CN112067630A - 一种接触网悬挂装置智能检测系统及方法 - Google Patents

一种接触网悬挂装置智能检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种接触网悬挂装置智能检测系统及方法，其包括检测车，检测车包括底盘，底盘的下端设置有动力机构，底盘的上端设置有有摄像系统，摄像系统包括两个滑动机构，每个滑动机构上均设置有两个摄像机，摄像系统的下端设置有若干激光雷达，底盘上设置有动力系统。采用接触网悬挂装置智能检测系统检测接触网的方法包括以下步骤：检查车利用GPS定位模块进行定位行驶到接触网电杆所在的位置、调整摄像机位置、识别接触网存在的缺陷。本发明能够对高速运行的接触网进行智能检测，避免人工检测，提高自动化，为后期对接触网寿命评估提供技术数据，为操作人员进行维保决策提供依据。

Description

一种接触网悬挂装置智能检测系统及方法
技术领域
本发明涉及铁路接触网维护技术领域，具体涉及一种接触网悬挂装置智能检测系统及方法。
背景技术
接触网是电气化铁路的主要供电设备，也是最容易发生问题的设备之一。为了保证行车安全，必须对接触网定期进行检测和维护，使其处于良好的运营状态。在接触网检测中，站段支线、站场股道等地方由于股道多、距离短、检测车/作业车等调度困难，难以在短时间内有效覆盖该部分接触网的检测。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种智能、操作简单的接触网悬挂装置智能检测系统及方法。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种接触网悬挂装置智能检测系统，其包括检测车，检测车包括底盘，底盘的下端设置有动力机构；底盘上设置有摄像系统，摄像系统包括两个滑动机构，每个滑动机构上均设置有两个摄像机，两个滑动机构沿轨道长度方向分布；
滑动机构包括底座，底座上开设有与轨道垂直的滑槽，滑槽内设置有长条形的滑块，滑块的两侧均设置有沿滑槽长度方向的条形槽；条形槽的两端均设置有主动轮，主动轮的转轴与滑动电机的旋转轴连接，两个主动轮之间设置有若干从动轮；滑槽的两个侧面均设置有滚动槽，主动轮和从动轮均设置在滚动槽内，两个高清摄像机分别设置在滑块的两端，滚动槽内设置有防滑橡胶垫；
底座的下端通过支架设置有安装盒，安装盒内设置有若干激光雷达，若干激光雷达并排安装，且若干激光雷达沿轨道长度方向分布，底盘的中点上设置有GPS定位模块，若干激光雷达的中心线与底盘的中心线重合；
底座通过支杆固定在底盘的中心，摄像机与图像处理模块电连接，动力机构与动力控制模块电连接，滑动电机与拍摄控制模块电连接，激光雷达与测距模块电连接，图像处理模块、动力控制模块、GPS定位模块、测距模块和拍摄控制模块均与处理器电连接，处理器通过无线模块与接触网管理中心的服务器无线连接。
进一步地，摄像机安装在U形支架内，摄像机通过旋转轴铰接在U形支架上，旋转轴的一端与旋转电机的转轴通过联轴器连接，U形支架固定在水平旋转平台上，旋转电机和旋转平台均与拍摄模块电连接。
进一步地，摄像机两侧均设置有LED灯。
进一步地，图像处理模块、动力控制模块、测距模块、拍摄控制模块和处理器均设置在底盘的控制箱内，控制箱上设置有显示屏，显示屏与处理器电连接。
进一步地，动力机构包括设置在底盘下端的两根转轴，两根转轴的两端均设置有绝缘车轮，绝缘车轮通过夹板固定在底盘上，绝缘车轮转动设置在夹板上，转轴通过变速箱与底盘下方的发动机的驱动轴连接，发动机与动力控制模块电连接。
进一步地，安装盒内安装有5个激光雷达。
一种采用接触网悬挂装置智能检测系统检测接触网的方法，其包括以下步骤：
S1：在GIS地图上沿铁路线标记出每根接触网电杆所在位置的坐标；
S2：检查车利用GPS定位模块进行定位，根据GIS地图上标记的坐标，在铁轨上行驶到接触网电杆所在的位置；
S3：以5个激光雷达所在直线建立坐标轴，并将位于中间的一个激光雷达作为坐标原点，分别在坐标轴上标记出5个激光雷达的坐标，每个激光雷达对应一个坐标（-2，-1，0，1，2），坐标轴以检测车的前进方向为正方向；
S4：安装盒内的5个激光雷达分别检测出距离该接触网电杆的距离，得到5个距离值，每个坐标位置上对应一个距离值；
S5：根据最小的距离值Dmin所在位置的坐标a，调整检测车移动距离S=a×Dmin×L，L为相邻两个激光雷达之间的距离；
S6：若S<0，则控制检测车向前移动ǀSǀ；若S≥0，则控制检测车向后移动S；
S7：摄像机拍摄接触网的图片，发送给图像处理模块，图像处理模块对图片进行降噪处理；
S8：根据图片识别出该处接触网存在的缺陷；
S9：无线模块将识别出的缺陷发送给接触网管理中心的服务器，更新该位置接触网的缺陷信息。
本发明的有益效果为：本方案可进行AI拍照，全自动、全天候对每一根接触网电杆进行高清拍照，实现自动化检测。摄像系统由多个相机组成，能全方位的拍摄到接触网的图片，并通过图片识别出接触网上存在的缺陷，及时反馈给接触网管理中心。
滑块可带动摄像机进行移动，使摄像机向着轨道两侧移动，增加摄像机的拍摄范围，确保检测无死角。电机带动主动轮转动，带动主动轮和从动轮在滚动槽内移动，使滑块伸出底座，并能进行两个方向的伸缩，避开摄像机无法拍到的死角。激光雷达通过检查距离每根接触网电杆的距离，来判断检测车的停住的位置是否准确，使得摄像机能准确拍摄到检测区域，便于缺陷识别。
本发明利用GPS进行定位，辅助检测车在轨道上进行自动化监测，同时利用激光雷达对GPS的定位进行修正，避免定位出现误差，导致检测结果不准确。本发明能够对高速运行的接触网进行智能检测，避免人工检测，提高自动化，为后期对接触网寿命评估提供技术数据，为操作人员进行维保决策提供依据。
附图说明
图1为检测车的结构示意图。
图2为滑块的结构图。
图3为摄像机的安装结构图。
图4为底座的结构图。
图5为激光雷达的安装示意图。
其中，1、底盘，2、发动机，3、变速箱，4、转轴，5、绝缘车轮，6、夹板，7、安装盒，8、底座，9、显示屏，10、支杆，11、控制箱，12、旋转平台，13、摄像机，14、激光雷达，15、滑槽，16、滚动槽，17、滑块，18、主动轮，19、从动轮，20、滑动电机，21、U形支架，22、LED灯，23、旋转电机。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1至图5所示，本方案提供的接触网悬挂装置智能检测系统包括检测车，检测车包括底盘1，底盘1的下端设置有动力机构，底盘1上方设置有摄像系统，摄像系统包括两个滑动机构，每个滑动机构上均设置有两个摄像机13，两个滑动机构沿轨道长度方向分布。
滑动机构包括底座8，底座8上开设有与轨道垂直的滑槽15，滑槽15内设置有长条形的滑块17，滑块17的两侧均设置有沿滑槽15长度方向的条形槽；条形槽的两端均设置有主动轮18，主动轮18的转轴与滑动电机20的旋转轴连接，两个主动轮18之间设置有若干从动轮19；滑槽15的两个侧面均设置有滚动槽16，主动轮18和从动轮19均设置在滚动槽16内，每个滑块17上均设置有两个高清摄像机13，两个高清摄像机13分别设置在滑块17两端，滚动槽16内设置有防滑橡胶垫。
底座8的下端通过支架设置有安装盒7，安装盒7内设置有若干激光雷达14，本方案的安装盒7内安装有5个激光雷达14。5个激光雷达14并排安装，且5个激光雷达14沿轨道长度方向分布，底盘1的中点上设置有GPS定位模块，5个激光雷达14连线的中心线与底盘1的中心线重合。
底座8通过支杆10固定在底盘1上，支杆10位于底盘的中心；摄像机13与图像处理模块电连接，动力机构与动力控制模块电连接，滑动电机20与拍摄控制模块电连接，激光雷达14与测距模块电连接，图像处理模块、动力控制模块、GPS定位模块、测距模块和拍摄控制模块均与处理器电连接，处理器通过无线模块与接触网管理中心的服务器无线连接。
摄像机13安装在U形支架21内，摄像机13通过铰接轴铰接在U形支架21上，铰接轴的一端与旋转电机23的旋转轴通过联轴器连接，U形支架21固定在水平旋转平台12上，旋转电机23和旋转平台12均与拍摄模块电连接，摄像机13两侧均设置有LED灯22。旋转电机23和旋转平台12可用于调整摄像机13的角度，同时LED灯22为摄像机13打光，确保拍摄的图片清晰。
图像处理模块、动力控制模块、测距模块、拍摄控制模块和处理器均设置在底盘1的控制箱11内，控制箱11上设置有显示屏9，显示屏9与处理器电连接。
动力机构包括设置在底盘1下端的两根转轴4，两个转轴4的两端均设置有绝缘车轮5，绝缘车轮5通过夹板6固定在底盘1上，绝缘车轮5转动设置在夹板6上，转轴4通过变速箱3与底盘1下方的发动机2的驱动轴连接，发动机2与动力控制模块电连接。
一种采用上述接触网悬挂装置智能检测系统检测接触网的方法，包括以下步骤：
S1：在GIS地图上沿铁路线标记出每根接触网电杆所在位置的坐标；
S2：检查车利用GPS定位模块进行定位，根据GIS地图上标记的坐标，在铁轨上行驶到接触网电杆所在的对应位置；
S3：以5个激光雷达14所在直线建立坐标轴，并将位于中间的一个激光雷达14作为坐标原点，分别在坐标轴上标记出5个激光雷达14的坐标，每个激光雷达14对应一个坐标（-2，-1，0，1，2），坐标轴以检测车的前进方向为正方向；
S4：安装盒7内的5个激光雷达14分别检测出距离该接触网电杆的距离，得到5个距离值，每个坐标位置上对应一个距离值；
S5：根据最小的距离值Dmin所在位置的坐标a，调整检测车移动距离S=a×Dmin×L，L为相邻两个激光雷达之间的距离；
S6：若S<0，则控制检测车向前移动ǀSǀ；若S≥0，则控制检测车向后移动S；
S7：摄像机13拍摄接触网的图片，发送给图像处理模块，图像处理模块对图片进行降噪处理；
S8：根据图片识别出该处接触网存在的缺陷；
S9：无线模块将识别出的缺陷发送给接触网管理中心的服务器，更新该位置接触网的缺陷信息。
本发明的有益效果为：本方案可进行AI拍照，全自动、全天候对每一根接触网电杆进行高清拍照，实现自动化检测。摄像系统由多个相机组成，能有全方位的拍摄到接触网的图片，并通过图片识别出接触网上存在的缺陷，及时反馈给接触网管理中心。
滑块17可带动摄像机13进行移动，使摄像机13向着轨道两侧移动，增加摄像机13的拍摄范围，确保检测无死角。电机带动主动轮18转动，带动主动轮18和从动轮19在滚动槽16内移动，使滑块17伸出底座8，并能进行两个方向的伸缩，避开摄像机13无法拍到的死角。激光雷达14通过检查距离每根接触网电杆的距离，来判断检测车的停住的位置是否准确，使得摄像机13能准确拍摄到检测区域，便于缺陷识别。
本发明利用GPS进行定位，辅助检测车在轨道上进行自动化监测，同时利用激光雷达14对GPS的定位进行修正，避免定位出现误差，导致检测结果不准确。本发明能够对高速运行的接触网进行智能检测，避免人工检测，提高自动化，为后期对接触网寿命评估提供技术数据，为操作人员进行维保决策提供依据。

Claims (7)

1.一种接触网悬挂装置智能检测系统，其特征在于，包括检测车，所述检测车包括底盘（1），所述底盘（1）的下端设置有动力机构；所述底盘（1）上设置有摄像系统，所述摄像系统包括两个滑动机构，每个所述滑动机构上均设置有两个摄像机（13），两个所述滑动机构沿轨道长度方向分布；
所述滑动机构包括底座（8），所述底座（8）上开设有与轨道垂直的滑槽（15），所述滑槽（15）内设置有长条形的滑块（17），所述滑块（17）的两侧均设置有沿滑槽（15）长度方向的条形槽；所述条形槽的两端均设置有主动轮（18），所述主动轮（18）的轴与滑动电机（20）的旋转轴连接，两个所述主动轮（18）之间设置有若干从动轮（19）；所述滑槽（15）的两个侧面均设置有滚动槽（16），所述主动轮（18）和从动轮（19）均设置在滚动槽（16）内，两个所述摄像机（13）分别设置在滑块（17）的两端，所述滚动槽（16）内设置有防滑橡胶垫；
所述底座（8）的下端通过支架设置有安装盒（7），所述安装盒（7）内设置有若干激光雷达（14），若干所述激光雷达（14）并排安装，且若干激光雷达（14）沿轨道长度方向分布，所述底盘（1）的中点上设置有GPS定位模块，若干所述激光雷达（14）的中心线与底盘（1）的中心线重合；
所述底座（8）通过支杆（10）固定在底盘（1）的中心，所述摄像机（13）与图像处理模块电连接，所述动力机构与动力控制模块电连接，所述滑动电机（20）与拍摄控制模块电连接，所述激光雷达（14）与测距模块电连接，所述图像处理模块、动力控制模块、GPS定位模块、测距模块和拍摄控制模块均与处理器电连接，所述处理器通过无线模块与接触网管理中心的服务器无线连接。
2.根据权利要求1所述的接触网悬挂装置智能检测系统，其特征在于，所述摄像机（13）安装在U形支架（21）内，所述摄像机（13）通过铰接轴铰接在U形支架（21）上，所述铰接轴的一端与旋转电机（23）的旋转轴通过联轴器连接，所述U形支架（21）固定在水平旋转平台（12）上，所述旋转电机（23）和旋转平台（12）均与拍摄模块电连接。
3.根据权利要求2所述的接触网悬挂装置智能检测系统，其特征在于，所述摄像机（13）两侧均设置有LED灯（22）。
4.根据权利要求1所述的接触网悬挂装置智能检测系统，其特征在于，所述图像处理模块、动力控制模块、测距模块、拍摄控制模块和处理器均设置在底盘（1）的控制箱（11）内，所述控制箱（11）上设置有显示屏（9），所述显示屏（9）与处理器电连接。
5.根据权利要求1所述的接触网悬挂装置智能检测系统，其特征在于，所述动力机构包括设置在底盘（1）下端的两根转轴（4），两根所述转轴（4）的两端均设置有绝缘车轮（5），所述绝缘车轮（5）通过夹板（6）固定在底盘（1）上，所述绝缘车轮（5）转动设置在夹板（6）上，所述转轴（4）通过变速箱（3）与底盘（1）下方的发动机（2）的驱动轴连接，所述发动机（2）与动力控制模块电连接。
6.根据权利要求1所述的接触网悬挂装置智能检测系统，其特征在于，所述安装盒（7）内安装有5个激光雷达（14）。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述的接触网悬挂装置智能检测系统检测接触网的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在GIS地图上沿铁路线标记出每根接触网电杆所在位置的坐标；
S2：检查车利用GPS定位模块进行定位，根据GIS地图上标记的坐标，在铁轨上行驶到接触网电杆所在的位置；
S3：以5个激光雷达（14）所在直线建立坐标轴，并将位于中间的一个激光雷达（14）作为坐标原点，分别在坐标轴上标记出5个激光雷达（14）的坐标，每个激光雷达（14）对应一个坐标（-2，-1，0，1，2），坐标轴以检测车的前进方向为正方向；
S4：安装盒（7）内的5个激光雷达（14）分别检测出距离该接触网电杆的距离，得到5个距离值，每个坐标位置上对应一个距离值；
S5：根据最小的距离值Dmin所在位置的坐标a，调整检测车移动距离S=a×Dmin×L，L为相邻两个激光雷达（14）之间的距离；
S6：若S<0，则控制检测车向前移动ǀSǀ；若S≥0，则控制检测车向后移动S；
S7：摄像机（13）拍摄接触网的图片，发送给图像处理模块，图像处理模块对图片进行降噪处理；
S8：根据图片识别出该处接触网存在的缺陷；
S9：无线模块将识别出的缺陷发送给接触网管理中心的服务器，更新该位置接触网的缺陷。
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