CN111076750A - 一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置，包括：信息处理模块和一个或多个车顶设备，信息处理模块，其与车顶设备连接，用于在确定当前列车存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓时，接收并检测升弓状态热成像信息，判定是否满足待测线夹定位条件，进一步检测相应的紫外强度信息，基于此，对待测线夹疑似松脱状态进行诊断，并生成相应的表征状态诊断结果的标志信号；车顶设备包括：第一采集模块，其用于在车辆经过待测线夹时获取升弓状态热成像信息；第二采集模块，其用于获取紫外强度信息。本发明引入自动去除干扰机制，改善原有人工巡检方式，提高检测效率。

Description

一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置及方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通领域，尤其是涉及一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置及方法。

背景技术

中国铁路的快速发展和运营品质的需求，对于铁路设备的安全运行提出了更高的要求。为确保高速铁路动车组运营秩序，提高动车组的安全性、可靠性，中国铁路总公司提出了构建高速铁路供电安全检测监测系统，其目的是对高速铁路的牵引供电系统进行全方位、全覆盖的综合检测监测。随着轨道交通运营里程的持续增长以及对于列车安全和智能化水平要求的不断提升，轨道交通智能监测及保障系统装备的市场规模也将持续增长，并推动智能监测相关产业和技术的快速发展。

铁路上的接触网吊弦线夹是连接接触网与悬索的装置，是最重要也是比较薄弱的零部件。该部件常常遭受列车运行过程中弓网带来的冲击力和接触张力，实际运营过程中多次发生松动、脱落等故障，严重时甚至可能造成接触线脱落引发弓网事故。目前，现有的吊弦线夹的检测方法主要有以下两种方式：

(1)人工线路巡检方式。人工巡检分为两种方式：其一，按照一定的周期对所管辖范围内的线路沿着铁路沿线进行步检，主要针对肉眼容易辨识的故障进行处理，例如：吊弦松脱引起的吊弦张力不足等；其二，按照一定的周期对所管辖范围内的线路搭载车梯或检测车检测，主要检测吊弦紧固件紧固情况，防松线是否偏移、脱落等。这两种方式的结合，能够清扫出线夹松脱故障，但这种方式均需要消耗大量的人力物力，同时效率低下。

(2)高清图像人工分析方式。通过铁总规划的4C系统(接触网悬挂状态检测监测装置)获得的高清图片，人工对图片进行比对分析获取吊弦线夹松脱情况。这种方式解决了一些在图片上能够抓拍下来的故障，但对于具有轻微松脱检测的故障存在漏检情况，同时存在人工干预，这样，将会带来主观误差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置，包括：信息处理模块和为运营列车内受电弓对应配置的车顶设备，其中，所述信息处理模块，其与所述车顶设备连接，用于在确定当前列车存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓的情况下，接收并检测当前受电弓对应的升弓状态热成像信息，判定是否满足待测线夹定位条件，进一步检测接收到的相应的紫外强度信息，基于此，对待测线夹当前疑似松脱状态进行诊断，并生成表征该待测线夹状态诊断结果的标志信号；所述车顶设备进一步包括：第一采集模块，其用于在车辆经过待测线夹时获取表征受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间接触关系的所述升弓状态热成像信息；第二采集模块，其紧邻所述第一采集模块，用于获取所述紫外强度信息。

优选地，所述信息处理模块包括松脱故障检测单元，所述松脱故障检测单元执行如下步骤：接收并检测松脱状态检测指令，基于此，确定受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓及其对应的所述车顶设备；从当前所述车顶设备发送的所述升弓状态热成像信息中选取最高温度点；在所述最高温度点对应的温度达到或超过预设的松脱温度检测阈值时，采用图像处理方法，对所述最高温度点对应的位置是否为所述待测线夹进行诊断，其中，在所述最高温度点对应的位置确定为所述待测线夹时，满足待测线夹定位条件。

优选地，所述信息处理模块还包括一个或多个接触状态检测单元，每个所述接触状态检测单元与相应所述车顶设备连接，用于获取所述升弓状态热成像信息，根据所述升弓状态热成像信息，并利用预设的受电弓受流状态模板，对所述受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间是否为接触关系进行诊断，其中，在确定为非接触关系时，生成相应的所述松脱状态检测指令。

优选地，所述松脱故障检测单元，其进一步用于在判断出满足待测线夹定位条件时，将当前所述车顶设备发送的所述紫外强度信息与预设的松脱紫外强度阈值进行对比，判断所述待测线夹是否为疑似松脱状态，其中，若所述紫外强度信息达到或超过所述松脱紫外强度阈值时，则判断所述待测线夹为疑似松脱状态。

优选地，所述信息处理模块还包括线夹检测状态记录单元，所述线夹检测状态记录单元，其用于获取运营线路上每个吊弦线夹的所述标志信号，并记录确定为疑似松脱状态的吊弦线夹的累积次数。

优选地，所述第一采集模块集成于长波红外相机中；所述第二采集模块集成于紫外线传感器中。

优选地，所述第一采集模块和所述第二采集模块内置于车顶外罩内。

另一方面，本发明还提供了一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的方法，所述方法利用如上述所述的装置对接触网吊弦线夹的松脱状态进行检测，所述方法包括如下步骤：步骤一、在车辆经过待测线夹时，第一采集模块获取表征受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间接触关系的升弓状态热成像信息；步骤二、第二采集模块获取紫外强度信息；步骤三、信息处理模块在确定当前列车存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓的情况下，接收并检测当前受电弓对应的所述升弓状态热成像信息，判定是否满足待测线夹定位条件，进一步检测接收到的相应的所述紫外强度信息，基于此，对待测线夹当前疑似松脱状态进行诊断，并生成表征该待测线夹状态诊断结果的标志信号。

优选地，所述步骤三进一步包括：所述信息处理模块中的松脱故障检测单元接收并检测松脱状态检测指令，基于此，确定受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓及其对应的车顶设备；所述松脱故障检测单元从当前所述车顶设备发送的所述升弓状态热成像信息中选取最高温度点；在所述最高温度点对应的温度达到或超过预设的松脱温度检测阈值时，所述松脱故障检测单元采用图像处理方法，对所述最高温度点对应的位置是否为所述待测线夹进行诊断，其中，在所述最高温度点对应的位置确定为所述待测线夹时，满足待测线夹定位条件。

优选地，所述步骤三还包括：所述信息处理模块中的接触状态检测单元获取对应的所述升弓状态热成像信息，根据所述升弓状态热成像信息，并利用预设的受电弓受流状态模板，对所述受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间是否为接触关系进行诊断，其中，在确定为非接触关系时，生成相应的松脱状态检测指令。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明提供一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置及方法。该装置及方法将处于非受流状态下的受电弓对应的车顶设备100采集到的升弓状态热成像(图像)信息，进行最高温度点提取并诊断该点是否满足待测线夹定位条件，进一步利用对相应时刻下的紫外强度信息的检测结果，对待测线夹当前的疑似松脱状态进行判断。这样，不仅通过位置去除非吊弦线夹位置的干扰，还能够通过紫外强度来限制由于干扰与吊弦线夹位置重合的干扰，对吊弦线夹进行精确定位从而对其疑似松脱状态进行检测。另外，本发明除了通过引入上述自动去除干扰机制，同时建立了吊弦线夹数据库，通过记录累积故障次数，大大减少误报率，还改善了原来通过人工巡检的方式进行线夹检测方式，大大提高检测效率。

虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，为并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置的整体结构示意图。

图2为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置的具体结构示意图。

图3为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置中的第一采集模块110的安装环境示意图。

图4为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置中的信息处理模块210的工作流程图。

图5为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置中的信息处理模块210内接触状态检测单元211的工作流程图。

图6为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的方法的步骤图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

铁路上的接触网吊弦线夹是连接接触网与悬索的装置，是最重要也是比较薄弱的零部件。该部件常常遭受列车运行过程中弓网带来的冲击力和接触张力，实际运营过程中多次发生松动、脱落等故障，其严重甚至可能造成接触线脱落引发弓网事故。目前，现有的吊弦线夹的检测方法主要通过上述背景技术中所述的人工线路巡检方法及高清图像人工分析方法。这两种方法均需要消耗大量的人力物力，同时效率低下，其中的人工分析方法虽然能够解决一些在图片上可抓拍下来的故障，但对于具有轻微松脱检测的故障存在漏检情况，同时存在人工干预，这样，将会带来主观误差。

为了克服上述现有技术中的不足，在对线夹松脱现场进行大量分析之后，发现接触网吊弦线夹如果存在松脱电阻会增大，在运营列车有受电弓处于受流状态下，会有大量的热量释放，导致该处温度处于异常状态，并产生燃弧现象，同时会释放紫外线。因此，本实施例提出了一种用于实时检测接触网吊弦线夹松脱的装置及方法。该装置及方法获取受电弓在非受流状态下的热辐射情况进行清晰成像，同时获取准确的图像轮廓信息，通过分析图像中最高温度点是否高于预设的松脱温度检测阈值，并通过对吊弦线夹进行精确定位来分析最高温度点是否为被测线夹，从而判断线夹的松脱状态。同时，通过在受电弓非受流状态下检测到的紫外强度剔除外界环境干扰而带来的误报。进一步的，整个装置安装在运营列车上，可以通过对同一个线夹进行重复分析通过统计标记为疑似松脱状态的次数，进一步确认该线夹松脱故障。

实施例一

图1为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置的整体结构示意图。图2为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置的具体结构示意图。如图1所示，本发明所提出的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置(以下简称“松脱检测装置”)包括一个或多个设置于运营列车车顶部的车顶设备100、和设置于运营列车内的车内设备200。其中，运营列车包含的每个受电弓对应配备一个车顶设备100。如图2所示，车内设备200包括：信息处理模块210和车载电源模块220。每个车顶设备100均与信息处理模块210进行数据和信号的通讯，每个受电弓所对应配备的车顶设备100的结构和功能均一致。车顶设备100用于采集并获取对应受电弓的升弓状况信息和外界环境信息，信息处理模块210用于根据从每个车顶设备100获取到的采集信息，对每个受电弓的升弓状态进行判断，在确定出当前列车存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓的情况下，进一步获取满足非接触关系条件下的受电弓对应的车顶设备100的采集信息，基于此，对当前受电弓随列车运行时所经过的当前待测线夹进行检测，从而对整个运营线路上的所有接触网吊弦线夹的松脱状态进行诊断。

进一步，车载电源模块220为同一列车内的每个车顶设备100、以及信息处理模块210进行供电。其中，车载电源模块220内具备UPS装置(未图示)，使得通过UPS装置为与车载电源模块220连接的设备进行断电保护和电压异常保护。

如图1所示，(a)为运营列车在运行过程中处于非升弓状态(非受流状态)的受电弓，图1中所示的待测线夹为受电弓(a)当前正在进行松脱检测的接触网吊弦线夹。下面通过对当前受电弓所配置的正在进行检测工作的松脱检测装置内的结构和功能进行说明。

如图1所示，车顶设备至少包括第一采集模块110和第二采集模块120。具体地，第一采集模块110设置在运营列车顶端，用于在车辆经过待测线夹时获取表征受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间接触关系的升弓状态热成像信息。第二采集模块120紧邻上述第一采集模块110设置，用于获取第二采集模块120周围的紫外强度信息。车内设备200内的信息处理模块210设置在运营列车(集成于车载处理器201内)内，与每个车顶设备100连接，用于在确定出当前列车存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓的情况下，接收并检测当前受电弓对应的升弓状态热成像信息，根据升弓状态热成像信息，判断是否满足待测线夹定位条件，进一步检测接收到的相应的紫外强度信息，基于此，对待测线夹当前的疑似松脱状态进行判断，并生成表征该待测线夹状态诊断结果的标志信号。

需要说明的是，由于在运营列车实际运行过程中，会发生同一辆列车内的不同受电弓在列车入库出库时的不同时间段或不同路段内交替进行工作的情况、或者处于非受流状态的受电弓发生误升弓的现象，因此，在上述情况发生时，为了保障运营列车能够获得运营过程中所有路段的吊弦线夹的松脱检测结果，需要使得每个受电弓对应配置的车顶设备100能够对其所对应的受电弓进行升弓状态信息的采集，并通过信息处理模块210进行检测，在判断出当前运营列车的所有受电弓中存在处于非受流状态的受电弓时，启动疑似松脱状态判断程序，并获取处于非受流状态的受电弓采集到的当前待测线夹的采集信息，以判断该线夹的疑似松脱状态；在判断出当前运营列车的所有受电弓中不存在受电弓处于受流状态的受电弓时，不启动疑似松脱状态判断程序(参考图4)。进一步，由于对于处于升弓状态(受流状态)的受电弓需要在列车所经过的每个待测线夹进行检测，因此，整个运营线路中的接触网吊弦线夹的检测工作可能是由不同的受电弓所对应的车顶设备100来完成的，利用这种检测受流状态的冗余机制(切换检测)，在上述现象发生时，也能使得信息处理模块210获得关于整条运行线路的所有吊弦线夹的升弓状态热成像信息，从而生成每个吊弦线夹的松脱状态检测指令和相应的标志信号。

另外，再次需要说明的是，目前高铁运营车设备安装位置，已经规划在受电弓下方，当运营列车在高速行驶过程中，若受电弓处于升弓状态，则正在工作的受电弓与接触网接触产生摩擦释放热量，同时，由于硬点原因会造成离线燃弧现象，对吊弦线夹(待测线夹)松脱检测造成严重干扰。因此，对于接触网吊弦线夹的松脱检测所需的热成像数据和紫外强度数据，应来源于在受电弓滑板与接触网处于非接触状态下的受电弓对应的车顶设备100。进一步的说，为了保障运营列车的运行安全，所有加装设备均不能接入到已有信号系统中，因此，对于表征受电弓升降状态的升降弓信号不能通过物理方式直接接入到车载处理器201中，也不能接入本发明实施例中的信息处理模块210中，为了能够解决实时了解受电弓的升降状态，本发明实施例采用对热成像(图像)信息进行图像处理，来判定每个受电弓是否处于受流状态，从而判断出当前受电弓滑板是否与接触网处于非接触状态。

这样，由于本发明通过采集热成像(图像)信息来判断受电弓升弓状态，因此，通过上述非升弓状态下的受电弓对应的车顶设备100所采集的数据对吊弦线夹松脱现象进行检测，还能够排除受电弓滑板与接触网处于接触状态时所产生的燃弧现象对本发明实施例中的吊弦线夹松脱检测结果的产生的干扰。进一步，利用第一采集模块110得到的升弓状态热成像信息来判断是否满足待测线夹定位条件，以排除升弓状态热成像(图像)信息中非吊弦线夹位置的干扰所带来的误判，并且利用第二采集模块120得到实时的紫外强度信息的检测结果，来排除外界干扰与待测吊弦线夹位置重合的干扰，从而对待测线夹的松脱状态进行准确的判断。

实施例二

如图1、图2所示，具体地，在本发明实施例中，第一采集模块110与信息处理模块210连接，用于按照预设的图像采集频率，获取表征当前受电弓滑板与接触网之间的接触关系的升弓状态热成像(图像)信息。进一步，第一采集模块110将该图像信息通过第一传输线缆实时传输至信息处理模块210。第一采集模块110采集位于其视野中的物体热辐射情况，从而得到相应的热成像信息。第一采集模块110安装于紧邻对应受电弓处，使得当前受电弓的滑板与接触网接触时的可视图像位于第一采集模块110的视野中部，从而使得第一采集模块110对当前受电弓的升降弓情况进行实时监测。其中，第一采集模块110采用红外相机、面阵红外相机和面阵温度传感器等设备。第一传输线缆采用以太网线缆。优选地，第一采集模块110集成于长波红外相机内，一般的，长波红外相机的积分时间在8-14ms需要将红外相机倾斜一定的角度(小于15°)，以便能够保证在运营列车高速行驶时，信息处理模块210仍可通过获取到的升弓状态热成像信息得到准确的温度检测结果。

其中，本发明所涉及的图像采集频率为每秒25帧以上，优选地，该频率为每秒50帧，以使得信息处理模块210获得准确的升弓状态热成像信息并满足相应的图像处理速度，从而满足了对接触网吊弦线夹的在线处理速度。

图3为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置中的第一采集模块110的安装环境示意图。如图3所示，在一个实施例中，第一采集模块110对应受电弓的前方，并正对受电弓的滑板方向，并且当前受电弓的滑板与接触网接触时的可视图像位于第一采集模块110的视野中部。

第二采集模块120安装于当前受电弓对应的第一采集模块110处，用于实时采集该模块120周围的紫外线强度，从而获得相应的紫外强度信息。进一步，第二采集模块120将该紫外强度信息通过第二传输线缆实时发送至信息处理模块210中。第二采集模块120采用紫外传感器、紫外相机和紫外光敏管等设备。第二传输线缆采用485线缆。优选地，第二采集模块120集成于紫外线传感器内。在待测接触网吊弦线夹发生松脱时所产生的燃弧现象，使得当前第二采集模块120的采集范围内的紫外强度异常(过高)，这样通过第二采集模块120将当前异常的紫外强度信息发送至信息处理模块210后，用以进行检测。

另外，上述每个车顶设备100还包括车顶外罩130。具体地，每个受电弓所对应的第一采集模块110和第二采集模块120内置于车顶外罩130中。车顶外罩130为精密元器件提供一个密封环境，防止运营列车在高速行驶过程中，使得内部设备受到损坏和干扰。

实施例三

图4为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置中的信息处理模块210的工作流程图。下面结合图1、图2和图4，对信息处理模块210的结构及工作流程进行说明。信息处理模块210是整个松脱检测装置的中枢，用于对通过第一采集模块110和第二采集模块120所采集的信息进行分析和处理，并将处理结果进行保存和记录。如图2所示，信息处理模块210包括：一个或多个接触状态检测单元211、松脱故障检测单元212和线夹检测状态记录单元213。需要说明的是，本发明是实施例中的接触状态检测单元211的配置数量与运营车辆所包含的受电弓的数量一致，也就是说，每个接触状态检测单元211对应一个车顶设备100，并且每个接触状态检测单元211与上述对应的车顶设备100连接。

具体地，接触状态检测单元211与上述对应的车顶设备100中的第一采集模块110连接，用于获取升弓状态热成像信息，根据升弓状态热成像信息，并利用预设的受电弓受流状态模板，对受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间是否为接触关系进行诊断。参考图4，在确定当前受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系时，生成松脱状态检测指令并向松脱故障检测单元212发送，以表示当前接触状态检测单元211对应的受电弓处于非受流状态。在确定受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为接触关系时，生成松脱状态禁止检测指令并向松脱故障检测单元212发送，以表示当前接触状态检测单元211对应的受电弓处于受流状态。

进一步，图5为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置中的信息处理模块210内接触状态检测单元211的工作流程图。参考图5，接触状态检测单元211进一步执行如下步骤。首先，接触状态检测单元211用于获取升弓状态热成像信息。需要说明的是，此处的升弓状态热成像信息是由当前接触状态检测单元211对应的车顶设备100内的第一采集模块110采集的。

然后，接触状态检测单元211用于将当前升弓状态热成像信息进行图像边缘提取处理，得到升弓状态热成像信息中的图像轮廓。具体地，在图像边缘提取处理过程中，接触状态检测单元211将当前的升弓状态热成像(图像)信息先进行RGB分离，同时进行中值滤波、图像增像处理，以凸显检测对象(热成像图片)的轮廓。

接着，接触状态检测单元211用于将上述图像轮廓与预设的受电弓受流状态模板进行轮廓匹配，在匹配结果满足接触关系诊断条件时，则确定受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为接触关系，反之，则为非接触关系。

具体地，为了保证匹配的鲁棒性，接触状态检测单元211采用红外图像边缘匹配方法，将当前的升弓状态热成像(图像)信息对应的图像轮廓与预先构建完成的受电弓受流状态模板，进行连续多次(第一次数)的轮廓匹配，并对每次的匹配结果进行相似度计算，得到针对单次匹配结果的单次匹配度分数。而后，根据多个单次匹配分数，利用预设的接触状态匹配分数阈值和接触状态匹配次数阈值，对是否满足接触关系诊断条件进行判断。进一步，在当前轮廓匹配周期内，若单次匹配度分数中大于或等于预设的接触状态匹配分数阈值，则单次匹配结果满足第一匹配条件；否则，不满足第一匹配条件。更进一步的说，在上述当前轮廓匹配周期内，若单次匹配结果满足第一匹配条件的次数达到或超过预设的接触状态匹配次数阈值，则上述(多次)轮廓匹配结果满足接触关系诊断条件；否则，不满足接触关系诊断条件。其中，上述接触状态匹配次数阈值小于上述第一次数。接触状态匹配次数阈值是针对匹配检测的容错机制设置的参数，以防止连续多次的单次轮廓匹配中出现的偶发性匹配错误。

需要说明的是，上述受电弓受流状态模板是根据第一采集模块110的安装位置处采集到的对应受电弓的滑板与接触网处于接触状态的升弓状态图片，在对该图片进行的轮廓提取、轮廓特征提取等处理后构建的模板。

再次参考图2和图4，松脱故障检测单元212与每个接触状态检测单元211连接，用于接收并检测每个接触状态检测单元211发送松脱状态检测指令或松脱状态禁止检测指令，基于此，在确定出当前运营列车内存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓时，对当前待测线夹的松脱状态进行检测。

首先，松脱故障检测单元212用于接收并检测松脱状态检测指令，基于此，确定存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓，并确定指令发送通道对应的车顶设备100，以判定当前运营列车是否存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓，进一步启动线夹松脱状态检测程序。具体地，松脱故障检测单元212接收每个接触状态检测单元211发送松脱状态检测指令或松脱状态禁止检测指令，在检测出松脱状态检测指令时，确定发送该指令对应的接触状态检测单元211所在的通道，进一步确定出该指令发送通道对应的车顶设备100，并将其作为第一车顶设备100。其中，若接收到一个接触状态检测单元211所在的通道发送的松脱状态检测指令时，将当前接触状态检测单元211对应的车顶设备100，作为第一车顶设备100。若接收到多个接触状态检测单元211所在的通道发送的松脱状态检测指令时，选取相应接触状态检测单元211对应的受电弓序号的最小序号所对应的车顶设备100，作为默认的第一车顶设备100。

进一步，下述松脱故障检测单元212将获取上述选定的第一车顶设备100所采集的当前升弓状态热成像信息和紫外强度信息，来对待测线夹的松脱状态进行检测。这样，便排除了受电弓滑板与接触网处于接触状态时所产生的燃弧现象对本发明实施例中的吊弦线夹松脱检测结果的产生的干扰，使得用于检测接触网吊弦线夹松脱状态所利用的采集信息为处于非受流状态的受电弓采集到的。

然后，松脱故障检测单元212用于接收非受流状态的受电弓采集到的升弓状态热成像信息，根据当前升弓状态热成像信息判定升弓状态热成像信息中的最高温度点是否满足待测线夹定位条件。具体地，松脱故障检测单元212从获取到的当前升弓状态热成像信息中选取最高温度点。更具体地说，松脱故障检测单元212将当前升弓状态热成像(图像)信息进行像素点划分，计算每个像素点的平均温度值，得到每个温度点对应的温度值，并确定出最高温度点所对应的温度值。

接着，松脱故障检测单元212在最高温度点对应的温度达到或超过预设的松脱温度检测阈值时，采用图像处理方法，对最高温度点对应的位置是否为待测线夹进行诊断，其中，在最高温度点对应的位置确定为待测线夹时，满足待测线夹定位条件。其中，待测线夹定位条件需要满足如下两个约束条件：升弓状态热成像信息中的最高温度点对应的温度值达到或超过预设的松脱温度检测阈值；并且升弓状态热成像信息中的最高温度点对应的位置为待测线夹。

具体地，松脱故障检测单元212在检测出最高温度点对应的温度达到或超过预设的松脱温度检测阈值时，将当前已筛选出最高温度点的升弓状态热成像信息进行sobel轮廓提取处理，并利用预设的吊弦线夹特征确定模型，检测该最高温度点是否为待测线夹。其中，吊弦线夹特征确定模型是根据吊弦线夹安装位置图片，并对该图片进行中值滤波、轮廓增强和轮廓特征提取处理后构建而成的。需要说明的是，上述轮廓特征提取结果是根据接触网吊弦线夹位于吊弦悬索与接触网的交叉点的特征得到的，具体约束了穿过最高温度点是位于两条线条(吊弦悬索和接触网)交叉点处。

需要说明的是，在接触网吊弦线夹存在松脱现象时，在运营列车内的受流状态受电弓的摩擦作用下，会释放大量的热量，导致具有松脱现象的待测线夹的温度异常，此时，运营列车内的处于非受流状态下的受电弓对应的车顶设备100采集到该待测线夹的升弓状态热成像(图像)信息，利用预先设定完成的松脱温度检测阈值检测该图像信息的最高点温度是否达到满足温度异常的条件。进一步的，运营列车在室外运行的过程中，由于受到阳光直射、站场灯光以及外部建筑物反射等环境干扰因素的影响，常常造成温度异常，如果不加其他手段，将会造成误判。因此，在判断出满足上述温度异常后，还需要利用吊弦线夹特征确定模型，对升弓状态热成像(图像)信息中的最高温度点是否为吊弦线夹进行诊断，从而通过对吊弦线夹的位置判断来去除非吊弦线夹位置处的温度异常带来的干扰。

其中，接触网吊弦线夹在松脱时，由于受到运营列车内的受流状态受电弓的摩擦作用的影响，所释放大量的热量而导致的异常温度高于上述通常情况下的环境干扰因素所对应的温度，因而，通过设定松脱温度检测阈值，来将上述两种温度进行区分，从而排除环境干扰因素对松脱检测的影响。

另外，松脱故障检测单元212在检测到最高温度点对应的温度未达到预设的松脱温度检测阈值时，判定当前待测线夹为安全状态，并未发生疑似松脱现象。进一步，松脱故障检测单元212检测当前待测线夹为安全状态时，生成相应的安全状态标志信号，并向线夹检测状态记录单元213发送。这样，便排除了上述环境干扰因素对接触网待测线夹松脱检测的影响。

另外，松脱故障检测单元212在最高温度点对应的温度达到或超过预设的松脱温度检测阈值时，采用图像处理方法，对最高温度点对应的位置是否为待测线夹进行诊断，若诊断出最高温度点对应的位置确定不为待测线夹时，不满足待测线夹定位条件。此时，松脱故障检测单元212检测当前待测线夹为安全状态时，生成相应的安全状态标志信号，并向线夹检测状态记录单元213发送。这样，通过对吊弦线夹的位置判断排除了非吊弦线夹位置处的温度异常，对接触网待测线夹松脱检测的影响。

进一步的，松脱故障检测单元212在判断出当前升弓状态热成像信息中的最高温度点对应的位置为待测线夹后，检测接收到的相应的紫外强度信息。此时，松脱故障检测单元212用于在判断出满足待测线夹定位条件时，接收非受流状态的受电弓采集到的当前时刻的紫外强度信息，将当前紫外强度信息与预设的松脱紫外强度阈值进行对比，判断当前待测线夹是否为疑似松脱状态。其中，松脱故障检测单元212与上述每个车顶设备100中的第二采集模块120连接，实时获取非受流状态的受电弓采集到的当前时刻的紫外强度信息。

其中，在一个实施例中，松脱故障检测单元212用于在检测出当前紫外强度信息达到或超过松脱紫外强度阈值时，判断当前待测线夹为疑似松脱状态。此时，松脱故障检测单元212检测到当前待测线夹为疑似松脱状态，生成相应的疑似松脱状态标志信号，并向线夹检测状态记录单元213发送。

在另一个实施例中，松脱故障检测单元212用于在检测出当前紫外强度信息未达到松脱紫外强度阈值时，判断当前待测线夹为安全状态，并未发生疑似松脱现象。此时，松脱故障检测单元212检测到当前待测线夹为完全状态，生成相应的安全状态标志信号，并向线夹检测状态记录单元213发送。

需要说明的是，在接触网吊弦线夹存在松脱现象时，在运营列车内的受流状态受电弓的摩擦作用下，不仅会释放大量的热量，还会造成离线燃弧现象，导致该时刻紫外强度异常，此时，运营列车内的处于非受流状态下的受电弓对应的车顶设备100采集到该待测线夹的紫外强度信息，利用预先设定完成的松脱紫外强度检测阈值检测该时刻的紫外强度是否异常。进一步的，运营列车在室外运行的过程中，由于受到阳光直射、站场灯光以及外部建筑物反射等环境干扰因素的影响，有时会造成环境干扰与线夹位置重合，如果不加其他手段，将会造成误判。因此，在判断出最高温度点满足待测线夹定位条件后，还需要利用松脱紫外强度检测阈值，对当前紫外强度信息进行检测，从而通过第二采集模块120测量的紫外强度来限制由于干扰与吊弦线夹位置重合的干扰。

其中，接触网吊弦线夹在松脱时，由于受到运营列车内的受流状态受电弓的摩擦作用的影响，所造成离线燃弧现象而导致的异常紫外强度高于上述环境干扰因素下的紫外强度，因而，通过设定松脱紫外强度检测阈值，来将上述两种紫外强度进行区分，从而排除外界环境干扰与吊弦线夹位置重合对松脱检测的影响。

再次参考图2和图4，上述信息处理模块210还包括线夹检测状态记录单元213。线夹检测状态记录单元213与上述松脱故障检测单元212连接，用于获取运营线路上每个吊弦线夹的表征状态判断结果的标志信号，并记录确定为疑似松脱状态的吊弦线夹的累积次数。具体地，首先，线夹检测状态记录单元213用于接收从松脱故障检测单元212发送的表征状态判断结果的标志信号。其中，标志信号为上述松脱故障检测单元212发送的针对每个接触网吊弦线夹的安全状态标志信号或疑似松脱状态标志信号。

然后，线夹检测状态记录单元213用于获取车辆位置信息，基于吊弦线夹数据库，根据车辆位置信息及标志信号，记录当前车辆位置下对应的吊弦线夹的松脱状态的累积次数。具体地，线夹检测状态记录单元213与运营列车内的车载定位装置(未图示)进行通讯，在接收到相应的标志信号时，通过车载定位装置获取当前时刻的车辆位置信息，并基于吊弦线夹数据库，记录针对当前车辆位置信息对应的接触网吊弦线夹的松脱状态累积次数。其中，在本发明实施例中，利用上述表示运营车定位数据的车辆位置信息，来区别在整个运营路段内不同的接触网吊弦线夹。

进一步，线夹检测状态记录单元213存储有吊弦线夹数据库。其中，吊弦线夹数据库记录有针对整个运营列车运行路段中经过的每个吊弦线夹的被标记为疑似松脱状态的累积次数。其中的累积次数是通过运营列车多次通过同一路段对同一吊弦线夹进行松脱状态检测得到的。

接着，线夹检测状态记录单元213进一步用于在同一吊弦线夹确定为疑似松脱状态的次数达到或超过预设的严重警告次数阈值时，将该吊弦线夹标记为严重松脱状态，并发出相应的报警指令。其中，报警指令包含有当前严重松脱状态的吊弦线夹对应的车辆位置信息及其该线夹标记为疑似松脱状态的累积次数。这样，便可从报警指令中获得相应的信息，从而及时通知相应路段的检修人员技术进行检修和维护，改善了原来通过人工巡检的方法进行线夹检测方式，大大提高检测效率。

需要说明的是，本发明实施例中的用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置能够通过多次经过整条运行线路所得到的针对每个接触网吊弦线夹的诊断结果，来弥补单次经过该运营线路中对于个别接触网吊弦线夹的偶发性漏检的现象，从而实现了检测整条运营线路中每个吊弦线夹的疑似松脱状态。

实施例四

另一方面，本发明还提出了一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的方法，这种方法利用上述所述的松脱检测装置对接触网吊弦线夹的松脱状态进行检测，其中，本方法所涉及的各个装置、模块和单元等均具备上述松脱检测装置中相应设备的功能。图6为本申请实施例的用于检测接触网吊弦线夹松脱的方法的步骤图。参考图6，下面对该方法的过程进行说明。

在步骤S610中，在车辆经过待测线夹时，每个第一采集模块110获取表征受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间接触关系的升弓状态热成像信息。

在步骤S620中，每个第二采集模块120获取第二采集模块120周围的紫外强度信息。而后，进入到步骤S630中。

(步骤S630)信息处理模块210在确定出当前列车存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓的情况下，接收并检测当前受电弓对应的升弓状态热成像信息，判定升弓状态热成像信息中的最高温度点是否满足待测线夹定位条件，进一步检测接收到的相应的紫外强度信息，基于此，对待测线夹当前的疑似松脱状态进行判断，并生成表征该待测线夹状态诊断结果的标志信号。

其中，信息处理模块210中的松脱故障检测单元212接收并检测松脱状态检测指令，基于此，确定存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓，并确定指令发送通道对应的车顶设备100。而后，松脱故障检测单元212从当前车顶设备100发送的升弓状态热成像信息中选取最高温度点。进一步，松脱故障检测单元212在检测出最高温度点对应的温度达到或超过预设的松脱温度检测阈值时，采用图像处理方法，对最高温度点对应的位置是否为待测线夹进行诊断，其中，在最高温度点对应的位置确定为待测线夹时，满足待测线夹定位条件。

进一步，松脱故障检测单元212进一步在判断出满足待测线夹定位条件时，将当前车顶设备100发送的紫外强度信息与预设的松脱紫外强度阈值进行对比，判断待测线夹是否为疑似松脱状态，其中，若紫外强度信息达到或超过松脱紫外强度阈值时，则判断待测线夹为疑似松脱状态。此时，向信息处理模块210中的线夹检测状态记录单元213发送相应的疑似松脱状态标志信号。

另外，上述信息处理模块210中的每个接触状态检测单元211获取对应的升弓状态热成像信息，根据当前升弓状态热成像信息，并利用预设的受电弓受流状态模板，对受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间是否为接触关系进行诊断，其中，在确定为非接触关系时，生成相应的松脱状态检测指令。具体地，每个接触状态检测单元211获取对应的升弓状态热成像信息；将升弓状态热成像信息进行图像边缘提取处理，得到升弓状态热成像信息中的图像轮廓；进一步将图像轮廓与预设的受电弓受流状态模板进行轮廓匹配，在匹配结果满足接触关系诊断条件时，则确定受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为接触关系，并生成相应的松脱状态禁止检测指令，反之，则为非接触关系，并生成相应的松脱状态检测指令。

本发明提出的一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置及方法，利用线夹松脱时，在受流状态受电弓与接触网的作用下，松脱的接触网吊弦线夹会有大量的热量释放，导致该处温度处于异常状态，同时会产生相应的燃弧现象而导致紫外线强度异常的原理，将处于非受流状态下的受电弓对应的车顶设备100采集到的升弓状态热成像(图像)信息，进行最高温度点提取并诊断该点是否满足待测线夹定位条件，进一步利用对相应时刻下的紫外强度信息的检测结果，对待测线夹当前的疑似松脱状态进行判断。这样，不仅通过位置去除非吊弦线夹位置的干扰，还能够通过紫外强度来限制由于干扰与吊弦线夹位置重合的干扰，对吊弦线夹进行精确定位，从而对其疑似松脱状态进行检测。另外，本发明除了通过引入上述自动去除干扰机制，同时建立了吊弦线夹数据库，通过记录累积故障次数，大大减少误报率，还改善了原来通过人工巡检的方式进行线夹检测方式，大大提高检测效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的装置，包括：信息处理模块和为运营列车内受电弓对应配置的车顶设备，其中，

所述信息处理模块，其与所述车顶设备连接，用于在确定当前列车存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓的情况下，接收并检测当前受电弓对应的升弓状态热成像信息，判定是否满足待测线夹定位条件，进一步检测接收到的相应的紫外强度信息，基于此，对待测线夹当前疑似松脱状态进行诊断，并生成表征该待测线夹状态诊断结果的标志信号；

所述车顶设备进一步包括：

第一采集模块，其用于在车辆经过待测线夹时获取表征受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间接触关系的所述升弓状态热成像信息；

第二采集模块，其紧邻所述第一采集模块，用于获取所述紫外强度信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信息处理模块包括松脱故障检测单元，所述松脱故障检测单元执行如下步骤：

接收并检测松脱状态检测指令，基于此，确定受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓及其对应的所述车顶设备；

从当前所述车顶设备发送的所述升弓状态热成像信息中选取最高温度点；

在所述最高温度点对应的温度达到或超过预设的松脱温度检测阈值时，采用图像处理方法，对所述最高温度点对应的位置是否为所述待测线夹进行诊断，其中，在所述最高温度点对应的位置确定为所述待测线夹时，满足待测线夹定位条件。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信息处理模块还包括一个或多个接触状态检测单元，每个所述接触状态检测单元与相应所述车顶设备连接，用于获取所述升弓状态热成像信息，根据所述升弓状态热成像信息，并利用预设的受电弓受流状态模板，对所述受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间是否为接触关系进行诊断，其中，

在确定为非接触关系时，生成相应的所述松脱状态检测指令。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述松脱故障检测单元，其进一步用于在判断出满足待测线夹定位条件时，将当前所述车顶设备发送的所述紫外强度信息与预设的松脱紫外强度阈值进行对比，判断所述待测线夹是否为疑似松脱状态，其中，

若所述紫外强度信息达到或超过所述松脱紫外强度阈值时，则判断所述待测线夹为疑似松脱状态。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的装置，其特征在于，所述信息处理模块还包括线夹检测状态记录单元，

所述线夹检测状态记录单元，其用于获取运营线路上每个吊弦线夹的所述标志信号，并记录确定为疑似松脱状态的吊弦线夹的累积次数。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一采集模块集成于长波红外相机中；所述第二采集模块集成于紫外线传感器中。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一采集模块和所述第二采集模块内置于车顶外罩内。

8.一种用于检测接触网吊弦线夹松脱的方法，其特征在于，所述方法利用如所述1～7中任一项所述的装置对接触网吊弦线夹的松脱状态进行检测，所述方法包括如下步骤：

步骤一、在车辆经过待测线夹时，第一采集模块获取表征受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间接触关系的升弓状态热成像信息；

步骤二、第二采集模块获取紫外强度信息；

步骤三、信息处理模块在确定当前列车存在受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓的情况下，接收并检测当前受电弓对应的所述升弓状态热成像信息，判定是否满足待测线夹定位条件，进一步检测接收到的相应的所述紫外强度信息，基于此，对待测线夹当前疑似松脱状态进行诊断，并生成表征该待测线夹状态诊断结果的标志信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤三进一步包括：

所述信息处理模块中的松脱故障检测单元接收并检测松脱状态检测指令，基于此，确定受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间为非接触关系的受电弓及其对应的车顶设备；

所述松脱故障检测单元从当前所述车顶设备发送的所述升弓状态热成像信息中选取最高温度点；

在所述最高温度点对应的温度达到或超过预设的松脱温度检测阈值时，所述松脱故障检测单元采用图像处理方法，对所述最高温度点对应的位置是否为所述待测线夹进行诊断，其中，在所述最高温度点对应的位置确定为所述待测线夹时，满足待测线夹定位条件。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤三还包括：

所述信息处理模块中的接触状态检测单元获取对应的所述升弓状态热成像信息，根据所述升弓状态热成像信息，并利用预设的受电弓受流状态模板，对所述受电弓滑板与待测线夹所在接触网之间是否为接触关系进行诊断，其中，在确定为非接触关系时，生成相应的松脱状态检测指令。

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