CN112066921A - 一种新型接触网几何参数标定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型接触网几何参数标定装置，其包括碳滑板、位于碳滑板一侧的水平长板、将碳滑板和水平长板连接在一起的连接组件、可拆卸连接于水平长板上的定位立杆和设于每个定位立杆上的定位元件，所述定位立杆至少四个并沿着水平长板的长度方向均匀分布，多个定位元件同高设置。本发明具有大幅提高接触网几何参数标定时比例尺计算精度的效果。

Description

一种新型接触网几何参数标定装置
技术领域
本发明涉及3C检测标定装置的技术领域，尤其是涉及一种新型接触网几何参数标定装置。
背景技术
车载接触网运行状态检测装置（简称3C检测装置），能够随着动车组或电力机车的运行监测接触网的运行状态，以实现铁路接触网状态的全覆盖、全天候动态检测，是一种检测接触网参数的装置。接触网几何参数是表征接触网所处空间位置特征的一系列参数，主要包含接触线高度、拉出值等。碳滑板指固定在车顶受电弓的弓头上，是一种可拆卸的碳或者粉末合金的导电性滑板，用来从接触网上面取电。
常见的3C检测装置可通过图像识别法等来测量接触网几何参数，为检定3C检测装置自身的精确性，要对3C检测装置进行标定，而标定过程中比例尺的计算方法是检测精度的一项关键因素。
目前对3C检测装置进行标定的一种装置结构形式为：在受电弓碳滑板中心位置和两端相对碳滑板中心对称的位置处安装3个3C检测装置可检测到的定位元件。标定时将碳滑板升降到指定位置后，3C检测装置根据识别到的定位元件位置，确定该高度两相邻定位元件之间的像素数。不断调整碳滑板的高度，由此可得出相应连续两高度的像素数。
在此先做出比例尺定义，比例尺即3C检测装置检测到的两点之间在图像中存在的像素数与实际位置两点之间距离的比例，两点距离单位规定为mm。比例尺分水平比例尺和垂直比例尺两种。
Figure 660946DEST_PATH_IMAGE001
如附图1所示，碳滑板上三个定位元件任意两相邻水平方向距离相等均为x。将 碳滑板依次放置到位置1、位置2、位置3后，3个定位元件在碳滑板移动面上形成一个网格。 规定图示碳滑板长度方向为X轴，碳滑板高度方向为Y轴，原点0如图所示。任意两位置高度 值与定位元件在位置3时到X轴距离相等为y。
Figure 126563DEST_PATH_IMAGE002
如附图1所示,网格中共有12点，规定任意一点命名为点(i,j)。以点32为例介绍 各点命名原则。规定X轴为第一行，碳滑板从X轴升高一个y值后该行定义为第二行，按此规 律依次升高y值后，该行依次命名为第三行、第四行、第i行。规定Y轴为第一列，碳滑板上距 离Y轴为x的定位元件所在列为第二列，依次类推碳滑板上距离上一列为x的定位元件所在 列为第三列、第j列。则网格中第i行与第j列相交的点规定为点(i,j)。
Figure 854347DEST_PATH_IMAGE003
如附图1所示,规定点(i,j)与点（i，j+1）用3C检测装置检测到的像素数为M（i, j）,规定点（i,j）与点（i+1,j）用3C检测装置检测到的像素数为N（i,j）。
下面以点（p，q）所在位置网格为例说明比例尺及接触网几何参数的计算方法，图 示点（p，q）所在网格为点（2,1）、点（2,2）、点（3,1）、点（3,2）形成的矩形网格。该矩形网格中 任一点的水平比例尺Bij=（x/M（i,j）+ x/ M（i+1,j））/2，该矩形网格中任一点的垂直比例 尺为Pij=（y/N（i,j）+ x/ N（i,j+1））/2。由
Figure 202152DEST_PATH_IMAGE003
得出点（p，q）水平方向的像素数为M（p，q）,点 （p，q）垂直方向的像素数为N（p，q）。则点（p，q）拉出值为x'=x- M（p，q）×Bij，点（p，q）导高 值为y'=y+ N（p，q）×Pij。
根据这种方法，可参考的授权公告号为CN104501724B的中国专利，其公开了一种适用于高速动车的接触网几何参数测量与标定方法，包括如下步骤：a1准备9点标定板：利用铝合金型材定制标定板，在标定板的表面上等间距均匀设置九个水泥电阻高温热点，设定九个水泥电阻高温热点的现实坐标(u,v,w)；a2安装9点标定板；a3对安装好的9点标定板成像：在高速动车静止状态下，利用安装在高速动车顶部的红外相机采集此时的9点标定板视频，得出九个水泥电阻高温热点的像素坐标(x',y',w')；a4对红外相机成像的像素坐标(x',y',w')进行矫正，根据矫正后的像素坐标x，y精确算出导高值和拉出值。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：现有技术中比例尺的计算精确度直接取决于网格划分的疏密度。网格划分较稀疏的话，会对图像畸变大的区域产生较大的计算误差。由于现有技术中仅形成9个点，各点之间实际间距较大，不可避免的会造成检测误差超过要求的公差值。
发明内容
本发明的目的是提供一种大幅提高接触网几何参数标定时比例尺计算精度的新型接触网几何参数标定装置。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种新型接触网几何参数标定装置，包括碳滑板、位于碳滑板一侧的水平长板、将碳滑板和水平长板连接在一起的连接组件、可拆卸连接于水平长板上的定位立杆和设于每个定位立杆上的定位元件，所述定位立杆至少四个并沿着水平长板的长度方向均匀分布，多个定位元件同高设置。
通过采用上述技术方案，由于定位元件并排设置为4个或以上时，这样水平方向可以形成至少三个的网络，相比现有技术中的水平方向仅能形成2个网络来说，并且采用这种可拆卸的定位立杆可以较为方便地增加数量，从而较为明显地提高碳滑板比例尺计算的精确度。
本发明进一步设置为：所述定位元件共设有上下两排，每个定位立杆上均设有两个定位元件并且两个定位元件处于同一竖直方向上。
通过采用上述技术方案，3C检测通过对上下两排定位元件进行检测从而形成两组可计算的网络，以提高比例尺垂直方向计算的精确度。
本发明进一步设置为：所述定位立杆的上下两端均伸出水平长板设置，位于同一定位立杆上的两个定位元件分别设于定位立杆的上方和下方。
通过采用上述技术方案，现有技术中，由于定位元件分布较远，定位元件只能从靠近碳滑板的一侧进行测量，然后在碳滑板上下移动的过程中，碳滑板会对定位元件的信号进行一定程度的阻挡，从而影响测量信号的稳定性，而该方案成对的定位元件分别设于定位立杆的上下两侧，这样在对碳滑板进行测量时，3C检测装置从定位元件远离碳滑板的一侧进行测量，定位元件不会受到干扰，信号更加稳定。
本发明进一步设置为：每个所述定位立杆均设于碳滑板和水平长板之间。
通过采用上述技术方案，并且由于现有技术中的每个定位元件间距过大，其只能分别进行单个固定，这种情况下相邻定位元件之间的上下位置难以保证，而该方向通过将定位元件成对设置在定位立杆的两端，能够保证每个定位立杆上的成对的定位元件上下位置更加精准，从而进一步保证了比例尺计算的精度。
本发明进一步设置为：所述定位立杆设有17个。
本发明进一步设置为：所述连接组件包括套设于碳滑板上的内U形板、设于内U形板外侧的外U 形板和螺纹连接于外U形板上的紧固螺栓，所述紧固螺栓的末端与内U形板的侧壁紧贴并将内U形板压紧，所述外U形板与水平长板之间螺纹连接有对两者进行固定的连接螺栓。
通过采用上述技术方案，拧紧连接螺栓将外U形板固定在水平长板上，而后再拧紧紧固螺栓将内U形板压紧并卡在碳滑板上，这样碳滑板与水平长板在上下移动的过程中不会发生相对的晃动，固定稳定。
本发明进一步设置为：所述紧固螺栓共有三组并分别设于外U形板的上部、中部和下部，三组紧固螺栓的末端分别与内U形板的上部、中部和下部紧贴。
通过采用上述技术方案，通过将紧固螺栓分成三组，而后分别从三个位置对内U形板进行压紧，从而增加内U形板的稳定性。
本发明进一步设置为：所述水平长板与外U形板之间设有上部与连接螺栓螺纹连接的垫板，所述外U形板的总高度大于水平长板的总高度，所述外U形板的下部与垫板的下部之间设有连接螺栓并进行连接固定。
通过采用上述技术方案，外U形板的上方通过连接螺栓与垫板和水平长板进行分别的固定，外U形板的下方通过连接螺栓与垫板进行固定，这样外U形板的上下两侧均进行稳定的固定。
本发明进一步设置为：所述定位立杆与水平长板之间螺纹连接有固定螺栓，所述定位立杆的两端均固设有矩形块，矩形块的宽度大于定位立杆的宽度，两个矩形块上下配合并卡在水平长板的上下两侧。
通过采用上述技术方案，通过在定位立杆的两端设置矩形块来卡在水平长板上，从而防止定位立杆在安装时发生偏移。
本发明进一步设置为：所述矩形块靠近碳滑板一侧的开设有安装槽，所述定位元件上连接有连接组件并均从安装槽内穿过，并且每个定位元件的火线与零线均从固定螺栓的头部与水平长板之间穿过。
通过采用上述技术方案，通过将定位元件上的火线与零线安装槽内进行限位，而后由通过固定螺栓拧紧将零线与火线压紧，以保证火线与零线在安装完成之后不会晃动，同时保证了定位元件安装的稳定性。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.本发明通过在碳滑板上连接水平长板，并在水平长板上均匀设置至少4个定位立杆，并在每个定位立杆上均设置定位元件以提高比例尺计算的精确度；
2.本发明通过将定位元件设置成上下两排以保证比例尺在垂直方向测量的精确度；
3.本发明通过将两排定位元件分别设置在定位立杆的上方与下放从而3C检测装置能够从另一个方向对定位元件进行采集，以减少碳滑板对信号的干扰，信号更为稳定。
附图说明
图1是本发明背景技术示意图；
图2是本发明的整体结构示意图；
图3是本发明凸显连接组件的爆炸示意图；
图4是本发明凸显定位立杆的水平长板局部剖视示意图。
图中，1、碳滑板；2、水平长板；3、连接组件；31、外U形板；32、内U形板；33、垫板；34、连接螺栓；35、紧固螺栓；4、定位立杆；41、矩形块；411、安装槽；42、固定螺栓；5、定位元件；51、火线；52、零线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图2和图3，为本发明公开的一种新型接触网几何参数标定装置，包括碳滑板1、水平长板2、连接组件3、定位立杆4和定位元件5。碳滑板1水平设置，碳滑板1整体呈圆弧形并且其两端向下翻折，水平长板2设于碳滑板1的一侧，水平长板2水平设置并且其上表面的高度高于碳滑板1的顶部。连接组件3共有两组并且对称分布于碳滑板1的中部两侧，连接组件3包括外U形板31、内U形板32和垫板33，外U形板31横置并且其上端两端分别向上方和下方竖直翻折，并且其开口处朝向碳滑板1与水平长板2。
垫板33竖直设于水平长板2与外U形板31之间，垫板33呈矩形并且其两侧面分别与水平长板2和外U 形板的翻折部紧贴，外U形板31上部的翻折部与垫板33和水平长板2之间螺纹连接有水平设置的连接螺栓34，外U形板31底部的翻折部位于水平长板2的下方，并且该翻折与与垫板33之间通过连接螺栓34螺纹连接。
这样设置能够比较稳定地将外U形板31固定在水平长板2上，由于外U形板31的整体高度大于水平长板2的高度，这样外U形板31的底部与垫板33之间通过连接螺栓34进行螺纹连接以进一步增强外U形板31的固定稳定性。
内U形板32设于外U星板的内侧，并且内U形板32的宽度大于外U形板31的宽度，内U形板32的内侧壁与碳滑板1的侧壁紧贴从而套在碳滑板1上。
外U形板31上螺纹连接有四个紧固螺栓35，并且两个紧固螺栓35分设于外U形板31的上下两侧，另外两个设于外U形板31的中部。位于上下两侧的紧固螺栓35竖直设置并且其中部与外U形板31螺纹连接，尾部均与内U形板32的外侧壁紧贴；位于中部的两个紧固螺栓35均水平设置并且与外U形板31螺纹连接，尾部同样与内U形板32的外侧壁紧贴，这样分别从三个方向拧紧紧固螺栓35，能够将内U形板32的三个外侧壁分别进行压紧，以防止内U形板32晃动，并且由于碳滑板1的外表面为光滑面，这样能够比较方便地将内U形板32固定在碳滑板1上。
定位立杆4至少4个并沿着水平长板2的长度方向均匀设置，并且定位立杆4优选的数量为17个，位于最外侧的两个定位立杆4分别位于碳滑板1两端的正上方。水平长板2与碳滑板1之间具有间隙并且定位立杆4位于水平长板2和碳滑板1之间，每个定位立杆4呈长条形并且竖直设置，定位立杆4的中点与水平长板2高度的中点位置处于同一高度，定位立杆4的两端分别从水平长板2的上下两侧伸出。
定位元件5共有多对并分别设于多个定位立杆4的两端，并且位于一个定位立杆4上的两个定位元件5分别位于定位立杆4的上方和下方，定位立杆4的横截面为矩形并且定位立杆4的两端均固设有水平设置的矩形块41，矩形块41的宽度大于定位立杆4的宽度，位于一个定位立杆4上的两个矩形块41之间的距离为水平长板2的高度，定位立杆4通过两个矩形块41卡住水平长板2的上下两侧。
由于在实际的安装过程中，由于很难保证碳滑板1与水平长板2处于完全的水平状态，这样将定位立杆4设于水平长板2与碳滑板1之间能够保证定位元件5更加靠近碳滑板1，定位元件5测量的高度更加接近碳滑板1的高度，以保证比例尺计算的精确性。
并且由于现有技术中的每个定位元件5间距过大，其只能分别进行单个固定，这种情况下相邻定位元件5之间的上下位置难以保证，而该方向通过将定位元件5成对设置在定位立杆4的两端，能够保证每个定位立杆4上的成对的定位元件5上下位置更加精准，从而进一步保证了比例尺计算的精度。
现有技术中，由于定位元件5分布较远，定位元件5只能从靠近碳滑板1的一侧进行测量，然后在碳滑板1上下移动的过程中，碳滑板1会对定位元件5的信号进行一定程度的阻挡，从而影响测量信号的稳定性，而该方案成对的定位元件5分别设于定位立杆4的上下两侧，这样在对碳滑板1进行测量时，3C检测装置从定位元件5远离碳滑板1的一侧进行测量，定位元件5不会受到干扰，信号更加稳定。
由于定位元件5并排设置为4个或以上时，这样水平方向可以形成至少三个的网络，相比现有技术中的水平方向仅能形成2个网络来说，其测量精度有较为明显的提高，并且采用这种可拆卸的定位立杆4可以较为方便地增加数量，如在有17个时，能够为现有技术的8倍，从而大大提高了比例尺计算的精度。
参照图3和图4，矩形块41靠近碳滑板1一侧的侧壁上开设有竖直设置的矩形的安装槽411，定位元件5上连接有零线52与火线51并均从安装槽411内穿过，从而防止零线52与火线51移动，每个定位立杆4与水平长板2之间均螺纹连接有两个水平设置的固定螺栓42，两个固定螺栓42上下设置，并且每个定位元件5的火线51与零线52均从固定螺栓42的头部与水平长板2之间穿过，拧紧固定螺栓42将固定螺栓42与水平长板2之间的零线52与火线51压紧，从而防止定位元件5在移动的过程中发生晃动。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：包括碳滑板(1)、位于碳滑板(1)一侧的水平长板(2)、将碳滑板(1)和水平长板(2)连接在一起的连接组件(3)、可拆卸连接于水平长板(2)上的定位立杆(4)和设于每个定位立杆(4)上的定位元件(5)，所述定位立杆(4)至少四个并沿着水平长板(2)的长度方向均匀分布，多个定位元件(5)同高设置。
2.根据权利要求1所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：所述定位元件(5)共设有上下两排，每个定位立杆(4)上均设有两个定位元件(5)并且两个定位元件(5)处于同一竖直方向上。
3.根据权利要求2所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：所述定位立杆(4)的上下两端均伸出水平长板(2)设置，位于同一定位立杆(4)上的两个定位元件(5)分别设于定位立杆(4)的上方和下方。
4.根据权利要求1所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：每个所述定位立杆(4)均设于碳滑板(1)和水平长板(2)之间。
5.根据权利要求1所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：所述定位立杆(4)设有17个。
6.根据权利要求1所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：所述连接组件(3)包括套设于碳滑板(1)上的内U形板(32)、设于内U形板(32)外侧的外U 形板和螺纹连接于外U形板(31)上的紧固螺栓(35)，所述紧固螺栓(35)的末端与内U形板(32)的侧壁紧贴并将内U形板(32)压紧，所述外U形板(31)与水平长板(2)之间螺纹连接有对两者进行固定的连接螺栓(34)。
7.根据权利要求6所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：所述紧固螺栓(35)共有三组并分别设于外U形板(31)的上部、中部和下部，三组紧固螺栓(35)的末端分别与内U形板(32)的上部、中部和下部紧贴。
8.根据权利要求6所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：所述水平长板(2)与外U形板(31)之间设有上部与连接螺栓(34)螺纹连接的垫板(33)，所述外U形板(31)的总高度大于水平长板(2)的总高度，所述外U形板(31)的下部与垫板(33)的下部之间设有连接螺栓(34)并进行连接固定。
9.根据权利要求1所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：所述定位立杆(4)与水平长板(2)之间螺纹连接有固定螺栓(42)，所述定位立杆(4)的两端均固设有矩形块(41)，矩形块(41)的宽度大于定位立杆(4)的宽度，两个矩形块(41)上下配合并卡在水平长板(2)的上下两侧。
10.根据权利要求9所述的一种新型接触网几何参数标定装置，其特征在于：所述矩形块(41)靠近碳滑板(1)一侧的开设有安装槽(411)，所述定位元件(5)上连接有连接组件(3)并均从安装槽(411)内穿过，并且每个定位元件(5)的火线(51)与零线(52)均从固定螺栓(42)的头部与水平长板(2)之间穿过。
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