CN110702019B - 一种确定接触网补偿装置b值的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种确定接触网补偿装置b值的方法，所述补偿装置包括限位管和坠砣串，所述坠砣串上设置有刻度，所述限位管上设置有基准点，所述方法包括：获取图像采集装置采集的包含所述补偿装置的图像；在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置；确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值；根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值。本申请通过采集补偿装置的图像，并在图像中进行识别分析确定b值，不仅比人工判断效率更高，而且相对于几种现有技术中的传感器测距，可以对于不同的天气环境适应性更强，且成本较低，安装相应设备时工艺简单，不存在安全隐患，易于大面积推广使用。

Description

一种确定接触网补偿装置b值的方法及装置

技术领域

本申请涉及图像处理领域，具体涉及一种确定接触网补偿装置b值的方法及装置。

背景技术

接触网补偿装置是自动调节接触线和承力索张力的补偿器及其制动装置的总称，补偿器靠坠砣串的重力使线索的张力保持平衡。当温度变化时，线索的伸缩使坠砣串上升或下降，从而改变补偿装置的a值和b值。其中，坠陀杆耳环孔中心至补偿滑轮下沿的距离为a值；由坠陀串最下面一块坠陀的底面至地面或基础面的距离称为补偿器的b值。当坠砣串升降超出允许范围时，如下降过多使坠砣串底面接触地面或上升过多使坠砣杆耳环孔卡在定滑轮槽中，都会使补偿器失去补偿作用。

接触网的结构以及工作的性能都会影响到电力机车的运行状态，而接触网中的补偿装置的b值能反馈出其具体的线索张力，这个张力的大小会直接影响列车的运行稳定状态。因此，为了保持电气化铁路可以正常运行，要对b值的变化情况进行考量。

现有技术中，接触网补偿装置b值监测方法主要分为人工巡检和测距传感器测量两种。通过人工巡检监测b值，速度慢、随机性大，而且准确率低。而通过测距传感器进行检测，采用在接触网补偿装置坠砣限制架上安装测距传感器探头与反射板的方式对b值进行实时测量。测距传感器常用的有激光测距传感器、红外测距传感器、光栅拉线传感器和超声波测距传感器。

但是，激光测距传感器容易受到天气的影响，例如烟雾、灰尘或雨滴的干扰，并且成本较高。红外测距传感器则容易受到日光或者其他相近波长光源的干扰。光栅拉线传感器在安装时工艺复杂，容易存在安全隐患。超声波测距传感器发射角度较大，低频率远距离测量角度通常在20至30度之间，而高频超声波近距离测量角度通常也有7至8度之间，会收到烟雾、灰尘以及雨滴等的干扰。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种方法，一种确定接触网补偿装置b值的方法，所述补偿装置包括限位杆和坠砣串，所述坠砣串上设置有刻度，所述限位杆上设置有基准点，所述方法包括：获取图像采集装置采集的包含所述补偿装置的图像；在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置；确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值；根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值。

在一个示例中，根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值，具体包括：通过刻度值确定所述基准点在坠砣串中对应的位置，与坠砣串底面与之间的第一距离；通过所述第一距离，以及所述基准点的高度确定b值。

在一个示例中，所述坠砣串包括多个坠砣，在每个所述坠砣上设置有至少一个刻度值。

在一个示例中，针对每个所述坠砣，在预设位置处设置有标识作为各坠砣对应的刻度值；其中，各坠砣的标识按照在坠砣串中的高度依次递增或递减，所述预设位置指的是所述标识距离坠砣底端或顶端的距离。

在一个示例中，确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值，具体包括：确定所述基准点在所述坠砣串中对应的位置点；确定所述位置点与上方或下方最接近的标识之间的第二距离；根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值，具体包括：根据所述第二距离、所述最接近的标识对应的数字、各坠砣的厚度以及预设的中心偏移距离，确定所述位置点距离坠砣串底面的第一距离；其中，所述中心偏移距离指的是，所述标识距离坠砣底端或顶端的距离；通过所述第一距离以及所述基准点的高度确定出b值。

在一个示例中，设所述位置点为P；确定所述位置点与上方或下方最接近的标识之间的第二距离，具体包括：设在所述位置点上方最接近的标识为P_n+1，在所述位置点下方最接近的标识为P_n，P_n与P_n+1之间的像素距离为D，P与P_n之间的像素距离为d，n为大于等于0的正整数，坠砣的厚度为M，所述位置点与P_n之间的第二距离为h₂，则h₂=

*M；根据所述第二距离、所述最接近的标识对应的数字、各坠砣的厚度以及预设的中心偏移距离，确定所述位置点距离坠砣串底面的第一距离，具体包括：设所述标识距离坠砣顶端的距离为N，所述第一距离为h₁，则h₁=h₂+(n+1)*M-N；通过所述第一距离以及所述基准点的高度确定出b值，具体包括：设所述基准点的高度为H，b值为B，则B=H-h₁。

在一个示例中，补偿装置包括多个限位杆，每个限位杆在同一水平面上设置有基准点；确定出所述基准点在所述刻度上对应的刻度值，具体包括：将所述多个限位杆上的多个基准点连线，所述连线在坠砣串上的对应位置即为所述基准点在所述刻度上对应的刻度值。

在一个示例中，限位杆上设置有多个基准点，所述多个基准点沿所述限位杆的长度方向分布；确定出所述基准点在所述刻度上对应的刻度值，具体包括：将基准点连接，将该连线上的预设位置作为该限位杆的基准点，将穿过该基准点并垂直于该连线的直线在坠砣串上的位置，作为所述基准点在所述刻度上对应的刻度值。

在一个示例中，在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置，具体包括：通过预先训练的定位模型，在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置，其中，在训练所述定位模型时，输入为包含有所述基准点和所述刻度的图像，输出为所述基准点和所述刻度在所述图像中的位置。

另一方面，本申请实施例还提供一种确定接触网补偿装置b值的装置，所述补偿装置包括限位杆和坠砣串，所述坠砣串上设置有刻度，所述限位杆上设置有基准点，所述装置包括：获取模块，获取图像采集装置采集的包含所述补偿装置的图像；处理模块，在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置；确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值；根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值。

通过本申请提出标定方式能够带来如下有益效果：

本申请通过采集补偿装置的图像，并在图像中进行识别分析确定b值，不仅比人工判断效率更高，而且相对于几种现有技术中的传感器测距，可以对于不同的天气环境适应性更强，且成本较低，安装相应设备时工艺简单，不存在安全隐患，易于大面积推广使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中一种确定接触网补偿装置b值的方法流程示意图；

图2为本申请实施例中补偿装置的示意图；

图3为本申请实施例中的参数示意图；

图4为本申请实施例中一种确定接触网补偿装置b值的装置模块示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例提供的一种确定接触网补偿装置b值的方法。如图2所示，补偿装置包括限位杆和坠砣串，在坠砣串上设置有刻度，刻度由若干个刻度值组成，在限位杆上设置有基准点。其中，坠砣串通常用于给补偿装置中的线索施加一个重力，而限位杆通常用于对坠砣串进行固定以及限位的作用。

在设置刻度和基准点时，可以是将相应的刻度值和基准点以雕刻的方式设置在坠砣串和限位杆上，也可以是通过贴图、绘画或喷涂等方式设置，在此不做限定。当然，为了便于后续的识别过程，可以使刻度和基准点的颜色相较于坠砣串和限位杆的颜色之间的色度差距较大。

在设置刻度时，可以将坠砣串本身当做类似刻度尺的结构，然后在其上设置相应的刻度值，组成刻度。其中，坠砣串由多个坠砣组成，在每个坠砣上至少设置有一个刻度值，通过刻度值的疏密，来确定刻度的最小丈量单位。刻度设置的越密，后续丈量时的难度越小，但是在设置刻度时也会越难。因此可以根据实际情况对刻度进行设置。

例如，在设置刻度时，可以在每个坠砣的预设位置处设置有该坠砣对应的标识，并将该标识作为该坠砣对应的刻度值，各标识为与坠砣串同轴线，或与限位杆平行的等间距排列。标识可以是a1、a2、a3…或第一、第二、第二…等设置方式，在此不做限定。在设置标识时，为了更加突出的显示，可以将标识设置为由下层背景色和上层数字组成，例如，可以是红底黑字的圆形标识。其中，各坠砣的标识按照该坠砣在坠砣串中的高度依次递增或递减，在此为方便举例说明，以高度从上至下，标识依次递减为例进行举例说明。即，最底层的坠砣的标识的数字最小，在该坠砣之上的坠砣的标识依次递增。另外，预设位置指的是标识距离坠砣底端或顶端的距离。通过在坠砣上设置标识，并将各标识作为刻度，可以在实现刻度的同时，便于整理各坠砣的各项数据，例如，厚度、直径等。

在设置基准点时，可以在限位杆上设置成红底黑十字的标识，并将十字的中心距离地面或基础面的距离作为该基准点的高度。

如图1所示，一种确定接触网补偿装置b值的方法，该方法包括：

S101、获取图像采集装置采集的包含所述补偿装置的图像。

图像采集装置为预先放置的，用于采集包含补偿装置的图像。图像采集装置可以实时采集图像，也可以每隔预设时长采集一次图像，在此不做限定。

图像采集装置可以是物联网相机，物联网相机相较于普通相机更加智能。相机拍摄的图像的分辨率可以是3264×2448，焦距3mm，拍摄视场范围为1000mm×750mm，在图像中每个像素精度约0.3mm。该设置可以适应拍摄的场地以及后续的图像处理。在设置图像采集装置时，需要拍摄到限位杆上的基准点，并且拍摄上下范围约7个的坠砣即可。

S102、在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置。

在获取了图像后，可以通过预先训练的定位模型在图像中确定基准点以及刻度的位置。其中，在训练定位模型时，输入为包含基准点和刻度的图像，输出为基准点以及各刻度值在图像的位置。可以预先采集一些图像作为训练样本，针对图像中的标识和基准点进行深度学习训练，生成定位模型。在定位模型定位了标识和基准点的位置后，采用形态学图像处理，进一步精确提取目标轮廓，并将其中心位置作为最终定位的坐标点。

S103、确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值。

在图像中确定了刻度以及基准点的位置后，可以根据该位置确定出基准点在刻度上对应的刻度值。通过对图像进行图像识别，可以确定出各标识所对应的数字，在此不再赘述。

当图像中的水平方向与实际中的水平方向一致时，在图像的刻度中，与基准点同一水平方向的像素所对应的刻度值，即为基准点在刻度上对应的刻度值。但是实际生活中，很难做到上述水平方向一致。因此可以在限位杆上设置多个基准点，这多个基准点在沿限位杆的长度方向分布。在确定刻度值时，将这多个基准点连线，然后将这个连线上的预设位置处作为该限位杆的基准点。例如，限位杆上设置有两个基准点时，将这两个基准点连线，然后将该连线的中点作为该限位杆的基准点。由于实际生活中限位杆的方向为竖直方向，因此可以将穿过该限位杆的基准点的，且垂直于连线的直线作为实际生活中的水平方向在图像中的方向，该直线在坠砣串上的位置，即可作为该基准点在刻度上对应的刻度值。

另外，在实际生活中，每个补偿装置可能会包含有多个限位杆，此时可以在每个限位杆的同一水平面上分别设置有基准点，然后将这多个基准点连线，即可得到实际生活中的水平方向在图像中的方向。此时该连线在刻度中的位置即为该基准点在刻度上对应的刻度值。

需要说明的是，当刻度是由各坠砣的标识组成的时，基准点在刻度上对应的刻度值即为，基准点在坠砣串中对应的位置所在的坠砣的标识。

S104、根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值。

在确定了基准点对应的刻度值后，即可通过该刻度值以及预设的基准点的高度确定出b值。其中，基准点的高度指的是基准点的中心距离基础面或地面的距离。

具体地，通过刻度值可以确定出该刻度值距离坠砣串底面之间的第一距离。然后由基准点的高度减去该第一距离，即可求出b值。

但是上述情况需要在坠砣串上设置较为密集的刻度值才能保证精准度，在实际生活中较为不便。因此，在选择在每个坠砣上设置标识这一方式时，可以先确定出基准点在坠砣串中对应的坠砣的位置点，然后确定位置点与上方或下方最接近的标识之间的第二距离。最后再根据坠砣的厚度、标识对应的数字以及中心偏移距离，即可确定出第一距离，也就可以求出b值。其中，中心偏移距离指的是标识距离坠砣顶面或底面的距离。

具体地，设上述位置点为P，在位置点上方最接近的标识为P_n+1，在位置点下方最接近的标识为P_n，P_n与P_n+1之间的像素距离为D，P与P_n之间的像素距离为d，n为大于等于0的正整数，坠砣的厚度为M。当然，n也可以为大于等于1或其他数字的正整数，在此仅以n大于等于0进行举例说明，其他情况只需对公式进行相应的改动即可，在此不再赘述。

则位置点与P_n之间的第二距离h₂=

*M，即通过像素距离之间的比值，以及坠砣的厚度，可以计算得到第二距离。

然后设中心偏移距离为N。其中，此处中心偏移距离以标识距离坠砣顶端的距离为例进行解释说明。则第一距离h₁=h₂+(n+1)*M-N。

最后设基准点的高度为H，则b值B=H-h₁。即可求得b值。

如图4所示，本申请实施例还提供一种确定接触网补偿装置b值的装置，所述补偿装置包括限位杆和坠砣串，所述坠砣串上设置有刻度，所述限位杆上设置有基准点，所述装置包括：

获取模块201，获取图像采集装置采集的包含所述补偿装置的图像；

处理模块202，在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置；确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值；根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值。

以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种确定接触网补偿装置b值的方法，所述补偿装置包括限位杆和坠砣串，其特征在于，所述坠砣串上设置有刻度，所述限位杆上设置有基准点；所述坠砣串包括多个坠砣，在每个所述坠砣上设置有至少一个刻度值；针对每个所述坠砣，在预设位置处设置有标识作为各坠砣对应的刻度值，其中，各坠砣的标识按照在坠砣串中的高度依次递增或递减，所述预设位置指的是所述标识距离坠砣底端或顶端的距离；所述方法包括：

获取图像采集装置采集的包含所述补偿装置的图像，图像采集装置为预先放置的；

在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置；

确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值；

根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值；

其中，确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值，包括：

当所述补偿装置包括多个限位杆，每个限位杆在同一水平面上设置有基准点时，将所述多个限位杆上的多个基准点连线，所述连线在坠砣串上的对应位置即为所述基准点在所述刻度上对应的刻度值；

当所述限位杆上设置有多个基准点，所述多个基准点沿所述限位杆的长度方向分布时，将基准点连接，将该连线上的预设位置作为该限位杆的基准点，将穿过该基准点并垂直于该连线的直线在坠砣串上的位置，作为所述基准点在所述刻度上对应的刻度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值，具体包括：

通过刻度值确定所述基准点在坠砣串中对应的位置，与坠砣串底面与之间的第一距离；

通过所述第一距离，以及所述基准点的高度确定b值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值，具体包括：

确定所述基准点在所述坠砣串中对应的位置点；

确定所述位置点与上方或下方最接近的标识之间的第二距离；

根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值，具体包括：

根据所述第二距离、所述最接近的标识对应的数字、各坠砣的厚度以及预设的中心偏移距离，确定所述位置点距离坠砣串底面的第一距离；其中，所述中心偏移距离指的是，所述标识距离坠砣底端或顶端的距离；

通过所述第一距离以及所述基准点的高度确定出b值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设所述位置点为P；

确定所述位置点与上方或下方最接近的标识之间的第二距离，具体包括：

设在所述位置点上方最接近的标识为P_n+1，在所述位置点下方最接近的标识为P_n，P_n与P_n+1之间的像素距离为D，P与P_n之间的像素距离为d，n为大于等于0的正整数，坠砣的厚度为M，所述位置点与P_n之间的第二距离为h₂，则h₂=

*M；

根据所述第二距离、所述最接近的标识对应的数字、各坠砣的厚度以及预设的中心偏移距离，确定所述位置点距离坠砣串底面的第一距离，具体包括：

设所述标识距离坠砣顶端的距离为N，所述第一距离为h₁，则h₁=h₂+(n+1)*M-N；

通过所述第一距离以及所述基准点的高度确定出b值，具体包括：

设所述基准点的高度为H，b值为B，则B=H-h₁。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置，具体包括：

通过预先训练的定位模型，在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置，其中，在训练所述定位模型时，输入为包含有所述基准点和所述刻度的图像，输出为所述基准点和所述刻度在所述图像中的位置。

6.一种确定接触网补偿装置b值的装置，所述补偿装置包括限位杆和坠砣串，其特征在于，所述坠砣串上设置有刻度，所述限位杆上设置有基准点；所述坠砣串包括多个坠砣，在每个所述坠砣上设置有至少一个刻度值；针对每个所述坠砣，在预设位置处设置有标识作为各坠砣对应的刻度值，其中，各坠砣的标识按照在坠砣串中的高度依次递增或递减，所述预设位置指的是所述标识距离坠砣底端或顶端的距离；所述装置包括：

获取模块，获取图像采集装置采集的包含所述补偿装置的图像，图像采集装置为预先放置的；

处理模块，在所述图像中确定所述基准点以及所述刻度的位置；确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值；根据所述刻度值，以及预设的所述基准点的高度，确定b值；

其中，当所述补偿装置包括多个限位杆，每个限位杆在同一水平面上设置有基准点时，确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值，包括：将所述多个限位杆上的多个基准点连线，所述连线在坠砣串上的对应位置即为所述基准点在所述刻度上对应的刻度值；

当所述限位杆上设置有多个基准点，所述多个基准点沿所述限位杆的长度方向分布时，确定所述基准点在所述刻度上对应的刻度值，包括：将基准点连接，将该连线上的预设位置作为该限位杆的基准点，将穿过该基准点并垂直于该连线的直线在坠砣串上的位置，作为所述基准点在所述刻度上对应的刻度值。

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