检测装置距地面的高度，所述第一伸缩电机用于调节所述受电杆的高度来接触接触网的回流线。

3.根据权利要求2所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述的第一高清摄像头和第二高清摄像头采集到的数据均传输给第一控制器，由第一控制器采用几何归一化处理方法对第一高清摄像头采集到的图像进行预处理，采用色彩空间转换方法将鸟窝或其他异物与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，锁定接触网上鸟窝或其他异物所在位置，并通过第一控制器控制第一GPRS模块向鸟窝摘除装置发送地理位置信息和检测到鸟窝的信息。

4.根据权利要求3所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述第一控制器采用几何归一化处理方法对第二高清摄像头采集到的图像进行预处理，采用色彩空间转换方法将支柱、回流线与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，锁定支柱、回流线所在位置，接着第一控制器控制鸟窝检测装置调节高度，再控制第一伸缩电机将受电杆接触回流线进行取电，当第一控制器根据第二高清摄像头采集到的图像识别出受电杆偏离回流线时，第一控制器控制电子调速器来调整鸟窝摘除装置向回流线靠近，使受电杆能接触到回流线，当第一控制器根据第二高清摄像头采集到的图像识别出受电杆快接近支柱时，第一控制器控制鸟窝检测装置上升，跨过支柱顶端后又下降，下降到一定高度时，第二高清摄像头继续识别回流线所在位置，第一控制器调节鸟窝检测装置的高度和方向使受电杆接触回流线。

5.根据权利要求4所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述受电杆包括导线、金属铝杆、绝缘弹簧、碳滑板、第一压力传感器，所述金属铝杆的一端连接在所述第一伸缩电机的伸缩杆上，由所述第一伸缩电机控制所述金属铝杆的上升与下降，所述绝缘弹簧连接在所述金属铝杆的另一端与所述碳滑板之间，所述导线穿过所述金属铝杆连接在所述变压器与所述碳滑板之间，所述第一压力传感器安装在所述绝缘弹簧与所述碳滑板之间，由所述碳滑板与回流线直接接触，将回流线上的电流从所述碳滑板上流经导线后传输给所述变压器，由所述变压器为所述鸟窝检测装置供电，所述第一压力传感器用于检测所述碳滑板施加在回流线上的力，当所述第一压力传感器检测到所述碳滑板与回流线之间的距离达到预设值时，所述第一伸缩电机停止工作。

6.根据权利要求5所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述鸟窝摘除装置包括木箱、垃圾槽、第一合页、亚克力板、门把手锁、机械臂、绝缘油漆、第三高清摄像头、第二GPS模块、第二GPRS模块、第四高清摄像头、第二控制器、行走装置，所述木箱固定在所述行走装置上，由所述行走装置带动着所述木箱移动，在所述木箱后方设有所述垃圾槽，用于装鸟儿的筑巢材料，在所述垃圾槽与所述亚克力板之间设有两个相同的所述第一合页，所述亚克力板在所述第一合页上旋转来盖住所述垃圾槽，使得所述垃圾槽中的筑巢材料不会随意掉落，所述亚克力板上设有所述门把手锁，当所述亚克力板盖上所述垃圾槽时，由所述门把手锁将所述亚克力板锁在所述垃圾槽上，所述木箱上设有所述机械臂、第二GPS模块、第二GPRS模块、第四高清摄像头、第二控制器，所述机械臂用于夹取接触网上的鸟窝材料，所述机械臂上安装有所述第三高清摄像头，用于引导所述机械臂将鸟儿的筑巢材料抓取放进所述垃圾槽中，在所述机械臂上涂有所述绝缘油漆，防止所述机械臂对接触网造成短路，所述第二GPRS模块用于接收所述鸟窝检测装置发送来的鸟窝信息，所述第二GPS模块作为所述行走装置的导航仪器，所述第四高清摄像头用于引导所述行走装置前进，所述行走装置用于带动所述木箱移动到鸟窝所在的位置，所述第二控制器接收处理所述第三高清摄像头、第四高清摄像头检测到的图像信息，并处理所述第二GPRS模块接收到的信息，控制所述行走装置移动到鸟窝所在的位置。

7.根据权利要求6所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述的第三高清摄像头、第四高清摄像头将采集到的图像信息发送给第二控制器，第二控制器对第三高清摄像头采集到的图像进行处理，采用色彩空间转换法将鸟窝与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，识别出鸟窝，并控制机械臂伸到鸟窝处将鸟窝材料抓取放到垃圾槽中，第二控制器对第四高清摄像头采集到的图像进行处理，采用色彩空间转换法将鸟窝与其他背景区域区别开来，利用空域滤波增强方法改善图像的清晰度，采用边缘检测方法来对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取，识别出钢轨、支柱所在位置，控制行走装置沿着钢轨边上行走，到达鸟窝最近的一根支柱下方时，机械臂夹住支柱，使行走装置立起来沿着支柱向上爬，一直到鸟窝所在位置，当鸟窝处于接触网的硬横梁上时，行走装置爬上支柱后，又在机械臂的辅助下在接触网的硬横梁上行走，一直到达鸟窝所在位置。

8.根据权利要求7所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述行走装置包括驱动装置、行走架、爬杆装置，所述驱动装置安装在行走架下方，所述爬杆装置设置在所述行走架上，所述驱动装置沿着轨道旁边行驶，将所述鸟窝摘除装置运动至鸟窝最近的支柱下方，接着所述第二控制器控制所述机械臂将所述鸟窝摘除装置竖起来，所述爬杆装置在支柱的棱角上往上滑动，使所述鸟窝摘除装置到达鸟窝所在位置，当鸟窝处于接触网的硬横梁上时，所述爬杆装置爬上支柱后，又在所述机械臂的辅助下在接触网的硬横梁上行走，一直到达鸟窝所在位置。

9.根据权利要求8所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述爬杆装置包括第一木板、第二木板、第二合页、第二伸缩电机、马达、橡胶轮、第二压力传感器，由所述第一木板、第二木板、第二合页组合成凹槽安装在行走架中，采用三个相同的所述第二合页连接在第一木板、第二木板之间，在所述第一木板、第二木板两边分别设有两个相同的所述第二伸缩电机，由所述第二伸缩电机来控制所述第一木板和所述第二木板之间的开合，所述第一木板、第二木板形成的凹槽中均匀安装有所述马达、橡胶轮、第二压力传感器，当所述第二伸缩电机将第一木板、第二木板折叠起来夹紧支柱后，所述马达带动所述橡胶轮转动，使得这个所述爬杆装置在支柱上滑动，所述第二压力传感器安装在所述橡胶轮上，用于检测所述橡胶轮与支柱之间的压力，当所述橡胶轮与支柱之间的压力达到预设值时，所述第二伸缩电机停止工作，当所述橡胶轮与支柱之间的压力超出预设值时，所述第二伸缩电机调节所述第一木板、第二木板之间的夹角，使所述橡胶轮能在支柱上滚动。

10.根据权利要求9所述的铁路接触网鸟窝摘除装置，其特征在于：所述的驱动装置包括驱动轮、第二步进电机、取力器、变速箱、前差速器、前轮轴、传动轴、随动轮、后驱动轴、后差速器、后轮轴，采用两个相同的驱动轮连接在前轮轴的两端，前轮轴上设有第二步进电机、取力器、变速箱、前差速器，由第二步进电机向取力器传动，变速箱用于改变驱动轮的运行速度，前差速器用于改变驱动轮和随动轮的转速，使驱动轮和随动轮能协调转动，采用两个相同的随动轮安装在后轮轴的两端，后驱动轴和后差速器设置在后轮轴上，传动轴连接在取力器和后驱动轴之间，后差速器用于改变随动轮的转速，由第二控制器对第四高清摄像头采集到的图像信息进行处理后，控制第二步进电机带动取力器转动，取力器带动前轮轴转动，使驱动轮转动，同时取力器向传动轴传动，传动轴向后驱动轴传动，后驱动轴带动后轮轴转动，使得随动轮跟着转动，使得驱动装置与轨道之间保持一定的距离运动。