CN112146590A - 一种受电弓滑板磨耗检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种受电弓滑板磨耗检测方法及系统，包括激光扫描器和受电弓滑板，通过激光扫描器向受电弓滑板纵向发射脉冲激光，并接收反射光，确定发射脉冲激光的第一时间和接收反射光的第二时间，得到发射脉冲激光与接收反射光之间的时间差；再获取激光的速度，并基于时间差，确定激光扫描器与对应的反光位置之间的距离值；计算距离值与标准距离的差值，得到距离偏差值；利用距离偏差值，计算出受电弓滑板上真实位置的凹陷值；变换激光扫描器的扫描角度，确定受电弓滑板上所有真实位置的凹陷值，并根据真实位置排序生成受电弓滑板的表面波动图，用以确定受电弓滑板磨耗程度。本发明有益效果在于，能够实现对受电弓滑板磨耗情况的实时监测。

Description

一种受电弓滑板磨耗检测方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别涉及一种受电弓滑板磨耗检测方法及系统。

背景技术

滑板结构是受电弓滑板的关键部件，在使用过程中会因为与接触网的摩擦而产生磨耗，磨耗的大小以及均匀性直接影响受电性能，达到一定的磨耗，或者磨耗的不均匀性超出标准的范围则需要立即更换。

目前，对于滑板结构的检测主要采用人工检查，通过目力观察碳滑条结构表面的缺陷，通过选取3处磨耗区域最多的点进行测量；也有通过图像的自动检测方法，采用LED或者激光作为补光源，通过高速高清相机拍摄受电弓滑板图片，经过图像分析，得出滑板磨耗。

1、人工巡检耗时、低效、主观性强，采样点数量有限，已不能满足现代轨道交通更快、更准、自动化的检测需求；

2、自动检测则受车速、使用环境、设备分辨率限制，测试误差较大，尚不能满足运营维护的要求。

发明内容

本发明提供一种受电弓滑板磨耗检测方法，用以解决人工检测低效、自动检测不准确的问题，包括：

步骤1：通过激光扫描器向受电弓滑板纵向发射脉冲激光，并接收反射光，确定发射所述脉冲激光的第一时间和接收所述反射光的第二时间；

步骤2：根据所述第一时间和第二时间，确定所述发射脉冲激光与接收反射光之间的时间差；

步骤3：获取所述激光的速度，并基于所述时间差，确定所述激光扫描器与对应的反光位置之间的距离值；

步骤4：根据所述距离值，计算所述距离值与标准距离的差值，得到距离偏差值；

其中，所述标准距离为标准情况下激光扫描器与受电弓滑板上对应的位置之间的距离；

步骤5：根据所述距离偏差值，计算出所述受电弓滑板上真实位置的凹陷值；其中，所述真实位置为反光位置在标准受电弓滑板上对应的位置；

步骤6：变换所述激光扫描器的扫描角度，并重复步骤1～5，确定所述受电弓滑板上所有真实位置的凹陷值，并根据真实位置排序，并生成所述受电弓滑板的表面波动图；

步骤7：根据所述表面波动图，确定所述受电弓滑板磨耗程度。

优选的，所述步骤1，包括：

根据所述激光扫描器，通过向受电弓滑板纵向发射线激光，并确定激光发射时的第一时间；其中，

所述线激光在所照射的位置形成纵向光线；

根据所述纵向光线，确定接收受电弓滑板的反射光，并确定接收反射光时的第二时间。

优选的，所述步骤3，包括：

获取所述脉冲激光的速度，并基于所述时间差，确定所述脉冲激光来回一趟的距离长度；

根据所述距离长度，确定激光扫描器与反光位置之间的距离值；其中，

所述距离值通过下式确定：

其中，D为激光扫描器与反光位置之间的距离值，C为激光传播速度，T₂为激光发射时间，T₁为激光反射时间。

优选的，所述步骤4，包括：

预先设定所述激光扫描器与所述受电弓滑板间的垂直距离，确定所述激光扫描器扫描所述标准受电弓滑板时，每个角度下照射的标准位置与激光扫描器间的距离的标准距离；

根据所述标准距离，通过与当前照射角度进行对应，确定所述照射角度与所述标准距离、所述标准位置的对应关系；

根据所述照射角度与所述标准距离的对应关系，计算所述距离值与所述标准距离之间的差值，确定距离偏差值；其中，

所述标准距离通过下式确定：

其中，H为激光扫描器与受电弓滑板间的垂直距离，θ为激光扫描器照射角度，L为激光扫描器扫描标准受电弓滑板时激光扫描器与反光位置的距离；当激光扫描器照射位置1时，对应的偏转角度为θ₁，此时激光扫描器与位置1对应的标准距离为L₁，而通过激光反射计算得到的激光扫描器与位置1距离值为l₁，则计算出此时位置1的距离偏差值；其中，

所述距离偏差值通过下式确定：

K₁＝l₁-L₁

其中，K₁为所述位置1的距离偏差值。

优选的，所述步骤5，包括：

根据所述激光扫描器照射角度，确定所述激光照射方向与滑板的角度；

根据所述激光照射方向与滑板的角度和所述距离偏差值，计算出标准位置与真实位置的位置偏差；

根据所述位置偏差，确定所述真实位置；

根据所述激光照射方向与滑板的角度，并与所述距离偏差值进行计算，确定所述真实位置的凹陷值；其中，

所述凹陷值通过下式确定：

A＝K×cos α

其中，A为所所述真实位置的凹陷值，K为所述反光位置的距离偏差值，α为所述激光照射方向与凹陷方向之间的角度，所述角度α与所述照射角度θ相等。

优选的，所述步骤7，包括：

步骤1：获取所述表面波动图上的峰值点的坐标，确定波动强度特征：

其中，所述bf_j表示第j个波峰坐标点的坐标值；所述bg_j表示第j个波峰坐标点对应的波谷坐标点的坐标值；所述x_i表示所述表面波动图第i个坐标点的横坐标值；所述y_i表示所述表面波动图第i个坐标点的纵坐标值；所述δ_j表示第j个波峰坐标点到对应的波谷坐标点的曲线坡度系数；i＝1,2,3,4……n；j＝1,2,3,4……m；n表示所述表面波动图的总坐标数；所述m表示波峰坐标点的总坐标数；

步骤2：获取所述受电弓滑板磨耗的影响参数，确定所述所述表面波动图和所述受电弓滑板磨耗程度的转换系数α：

其中，所述M_l表示第l个磨损项的磨损强度；所述t_l表示第l个磨损项的磨损时间；所述P表示预设的固定波动阈值；l＝1,2,3,4……k，所述k表示干扰项的总数；

步骤3：根据所述转换系数α和所述波动强度特征，确定所述受电弓滑板磨耗程度：

其中，当所述MH表示磨损程度百分值；当所述MH≥1时，表示所述受电弓滑板磨耗程度高，不可以继续使用；当所述MH＜1，表示所述受电弓滑板磨耗程度低，可以继续使用。

为达到以上目的，本发明实施例还提供了一种受电弓滑板磨耗检测系统，包括激光扫描器和受电弓滑板，其特征在于，包括：

时间确定模块，用于通过激光扫描器向受电弓滑板纵向发射脉冲激光，并接收反射光，确定发射所述脉冲激光的第一时间和接收所述反射光的第二时间；

时间差确定模块，用于根据所述第一时间和第二时间，确定所述发射脉冲激光与接收反射光之间的时间差；

距离值确定模块，用于获取所述激光的速度，并基于所述时间差，确定所述激光扫描器与对应的反光位置之间的距离值；

距离偏差值确定模块，用于根据所述距离值，计算所述距离值与标准距离的差值，得到距离偏差值；

其中，所述标准距离为标准情况下激光扫描器与受电弓滑板上对应的位置之间的距离；

凹陷值计算模块，用于根据所述距离偏差值，计算出所述受电弓滑板上真实位置的凹陷值；其中，所述真实位置为反光位置在标准受电弓滑板上对应的位置

波动图生成模块，用于变换所述激光扫描器的扫描角度，确定所述受电弓滑板上所有真实位置的凹陷值，并根据真实位置排序生成所述受电弓滑板的表面波动图；

磨耗程度确定模块，用于根据所述表面波动图，确定所述受电弓滑板磨耗程度。

优选的，所述时间确定模块，还包括：

第一时间确定单元，用于根据所述激光扫描器，通过向受电弓滑板纵向发射线激光，并确定激光发射时的第一时间；其中，

所述线激光在所照射的位置形成纵向光线；

第二时间确定单元，用于根据所述纵向光线，确定接收受电弓滑板的反射光，并确定接收反射光时的第二时间。

优选的，所述距离值确定模块，包括：

来回距离确定单元，用于获取所述脉冲激光的速度，并基于所述时间差，确定所述脉冲激光来回一趟的距离长度；

距离值确定单元，用于根据所述距离长度，确定激光扫描器与反光位置之间的距离值；其中，

所述距离值通过下式确定：

其中，D为激光扫描器与反光位置之间的距离值，C为激光传播速度，T₂为激光发射时间，T₁为激光反射时间。

优选的，所述距离偏差值确定模块，包括：

标准距离设定单元，用于预先设定所述激光扫描器与所述受电弓滑板间的垂直距离，确定所述激光扫描器扫描所述标准受电弓滑板时，每个角度下照射的标准位置与激光扫描器间的距离的标准距离；

关系对应单元，用于根据所述标准距离，通过与当前照射角度进行对应，确定所述照射角度与所述标准距离、所述标准位置的对应关系；

距离偏差值确定单元，用于根据所述照射角度与所述标准距离的对应关系，计算所述距离值与所述标准距离之间的差值，确定距离偏差值；其中，

所述标准距离通过下式确定：

其中，H为激光扫描器与受电弓滑板间的垂直距离，θ为激光扫描器照射角度，L为激光扫描器扫描标准受电弓滑板时激光扫描器与反光位置的距离；当激光扫描器照射位置1时，对应的偏转角度为θ₁，此时激光扫描器与位置1对应的标准距离为L₁，而通过激光反射计算得到的激光扫描器与位置1距离值为l₁，则计算出此时位置1的距离偏差值；其中，

所述距离偏差值通过下式确定：

K₁＝l₁-L₁

其中，K₁为所述位置1的距离偏差值。

优选的，所述凹陷值计算模块，包括：

角度确定单元，用于根据所述激光扫描器照射角度，确定所述激光照射方向与滑板的角度；

位置偏差确定单元，用于根据所述激光照射方向与滑板的角度和所述距离偏差值，计算出标准位置与真实位置的位置偏差；

真实位置确定单元，用于根据所述位置偏差，确定所述真实位置；

凹陷值确定单元，用于根据所述激光照射方向与滑板的角度，并与所述距离偏差值进行计算，确定所述真实位置的凹陷值；其中，

所述凹陷值通过下式确定：

A＝K×cos α

其中，A为所所述真实位置的凹陷值，K为所述反光位置的距离偏差值，α为所述激光照射方向与凹陷方向之间的角度，所述角度α与所述照射角度θ相等。

优选的，所述磨耗程度确定模块通过以下步骤确定磨损程度，包括：

步骤1：获取所述表面波动图上的峰值点的坐标，确定波动强度特征：

其中，所述bf_j表示第j个波峰坐标点的坐标值；所述bg_j表示第j个波峰坐标点对应的波谷坐标点的坐标值；所述x_i表示所述表面波动图第i个坐标点的横坐标值；所述y_i表示所述表面波动图第i个坐标点的纵坐标值；所述δ_j表示第j个波峰坐标点到对应的波谷坐标点的曲线坡度系数；i＝1,2,3,4……n；j＝1,2,3,4……m；n表示所述表面波动图的总坐标数；所述m表示波峰坐标点的总坐标数；

步骤2：获取所述受电弓滑板磨耗的影响参数，确定所述所述表面波动图和所述受电弓滑板磨耗程度的转换系数α：

其中，所述M_l表示第l个磨损项的磨损强度；所述t_l表示第l个磨损项的磨损时间；所述P表示预设的固定波动阈值；l＝1,2,3,4……k，所述k表示干扰项的总数；

步骤3：根据所述转换系数α和所述波动强度特征，确定所述受电弓滑板磨耗程度：

其中，当所述MH表示磨损程度值；当所述MH≥1时，表示所述受电弓滑板磨耗程度高，不可以继续使用；当所述MH＜1，表示所述受电弓滑板磨耗程度低，可以继续使用。

本发明有益效果为：通过激光扫描器的实时扫描，能够一直观测滑板磨耗情况，并且由于激光光源稳定，就算是在夜晚也能够对滑板进行扫描观测，激光扫描的另外一个好处就是测量结果非常精确，最终通过表面波动图，计算磨损情况，能够满足检测工作需要。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种受电弓滑板磨耗检测方法流程图；

图2为本发明实施例中一种受电弓滑板磨耗检测系统组成图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明主要针对现有受电弓滑板磨耗检测方法效率低下、检测结果不够准确的问题，提供了一种受电弓滑板磨耗检测方法，包括以下步骤：

步骤1：通过激光扫描器向受电弓滑板纵向发射脉冲激光，并接收反射光，确定发射所述脉冲激光的第一时间和接收所述反射光的第二时间；

步骤2：根据所述第一时间和第二时间，确定所述发射脉冲激光与接收反射光之间的时间差；

步骤3：获取所述激光的速度，并基于所述时间差，确定所述激光扫描器与对应的反光位置之间的距离值；

步骤4：根据所述距离值，计算所述距离值与标准距离的差值，得到距离偏差值；

其中，所述标准距离为标准情况下激光扫描器与受电弓滑板上对应的位置之间的距离；

步骤5：根据所述距离偏差值，计算出所述受电弓滑板上真实位置的凹陷值；其中，所述真实位置为反光位置在标准受电弓滑板上对应的位置

步骤6：变换所述激光扫描器的扫描角度，并重复步骤1～5，确定所述受电弓滑板上所有真实位置的凹陷值，并根据真实位置排序生成所述受电弓滑板的表面波动图；

步骤7：根据所述表面波动图，确定所述受电弓滑板磨耗程度。

上述技术方案的原理为：预先设定好激光扫描器相对于滑板的位置，其中，激光扫描器的扫描角度是能够变化的能够照射到滑板上的所有位置，并将标准情况下每个照射角度所照射的位置情况与该照射位置和激光扫描器的距离形成对应关系；再通过发射纵向激光到受电弓滑板上，记录激光发射时间和反射时间，根据纵向激光的传播速度计算，确定滑板上反光的位置与扫描器的距离；再将测定的距离与当前激光扫描器的照射角度标准情况下所对应的位置情况、距离进行计算，得到当前反光位位置相对于标准滑板的凹陷情况，再变换激光扫描器的照射角度，记录滑板上所有位置的凹陷情况，通过所有凹陷情况，确定滑板的磨耗程度。

上述技术方案的有益效果为：通过激光扫描器的实时扫描，能够一直观测滑板磨耗情况，并且由于激光光源稳定，就算是在夜晚也能够对滑板进行扫描观测，激光扫描的另外一个好处就是测量结果非常精确，最终通过表面波动图，计算磨损情况，能够满足检测工作需要。

在一个优选实施例中，所述步骤1，还包括：

根据所述激光扫描器，通过向受电弓滑板纵向发射线激光，并确定激光发射时的第一时间；其中，

所述线激光在所照射的位置形成纵向光线；

根据所述纵向光线，确定接收受电弓滑板的反射光，并确定接收反射光时的第二时间。

上述技术方案的原理和有益效果为：通过向受电弓滑板纵向发射线性激光，同时接收反射光，记录发射时间和反射时间确定激光从被发射到被反射回来所用的时间，由于光沿直线传播，利用此方法能够精确地测量滑板上任意位置。

在一个优选实施例中，所述步骤3，还包括：

获取所述脉冲激光的速度，并基于所述时间差，确定所述脉冲激光来回一趟的距离长度；

根据所述距离长度，确定激光扫描器与反光位置之间的距离值；其中，

所述距离值通过下式确定：

其中，D为激光扫描器与反光位置之间的距离值，C为激光传播速度，T₂为激光发射时间，T₁为激光反射时间。

上述技术的原理和有益效果为：通过激光的传播时间，确定激光来回一趟所行走的距离，能判断滑板上任意一点到激光发射器的距离，测量结果也是极为准确。

在一个优选实施例中，所述步骤4，还包括：

预先设定所述激光扫描器与所述受电弓滑板间的垂直距离，确定所述激光扫描器扫描所述标准受电弓滑板时，每个角度下照射的标准位置与激光扫描器间的距离的标准距离；

根据所述标准距离，通过与当前照射角度进行对应，确定所述照射角度与所述标准距离、所述标准位置的对应关系；

根据所述照射角度与所述标准距离的对应关系，计算所述距离值与所述标准距离之间的差值，确定距离偏差值；其中，

所述标准距离通过下式确定：

其中，H为激光扫描器与受电弓滑板间的垂直距离，θ为激光扫描器照射角度，L为激光扫描器扫描标准受电弓滑板时激光扫描器与反光位置的距离；当激光扫描器照射位置1时，对应的偏转角度为θ₁，此时激光扫描器与位置1对应的标准距离为L₁，而通过激光反射计算得到的激光扫描器与位置1距离值为l₁，则计算出此时位置1的距离偏差值；其中，

所述距离偏差值通过下式确定：

K₁＝l₁-L₁

其中，K₁为所述位置1的距离偏差值。

上述技术方案的原理和有益效果为：预先设定激光照射角度与标准情况下该照射角度所照射的位置及该位置与激光发射器的距离，并生成对应关系，当滑板磨损时，激光再偏转到一个角度的时候，此时由于滑板磨损的原因，反射激光的位置已经不是标准情况下照射的位置了，通过对应的标准情况下位置与激光发射器的距离与当前情况下的所反光的位置与激光发射器之间的距离差值，能够得到滑板磨损后激光照射的位置所对应在标准情况下滑板上的位置，还能得到该位置的凹陷程度。

在一个优选实施例中，所述步骤5，包括：

根据所述激光扫描器照射角度，确定所述激光照射方向与滑板的角度；

根据所述激光照射方向与滑板的角度和所述距离偏差值，计算出标准位置与真实位置的位置偏差；

根据所述位置偏差，确定所述真实位置；

根据所述激光照射方向与滑板的角度，并与所述距离偏差值进行计算，确定所述真实位置的凹陷值；其中，

所述凹陷值通过下式确定：

A＝K×cos α

其中，A为所所述真实位置的凹陷值，K为所述反光位置的距离偏差值，α为所述激光照射方向与凹陷方向之间的角度，所述角度α与所述照射角度θ相等。

上述技术方案的原理和有益效果为：通过距离差值，计算出当前照射位置未凹陷前所对应的滑板上的位置，并且能够计算出该位置的凹陷深度，有了一个位置的凹陷深度，便能通过同样的方法对滑板上所有位置的凹陷程度进行综合计算，得到滑板的磨耗情况，整个过程实现简单，方法可靠结果准确，具有较高的可信度。

所述步骤7，包括：

步骤1：获取所述表面波动图上的峰值点的坐标，确定波动强度特征：

其中，所述bf_j表示第j个波峰坐标点的坐标值；所述bg_j表示第j个波峰坐标点对应的波谷坐标点的坐标值；所述x_i表示所述表面波动图第i个坐标点的横坐标值；所述y_i表示所述表面波动图第i个坐标点的纵坐标值；所述δ_j表示第j个波峰坐标点到对应的波谷坐标点的曲线坡度系数；i＝1,2,3,4……n；j＝1,2,3,4……m；n表示所述表面波动图的总坐标数；所述m表示波峰坐标点的总坐标数；

步骤2：获取所述受电弓滑板磨耗的影响参数，确定所述所述表面波动图和所述受电弓滑板磨耗程度的转换系数α：

其中，所述M_l表示第l个磨损项的磨损强度；所述t_l表示第l个磨损项的磨损时间；所述P表示预设的固定波动阈值(磨损的阈值，以波动性状况进行体现)；l＝1,2,3,4……k，所述k表示干扰项的总数；

步骤3：根据所述转换系数α和所述波动强度特征，确定所述受电弓滑板磨耗程度：

其中，当所述MH表示磨损程度值；当所述MH≥1时，表示所述受电弓滑板磨耗程度高，不可以继续使用；当所述MH＜1，表示所述受电弓滑板磨耗程度低，可以继续使用。

在上述技术方案中，本发明在计算磨耗程度上，根据表面波动图上的波峰坐标和波谷坐标，以及表面波动图的的坐标点，通过波动情况对坐标的影响和波峰坐标点到对应的波谷坐标点的曲线坡度系数，通过对整个表面波动图进行全面计算，确定了波动强度特征。在波动特征确定之后，通过波动特征和磨耗的干扰项(能够磨耗受电弓滑板的物质，例如，接触网、空气，和其它空中漂浮物)，确定波动和受电弓滑板磨耗程度的转换系数；最后基于所述转换系数和所述波动强度特征，计算受电弓滑板磨耗程度，进而可以判断受电弓滑板能不能继续使用。

如附图2所示，为达到以上目的，本发明实施例还提供了一种受电弓滑板磨耗检测系统，包括激光扫描器和受电弓滑板，其特征在于，包括：

时间确定模块，通过激光扫描器向受电弓滑板纵向发射脉冲激光，并接收反射光，确定发射所述脉冲激光的第一时间和接收所述反射光的第二时间；

时间差确定模块，用于根据所述第一时间和第二时间，确定所述发射脉冲激光与接收反射光之间的时间差；

距离值确定模块，用于获取所述激光的速度，并基于所述时间差，确定所述激光扫描器与对应的反光位置之间的距离值；

距离偏差值确定模块，用于根据所述距离值，计算所述距离值与标准距离的差值，得到距离偏差值；

其中，所述标准距离为标准情况下激光扫描器与受电弓滑板上对应的位置之间的距离；

凹陷值计算模块，用于根据所述距离偏差值，计算出所述受电弓滑板上真实位置的凹陷值；其中，所述真实位置为反光位置在标准受电弓滑板上对应的位置

波动图生成模块，用于变换所述激光扫描器的扫描角度，确定所述受电弓滑板上所有真实位置的凹陷值，并根据真实位置排序生成所述受电弓滑板的表面波动图；

磨耗程度确定模块，用于根据所述表面波动图，确定所述受电弓滑板磨耗程度。

上述技术方案的原理为：预先设定好激光扫描器相对于滑板的位置，其中，激光扫描器的扫描角度是能够变化的能够照射到滑板上的所有位置，并将标准情况下每个照射角度所照射的位置情况与该照射位置和激光扫描器的距离形成对应关系；再通过发射纵向激光到受电弓滑板上，记录激光发射时间和反射时间，根据纵向激光的传播速度计算，确定滑板上反光的位置与扫描器的距离；再将测定的距离与当前激光扫描器的照射角度标准情况下所对应的位置情况、距离进行计算，得到当前反光位位置相对于标准滑板的凹陷情况，再变换激光扫描器的照射角度，记录滑板上所有位置的凹陷情况，通过所有凹陷情况，确定滑板的磨耗程度。

上述技术方案的有益效果为：通过激光扫描器的实时扫描，能够一直观测滑板磨耗情况，并且由于激光光源稳定，就算是在夜晚也能够对滑板进行扫描观测，激光扫描的另外一个好处就是测量结果非常精确，能够满足检测工作需要。

在一个优选实施例中，所述时间确定模块，还包括：

第一时间确定单元，用于根据所述激光扫描器，通过向受电弓滑板纵向发射线激光，并确定激光发射时的第一时间；其中，

所述线激光在所照射的位置形成纵向光线；

第二时间确定单元，用于根据所述纵向光线，确定接收受电弓滑板的反射光，并确定接收反射光时的第二时间。

上述技术方案的原理和有益效果为：通过向受电弓滑板纵向发射线性激光，同时接收反射光，记录发射时间和反射时间确定激光从被发射到被反射回来所用的时间，由于光沿直线传播，利用此方法能够精确地测量滑板上任意位置。

在一个优选实施例中，所述距离值确定模块，还包括：

来回距离确定单元，用于获取所述脉冲激光的速度，并基于所述时间差，确定所述脉冲激光来回一趟的距离长度；

距离值确定单元，用于根据所述距离长度，确定激光扫描器与反光位置之间的距离值；其中，

所述距离值通过下式确定：

其中，D为激光扫描器与反光位置之间的距离值，C为激光传播速度，T₂为激光发射时间，T₁为激光反射时间。

上述技术的原理和有益效果为：通过激光的传播时间，确定激光来回一趟所行走的距离，能判断滑板上任意一点到激光发射器的距离，测量结果也是极为准确。

在一个优选实施例中，所述距离偏差值确定模块，还包括：

标准距离设定单元，用于预先设定所述激光扫描器与所述受电弓滑板间的垂直距离，确定所述激光扫描器扫描所述标准受电弓滑板时，每个角度下照射的标准位置与激光扫描器间的距离的标准距离；

关系对应单元，用于根据所述标准距离，通过与当前照射角度进行对应，确定所述照射角度与所述标准距离、所述标准位置的对应关系；

距离偏差值确定单元，用于根据所述照射角度与所述标准距离的对应关系，计算所述距离值与所述标准距离之间的差值，确定距离偏差值；其中，

所述标准距离通过下式确定：

其中，H为激光扫描器与受电弓滑板间的垂直距离，θ为激光扫描器照射角度，L为激光扫描器扫描标准受电弓滑板时激光扫描器与反光位置的距离；当激光扫描器照射位置1时，对应的偏转角度为θ₁，此时激光扫描器与位置1对应的标准距离为L₁，而通过激光反射计算得到的激光扫描器与位置1距离值为l₁，则计算出此时位置1的距离偏差值；其中，

所述距离偏差值通过下式确定：

K₁＝l₁-L₁

其中，K₁为所述位置1的距离偏差值。

上述技术方案的原理和有益效果为：预先设定激光照射角度与标准情况下该照射角度所照射的位置及该位置与激光发射器的距离，并生成对应关系，当滑板磨损时，激光再偏转到一个角度的时候，此时由于滑板磨损的原因，反射激光的位置已经不是标准情况下照射的位置了，通过对应的标准情况下位置与激光发射器的距离与当前情况下的所反光的位置与激光发射器之间的距离差值，能够得到滑板磨损后激光照射的位置所对应在标准情况下滑板上的位置，还能得到该位置的凹陷程度。

在一个优选实施例中，所述凹陷值计算模块，还包括：

角度确定单元，用于根据所述激光扫描器照射角度，确定所述激光照射方向与滑板的角度；

位置偏差确定单元，用于根据所述激光照射方向与滑板的角度和所述距离偏差值，计算出标准位置与真实位置的位置偏差；

真实位置确定单元，用于根据所述位置偏差，确定所述真实位置；

凹陷值确定单元，用于根据所述激光照射方向与滑板的角度，并与所述距离偏差值进行计算，确定所述真实位置的凹陷值；其中，

所述凹陷值通过下式确定：

A＝K×cos α

其中，A为所所述真实位置的凹陷值，K为所述反光位置的距离偏差值，α为所述激光照射方向与凹陷方向之间的角度，所述角度α与所述照射角度θ相等。

上述技术方案的原理和有益效果为：通过距离差值，计算出当前照射位置未凹陷前所对应的滑板上的位置，并且能够计算出该位置的凹陷深度，有了一个位置的凹陷深度，便能通过同样的方法对滑板上所有位置的凹陷程度进行综合计算，得到滑板的磨耗情况，整个过程实现简单，方法可靠结果准确，具有较高的可信度。

所述磨耗程度确定模块通过以下步骤确定磨损程度，包括：

步骤1：获取所述表面波动图上的峰值点的坐标，确定波动强度特征：

其中，所述bf_j表示第j个波峰坐标点的坐标值；所述bg_j表示第j个波峰坐标点对应的波谷坐标点的坐标值；所述x_i表示所述表面波动图第i个坐标点的横坐标值；所述y_i表示所述表面波动图第i个坐标点的纵坐标值；所述δ_j表示第j个波峰坐标点到对应的波谷坐标点的曲线坡度系数；i＝1,2,3,4……n；j＝1,2,3,4……m；n表示所述表面波动图的总坐标数；所述m表示波峰坐标点的总坐标数；

步骤2：获取所述受电弓滑板磨耗的影响参数，确定所述所述表面波动图和所述受电弓滑板磨耗程度的转换系数α：

其中，所述M_l表示第l个磨损项的磨损强度；所述t_l表示第l个磨损项的磨损时间；所述P表示预设的固定波动阈值；l＝1,2,3,4……k，所述k表示干扰项的总数；

步骤3：根据所述转换系数α和所述波动强度特征，确定所述受电弓滑板磨耗程度：

其中，当所述MH表示磨损程度值；当所述MH≥1时，表示所述受电弓滑板磨耗程度高，不可以继续使用；当所述MH＜1，表示所述受电弓滑板磨耗程度低，可以继续使用。

在上述技术方案中，本发明在计算磨耗程度上，根据表面波动图上的波峰坐标和波谷坐标，以及表面波动图的的坐标点，通过波动情况对坐标的影响和波峰坐标点到对应的波谷坐标点的曲线坡度系数，通过对整个表面波动图进行全面计算，确定了波动强度特征。在波动特征确定之后，通过波动特征和磨耗的干扰项(能够磨耗受电弓滑板的物质，例如，接触网、空气，和其它空中漂浮物)，确定波动和受电弓滑板磨耗程度的转换系数；最后基于所述转换系数和所述波动强度特征，计算受电弓滑板磨耗程度，进而可以判断受电弓滑板能不能继续使用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种受电弓滑板磨耗检测方法，包括激光扫描器和受电弓滑板，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过激光扫描器向受电弓滑板纵向发射脉冲激光，并接收反射光，确定发射所述脉冲激光的第一时间和接收所述反射光的第二时间；

步骤2：根据所述第一时间和第二时间，确定所述发射脉冲激光与接收反射光之间的时间差；

步骤3：获取所述激光的速度，并基于所述时间差，确定所述激光扫描器与对应的反光位置之间的距离值；

步骤4：根据所述距离值，计算所述距离值与标准距离的差值，得到距离偏差值；

其中，所述标准距离为标准情况下激光扫描器与受电弓滑板上对应的位置之间的距离；

步骤5：根据所述距离偏差值，计算所述受电弓滑板上真实位置的凹陷值；其中，

所述真实位置为反光位置在标准受电弓滑板上对应的位置；

步骤6：变换所述激光扫描器的扫描角度，并重复步骤1～5，确定所述受电弓滑板上所有真实位置的凹陷值，并根据真实位置排序，并生成所述受电弓滑板的表面波动图；

步骤7：根据所述表面波动图，确定所述受电弓滑板磨耗程度。

2.根据权利要求1所述的一种受电弓滑板磨耗检测方法，其特征在于，所述步骤1，包括：

根据所述激光扫描器，通过向受电弓滑板纵向发射线激光，并确定激光发射时的第一时间；其中，

所述线激光在照射的位置形成纵向光线；

根据所述纵向光线，确定接收受电弓滑板的反射光，并确定接收反射光时的第二时间。

3.根据权利要求1所述的一种受电弓滑板磨耗检测方法，其特征在于，所述步骤3，包括：

获取所述脉冲激光的速度，并基于所述时间差，确定所述脉冲激光一个循环的距离长度；

根据所述距离长度，确定激光扫描器与反光位置之间的距离值；其中，

所述距离值通过下式确定：

其中，D为激光扫描器与反光位置之间的距离值，C为激光传播速度，T₂为激光发射时间，T₁为激光反射时间。

4.根据权利要求1所述的一种受电弓滑板磨耗检测方法，其特征在于，所述步骤4，包括：

预先设定所述激光扫描器与所述受电弓滑板间的垂直距离，确定所述激光扫描器扫描所述标准受电弓滑板时，每个角度下照射的标准位置与激光扫描器间的距离的标准距离；

根据所述标准距离，通过与当前照射角度进行对应，确定所述照射角度与所述标准距离、所述标准位置的对应关系；

根据所述照射角度与所述标准距离的对应关系，计算所述距离值与所述标准距离之间的差值，确定距离偏差值；其中，

所述标准距离通过下式确定：

其中，H为激光扫描器与受电弓滑板间的垂直距离，θ为激光扫描器照射角度，L为激光扫描器扫描标准受电弓滑板时激光扫描器与反光位置的距离；当激光扫描器照射位置1时，对应的偏转角度为θ₁，此时激光扫描器与位置1对应的标准距离为L₁，而通过激光反射计算得到的激光扫描器与位置1距离值为l₁，则计算出此时位置1的距离偏差值；其中，

所述距离偏差值通过下式确定：

K₁＝l₁-L₁

其中，K₁为所述位置1的距离偏差值。

5.根据权利要求1所述的一种受电弓滑板磨耗检测方法，其特征在于，所述步骤7，包括：

步骤1：获取所述表面波动图上的峰值点的坐标，确定波动强度特征：

其中，所述bf_j表示第j个波峰坐标点的坐标值；所述bg_j表示第j个波峰坐标点对应的波谷坐标点的坐标值；所述x_i表示所述表面波动图第i个坐标点的横坐标值；所述y_i表示所述表面波动图第i个坐标点的纵坐标值；所述δ_j表示第j个波峰坐标点到对应的波谷坐标点的曲线坡度系数；i＝1,2,3,4……n；j＝1,2,3,4……m；n表示所述表面波动图的总坐标数；所述m表示波峰坐标点的总坐标数；

步骤2：获取所述受电弓滑板磨耗的影响参数，确定所述所述表面波动图和所述受电弓滑板磨耗程度的转换系数α：

其中，所述M_l表示第l个磨损项的磨损强度；所述t_l表示第l个磨损项的磨损时间；所述P表示预设的固定波动阈值；l＝1,2,3,4……k，所述k表示干扰项的总数；

步骤3：根据所述转换系数和所述波动强度特征，确定所述受电弓滑板磨耗程度：

其中，当所述MH表示磨损程度值；当所述MH≥1时，表示所述受电弓滑板磨耗程度高，不可以继续使用；当所述MH＜1，表示所述受电弓滑板磨耗程度低，可以继续使用。

6.根据权利要求1所述的一种受电弓滑板磨耗检测系统，包括激光扫描器和受电弓滑板，其特征在于，包括：

时间确定模块，用于通过激光扫描器向受电弓滑板纵向发射脉冲激光，并接收反射光，确定发射所述脉冲激光的第一时间和接收所述反射光的第二时间；

时间差确定模块，用于根据所述第一时间和第二时间，确定所述发射脉冲激光与接收反射光之间的时间差；

距离值确定模块，用于获取所述激光的速度，并基于所述时间差，确定所述激光扫描器与对应的反光位置之间的距离值；

距离偏差值确定模块，用于根据所述距离值，计算所述距离值与标准距离的差值，得到距离偏差值；

其中，所述标准距离为标准情况下激光扫描器与受电弓滑板上对应的位置之间的距离；

凹陷值计算模块，用于根据所述距离偏差值，计算出所述受电弓滑板上真实位置的凹陷值；其中，所述真实位置为反光位置在标准受电弓滑板上对应的位置

波动图生成模块，用于变换所述激光扫描器的扫描角度，确定所述受电弓滑板上所有真实位置的凹陷值，并根据真实位置排序生成所述受电弓滑板的表面波动图；

磨耗程度确定模块，用于根据所述表面波动图，确定所述受电弓滑板磨耗程度。

7.根据权利要求6所述的一种受电弓滑板磨耗检测系统，其特征在于，所述时间确定模块，还包括：

第一时间确定单元，用于根据所述激光扫描器，通过向受电弓滑板纵向发射线激光，并确定激光发射时的第一时间；其中，

所述线激光在所照射的位置形成纵向光线；

第二时间确定单元，用于根据所述纵向光线，确定接收受电弓滑板的反射光，并确定接收反射光时的第二时间。

8.根据权利要求6所述的一种受电弓滑板磨耗检测系统，其特征在于，所述距离值确定模块，包括：

来回距离确定单元，用于获取所述脉冲激光的速度，并基于所述时间差，确定所述脉冲激光来回一趟的距离长度；

距离值确定单元，用于根据所述距离长度，确定激光扫描器与反光位置之间的距离值；其中，

所述距离值通过下式确定：

其中，D为激光扫描器与反光位置之间的距离值，C为激光传播速度，T₂为激光发射时间，T₁为激光反射时间。

9.根据权利要求6所述的一种受电弓滑板磨耗检测系统，其特征在于，所述距离偏差值确定模块，包括：

标准距离设定单元，用于预先设定所述激光扫描器与所述受电弓滑板间的垂直距离，确定所述激光扫描器扫描所述标准受电弓滑板时，每个角度下照射的标准位置与激光扫描器间的距离的标准距离；

关系对应单元，用于根据所述标准距离，通过与当前照射角度进行对应，确定所述照射角度与所述标准距离、所述标准位置的对应关系；

距离偏差值确定单元，用于根据所述照射角度与所述标准距离的对应关系，计算所述距离值与所述标准距离之间的差值，确定距离偏差值；其中，

所述标准距离通过下式确定：

其中，H为激光扫描器与受电弓滑板间的垂直距离，θ为激光扫描器照射角度，L为激光扫描器扫描标准受电弓滑板时激光扫描器与反光位置的距离；当激光扫描器照射位置1时，对应的偏转角度为θ₁，此时激光扫描器与位置1对应的标准距离为L₁，而通过激光反射计算得到的激光扫描器与位置1距离值为l₁，则计算出此时位置1的距离偏差值；其中，

所述距离偏差值通过下式确定：

K₁＝l₁-L₁

其中，K₁为所述位置1的距离偏差值。

10.根据权利要求6所述的一种受电弓滑板磨耗检测系统，其特征在于，所述磨耗程度确定模块通过以下步骤确定磨损程度，包括：

步骤1：获取所述表面波动图上的峰值点的坐标，确定波动强度特征：

其中，所述bf_j表示第j个波峰坐标点的坐标值；所述bg_j表示第j个波峰坐标点对应的波谷坐标点的坐标值；所述x_i表示所述表面波动图第i个坐标点的横坐标值；所述y_i表示所述表面波动图第i个坐标点的纵坐标值；所述δ_j表示第j个波峰坐标点到对应的波谷坐标点的曲线坡度系数；i＝1,2,3,4……n；j＝1,2,3,4……m；n表示所述表面波动图的总坐标数；所述m表示波峰坐标点的总坐标数；

步骤2：获取所述受电弓滑板磨耗的影响参数，确定所述所述表面波动图和所述受电弓滑板磨耗程度的转换系数α：

其中，所述M_l表示第l个磨损项的磨损强度；所述t_l表示第l个磨损项的磨损时间；所述P表示预设的固定波动阈值；l＝1,2,3,4……k，所述k表示干扰项的总数；

步骤3：根据所述转换系数α和所述波动强度特征，确定所述受电弓滑板磨耗程度：

其中，当所述MH表示磨损程度值；当所述MH≥1时，表示所述受电弓滑板磨耗程度高，不可以继续使用；当所述MH＜1，表示所述受电弓滑板磨耗程度低，可以继续使用。

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