CN109716057A - 绝缘子检测装置和绝缘子检测方法 - Google Patents

绝缘子检测装置和绝缘子检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种绝缘子检测装置和绝缘子检测方法，能够以简单的结构抑制成本地检测绝缘子。为此，绝缘子检测装置包括单轴扫描型的激光扫描测距仪(2)，其设于车辆的车顶上，至少获取自身到架线的距离和角度；以及运算装置(3)，其包括基于激光扫描测距仪(2)获取的数据检测滑触线(4)的高度和拉出值的架线位置计算部(3a)，其中，运算装置(3)设有基于由激光扫描测距仪(2)获取的数据的数据点数来检测绝缘子的架线周围数据点数统计部(3b)和绝缘子判断处理部(3c)。

Description

绝缘子检测装置和绝缘子检测方法
技术领域
本发明涉及绝缘子检测装置和绝缘子检测方法。
背景技术
作为电气化铁路的设备，主要可举出架线(下称滑触线)和导轨(下称轨道)。它们都是铁路运行中重要的需维护设备。
滑触线在电气化铁路车辆的应用过程中在每次电气化铁路车辆通过时都与集电装置接触。因此滑触线会逐渐磨损，若不更换，最终可能发生断线而引发事故。此外，轨道会因电车的运行而发生弯曲、扭曲、裂纹、磨损等，若任由这些问题发展，则可能引发电气化铁路车辆脱轨等事故。
由于上述原因，迅速掌握滑触线、轨道的由磨损等导致的应注意部位，并且为了对此进行应对而确定滑触线、轨道的应注意部位的位置(例如，在从某地点行驶了多少公里后的位置存在应注意部位等)信息就成了维护管理方面的重要事项。
在对滑触线、轨道等设备进行维护时，使用维护专用车辆、路轨两用车等，在检测结果为检测到了应注意部位时，根据得到该数据时的车辆位置推断应注意部位的位置。
在此，车辆位置可以通过检测设于地上的支承物的位置来掌握，在该情况下，支承物的检测就变得非常重要。在隧道区间和非隧道区间(日文：明かり区間)，支承物形状是不同的，在隧道区间，支承物和架线之间设有用于绝缘的绝缘子。也就是说，在隧道区间，可以通过检测绝缘子来间接地检测支承物。
以往，作为检测绝缘子的技术，已知有一种刚体架线支承绝缘子的检测装置，其在检测车的车顶上部设置激光光源和摄像机，使激光光源以覆盖滑触线、刚体滑触线和绝缘子的宽度产生光束，并利用摄像机拍摄以上述宽度产生光束所得的狭缝像，再进行图像处理，由此来检测绝缘子(例如参照下述专利文献1)。
另一方面，还知道有一种滑触线检测装置，其利用设置于车辆的车顶上的激光扫描测距仪测量滑触线，再利用运算装置基于所得的测量结果来计算滑触线的高度、拉出值等(例如参照下述专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005－147879号公报
专利文献2:日本特开2010－243416号公报
发明内容
这里，以往的绝缘子检测装置存在需要激光光源、高灵敏度相机和运算装置等成本高的问题。
因此，本发明目的在于，提供一种绝缘子检测装置和绝缘子检测方法，能够以简单的结构抑制成本地进行绝缘子的检测。
用于解决上述课题的第1方案的绝缘子检测装置，其特征在于，
该绝缘子检测装置包括：
单轴扫描型的激光扫描测距仪，其设置于车辆的车顶上，并至少获取该激光扫描测距仪自身到架线的距离和角度的数据；以及
运算装置，其包括基于所述激光扫描测距仪所获取的数据来检测架线的高度和拉出值的架线位置计算部，
所述运算装置包括绝缘子检测部，该绝缘子检测部根据所述激光扫描测距仪所获取的数据来求出数据点数，基于所得的所述数据点数来检测绝缘子。
此外，第2方案的绝缘子检测装置，其特征在于，
所述绝缘子检测部包括：
架线周围数据点数统计部，其基于所述架线位置计算部计算出的架线位置数据来确定作为要执行绝缘子检测的区域的绝缘子检测区域，并求出该绝缘子检测区域内的所述数据点数；以及
绝缘子判断处理部，其基于所述数据点数判断有无绝缘子。
此外，第3方案的绝缘子检测装置，其特征在于，
所述绝缘子判断处理部在所述数据点数大于根据规定条扫描线的所述绝缘子检测区域内的数据点数的中值和标准偏差所确定的规定值时，判断为存在绝缘子。
此外，第4方案的绝缘子检测方法，其特征在于，
获取利用设置于车辆的车顶上的激光扫描测距仪获取的该激光扫描测距仪自身到位于所述车辆上方的构造物的距离和角度的数据；
根据所述数据求出数据点数；
基于所得的所述数据点数检测绝缘子。
此外，第5方案的绝缘子检测方法，其特征在于，
基于所述数据确定作为要执行绝缘子检测的区域的绝缘子检测区域；
从该绝缘子检测区域内求出所述数据点数；
基于所述数据点数判断有无绝缘子。
此外，第6方案的绝缘子检测方法，其特征在于，
在所述数据点数大于根据规定条扫描线的所述绝缘子检测区域内的数据点数的中值和标准偏差所确定的规定值时，判断为存在绝缘子。
根据本发明的绝缘子检测装置和绝缘子检测方法，能够以简单的结构抑制成本地进行绝缘子的检测。
附图说明
图1A是示意性地表示本发明的实施例的绝缘子检测装置的应用例的主视图。
图1B是示意性地表示本发明的实施例的绝缘子检测装置的应用例的侧视图。
图2是表示绝缘子的一个例子的立体图。
图3是表示本发明的实施例1的绝缘子检测装置的结构的框图。
图4是表示从正下方观察刚体架线时的例子的说明图。
图5是表示图4所示的绝缘子的检测例的说明图。
图6是表示从正下方观察绝缘子所在部位时的例子的说明图。
图7是表示图6所示的绝缘子的检测例的说明图。
图8是表示本发明的实施例1的绝缘子检测处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的绝缘子检测装置和绝缘子检测方法。
其中，本说明书中用语定义如下。
“拉出值”＝铁路术语，是指导电弓与滑触线接触的位置距导电弓中央的距离。
“扫描线(Line)”＝用激光扫描测距仪(Laser Range Scanner)对枕木方向进行扫描时所得的测量面。例如激光扫描测距仪以25Hz进行测量时，1秒钟所得的扫描线数为25条。
实施例
以下，使用图1A～图8详细说明本发明的实施例的绝缘子检测装置和绝缘子检测方法。
如图1A和图1B所示，本实施例的绝缘子检测装置包括设于车辆1的车顶上的能够对滑触线4进行测量的激光扫描测距仪2和设于车辆1内部的运算装置3。
此外，图2示出了绝缘子的一个例子。在图2中，附图标记5为支承物，附图标记6为绝缘子，附图标记7为支承鞍座(Saddle)，附图标记8为刚体架线。
激光扫描测距仪2绕着与车辆1的行进方向平行的轴线呈放射状投射激光，然后接收其反射光从而测量自身到测量对象物的距离。在本实施例中，激光扫描测距仪2设定为以1080步对图1A和图1B所示的测量范围A(扫描角度270°)进行扫描，由此，角坐标分辨能力ω为0.25°。
运算装置3基于激光扫描测距仪2的测量结果计算滑触线4的高度DH、拉出值DB等。如图3所示，运算装置3包括架线位置计算部3a、架线周围数据点数统计部3b、绝缘子判断处理部3c和存储器3d。
架线位置计算部3a获取激光扫描测距仪2对测量范围A进行扫描所得的数据(角度和距离。下称激光扫描测距仪数据)，基于该激光扫描测距仪数据计算架线位置(高度DH和拉出值DB等)。在此，图1A和图1B中所示的附图标记B为计算架线位置时基于滑触线4的高度方向和水平方向的拉出值在测量范围A内设定的架线检测区域。另外，架线位置的计算采用已知的方法(例如参照上述专利文献2的段落0032～0056等)，此处省略详细说明。
架线周围数据点数统计部3b以架线位置计算部3a求出的架线位置为基准来指定高度、拉出值的范围，从而确定绝缘子检测区域C(参照图2)，并根据架线位置数据统计该绝缘子检测区域C内的激光数据数(下称数据点数)，求出图5和图7所示那样的含刚体架线8在内的斑块的数据点数。该处理对规定条扫描线(例如数千条扫描线)的扫描数据汇总进行。
另外，绝缘子检测区域C通过根据刚体架线8的位置、形状和距棚顶的距离，例如设滑触线4的位置为(0，0)而相对地指定原点(x0，y0)并设定宽度W和高度H来确定。另外，x0和宽度W要设定为在绝缘子检测区域C的拉出方向的范围内至少包含绝缘子6，而y0和高度H要设定为使绝缘子检测区域C的上下方向的范围成为从低于滑触线4的位置到高于绝缘子6且低于棚顶的位置为止的范围。
绝缘子判断处理部3c基于架线周围数据点数统计部3b求出的数据点数来检测绝缘子6。即，绝缘子检测区域C内的数据点数有这样的倾向，即，相较于图4和图5所示那样仅存在刚体架线8时(不存在绝缘子6时)在滑触线4的周围所得的数据点数，图6和图7所示那样存在绝缘子6时在滑触线4的周围所得的数据点数变多。绝缘子判断处理部3c利用该倾向来检测绝缘子6。
具体而言，求出规定条扫描线的绝缘子检测区域C内所存在的数据点数的中值m和标准偏差s。设要判断的扫描线为i号扫描线，设i号扫描线的数据点数为Di时，若满足下式(1)，则判断为i号扫描线处存在绝缘子6。
Di＞m+(decision coefficient)×s…(1)
此处，decision coefficient为判断绝缘子所用的系数。
此外，图4和图6中的L表示扫描线。
存储器3d存储各种数据。
接下来，使用图8简要说明本实施例的绝缘子检测装置所进行的处理。
如图8所示，本实施例在进行绝缘子6的检测时，首先收集由激光扫描测距仪2获取的距离数据(步骤S1)，然后由架线位置计算部3a基于收集的距离数据来计算滑触线4的位置(步骤S2)。接着，利用架线周围数据点数统计部3b基于架线位置计算部3a计算出的滑触线4的位置来统计滑触线4周围的数据点数(步骤S3)，然后利用绝缘子判断处理部3c基于统计出的规定条扫描线的数据点数来检测绝缘子6(步骤S4)。
根据这样构成的本实施例的绝缘子检测装置和绝缘子检测方法是基于由使用了单轴扫描型的激光扫描测距仪2的简易装置所得的滑触线4的拉出值和高度来统计该滑触线4周围的数据点数，在该数据点数的值大于其他扫描线的数据点数时判断为该扫描线处存在绝缘子6，由此能够检测绝缘子6并间接地检测支承物5。
此处，以往的方法采用的是照射狭缝激光，然后使用相机测量激光映出的绝缘子部的形状的所谓光切法的思想。但是，该方法需要相机和激光器两部设备，存在成本高且装置结构复杂的问题。
与此相对，在本实施例的绝缘子检测装置和绝缘子检测方法中，只需扫描式激光器(激光扫描测距仪2)一部设备，因此存在能以简单的结构抑制成本地进行绝缘子6的检测这样的优点。此外，还存在能够利用检测绝缘子6所用的激光扫描测距仪2来测量滑触线4的高度这样的优点。
工业上的可利用性
本发明能够应用于绝缘子检测装置和绝缘子检测方法。
附图标记说明
1：车辆；2：激光扫描测距仪；3：运算装置；3a：架线位置计算部；3b：架线周围数据点数统计部；3c：绝缘子判断处理部；3d：存储器；4：滑触线；5：支承物；6：绝缘子；7：支承鞍座；8：刚体架线；A：测量范围；B：检测范围；C：绝缘子检测区域；DB：滑触线的拉出值；DH：滑触线的高度；L：扫描线；H：绝缘子检测区域的高度；W：绝缘子检测区域的宽度。

Claims (6)

1.一种绝缘子检测装置，其特征在于，
该绝缘子检测装置包括：
单轴扫描型的激光扫描测距仪，其设置于车辆的车顶上，并至少获取该激光扫描测距仪自身到架线的距离和角度的数据；以及
运算装置，其包括基于所述激光扫描测距仪所获取的数据来检测架线的高度和拉出值的架线位置计算部，
所述运算装置包括绝缘子检测部，该绝缘子检测部根据所述激光扫描测距仪所获取的数据来求出数据点数，基于所得的所述数据点数来检测绝缘子。
2.根据权利要求1所述的绝缘子检测装置，其特征在于，
所述绝缘子检测部包括：
架线周围数据点数统计部，其基于所述架线位置计算部计算出的架线位置数据来确定作为要执行绝缘子检测的区域的绝缘子检测区域，并求出该绝缘子检测区域内的所述数据点数；以及
绝缘子判断处理部，其基于所述数据点数判断有无绝缘子。
3.根据权利要求2所述的绝缘子检测装置，其特征在于，
所述绝缘子判断处理部在所述数据点数大于根据规定条扫描线的所述绝缘子检测区域内的数据点数的中值和标准偏差所确定的规定值时，判断为存在绝缘子。
4.一种绝缘子检测方法，其特征在于，
获取利用设置于车辆的车顶上的激光扫描测距仪获取的该激光扫描测距仪自身到位于所述车辆上方的构造物的距离和角度的数据；
根据所述数据求出数据点数；
基于所得的所述数据点数检测绝缘子。
5.根据权利要求4所述的绝缘子检测方法，其特征在于，
基于所述数据确定作为要执行绝缘子检测的区域的绝缘子检测区域；
从该绝缘子检测区域内求出所述数据点数；
基于所述数据点数判断有无绝缘子。
6.根据权利要求5所述的绝缘子检测方法，其特征在于，
在所述数据点数大于根据规定条扫描线的所述绝缘子检测区域内的数据点数的中值和标准偏差所确定的规定值时，判断为存在绝缘子。
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