CN116299552B - 一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法 - Google Patents

一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法

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Abstract

本发明公开了一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，涉及包括供电线上障碍物的检测与躲避和供电线磨耗程度的检测与反馈；巡检过程中，当漫反射激光传感器检测到供电线上存在障碍物时，通过所述走行避障方法实现可开合式行走轮向外打开至预设定角度，完成避障功能；线上走行避障装置通过搭载线激光传感器组成供电线磨耗巡检装置，执行供电线磨耗检测任务，采用所述磨耗状态内部计算算法计算得到供电线的磨耗状态值，将检测计算所得的磨耗状态值与供电线标准安全磨耗量范围值进行对比，判断供电线磨耗程度是否超出安全阈值需要维护检修；本发明所述方法，在铁路供电线磨耗检测设备的实际维护检修作业中具有重要的研究意义和实用价值。

Description

一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法
技术领域
本发明涉及供电线走行避障与供电线磨耗量检测技术领域，尤其涉及一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法；列车运行所依赖的电流就是通过列车上端的供电线来输送的，而供电线磨耗状态决定了电流能否安全输送，对列车的供电产生影响，因此实现检测装置在铁路供电线上的连续走行，并对供电线进行磨耗状态的检测是非常必要的。
背景技术
近年来，随着铁路交通压力的增大，电力机车因其成本低、噪声小、环境污染少等优点得到迅速发展，供电线是电力机车的重要组成部分，它承担着连续向列车供电和传输电能两大重要功能；及时掌握供电线的磨耗量对保障列车安全、稳定运行，保护人们的生命和财产安全具有十分重要的意义。
目前，常见的供电线磨耗检测方法，主要还是依靠人工检测来完成，通过铁路检修人员手持游标卡尺等测量工具获取供电线尺寸，以判断供电线磨耗程度；这样的检测方式，需要接触供电线，存在安全风险，且逐个测点检测时间过长，检测效率低，虽然能够计算出供电线的磨耗情况，但检测结果受人为主观因素影响较大，供电线磨耗检测精度低，且仅能对供电线进行抽样检测，无法完整覆盖整条线路，容易造成漏检。
因此，本发明公开了一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，所述具体实施方法在铁路供电线磨耗检测设备的实际维护检修作业中具有重要的研究意义和实用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，采用所述方法可以实现整体装置在供电线上连续走行并躲避障碍物，同时检测供电线是否存在异常磨耗，需要维修；提供该供电线连续走行避障及磨耗测量的方法以帮助现有的供电线磨耗检测方法克服不能在供电线上连续走行检测且检测效率低的问题。
本发明提供了一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，包括以下步骤：
供电线走行的步骤；
障碍物躲避的步骤；
供电线磨耗检测的步骤；
其中，走行步骤分为如下步骤：
步骤A：通过在整体装置上安装多对可开合式行走轮，使得整体装置被悬吊在供电线上；
步骤B：装置上还设置有驱动可开合式行走轮转动的行走电机，给可开合式行走轮提供行进动力，实现整体装置在供电线上的走行功能；
其中，避障步骤分为如下步骤：
步骤a：通过漫反射激光传感器以设定频率向供电线发射激光信号，实时检测供电线上是否存在障碍物，并将检测结果生成控制指令，发送至控制器；
步骤b：当漫反射激光传感器检测到供电线上存在障碍物时，向控制器发出避障指令；通过本发明公布的走行避障方法实现可开合式行走轮向外打开至预设定角度θ以躲避障碍物，实现整体装置在供电线上的避障功能，达到整体装置的连续走行效果；
其中，磨耗检测步骤分为如下步骤：
步骤1）：将线激光传感器搭载在已安装好的线上走行避障装置上，组成供电线磨耗巡检装置，准备执行供电线磨耗检测任务；
步骤2）：在执行供电线磨耗检测任务之前，应对线激光传感器进行初始状态校准，确保发射出的线激光能够覆盖住供电线的磨耗检测区域，即在垂直于供电线长度方向的投影面上，线激光的照射宽度L 测要大于供电线的直径D，表示为L 测＞D；
步骤3）：线激光传感器以一定的频率向供电线底部发射线激光，从而在供电线底部形成一垂直于供电线长度方向的结构光线，通过磨耗状态内部计算算法计算得到供电线的磨耗状态值；
步骤4）：将检测计算所得的磨耗状态值再与供电线标准安全磨耗量范围值进行对比判断供电线磨耗程度是否超出安全阈值需要维护检修；
步骤5）：将供电线磨耗检测结果上传至电脑终端储存。
本发明的进一步特征在于，所述预设定角度θ由电推杆带动光栅挡板向上顶升的距离L 顶升检验，顶升距离L 顶升可由距离设定型传感器测量得出，用于判断可开合行走轮是否已打开到预设定角度，顶升距离可由公式（1）计算得出：
L 顶升=L 避-L 行 （1）
其中，L 避为可开合式行走轮向外打开至预设定角度θ实现避障功能时，光栅挡板到距离设定型传感器的高度距离；L 行为可开合式行走轮处于闭合状态，整体装置正常走行时，光栅挡板到距离设定型传感器的高度距离。
本发明的进一步特征在于，所述装置上安装有多对可开合式行走轮均采取所述的避障方法实现躲避障碍物功能；当一对可开合式行走轮处于避障工作时，其余可开合式行走轮则一直处于行走工作状态；通过依次控制可开合式行走轮执行避障工作，保证在走行避障过程中，整体装置的工作平稳性，避免整体装置于供电线上脱落，实现整体装置在供电线上的连续走行检测。
本发明的进一步特征在于，所述供电线磨耗检测的步骤，所采用的磨耗状态内部计算算法为：通过线激光传感器以一定的频率向供电线底部发射线激光，从而在供电线底部形成一垂直于供电线长度方向的结构光线；可检测得出供电线出现磨耗后，线激光传感器上的激光发射器与结构光线最低点之间的距离为L；以及测量出线激光传感器上的激光发射器与结构光线最高点之间的距离，即测量的最大距离为L max；通过磨耗状态内部计算算法公式（2）计算可得到供电线的磨耗量△L：
△L=L-L min （2）
其中，L min为供电线未出现磨耗时测量得到的，线激光传感器上的激光发射器与结构光线最低点之间的初始最小距离。
本发明的进一步特征在于，所述供电线磨耗检测的步骤中，可对步骤5）中上传至电脑终端储存的供电线磨耗检测结果进行大数据分析，根据分析结果可预测供电线下一阶段的磨耗程度及供电线的剩余使用寿命，有助于更精确的对已磨损供电线进行维修。
本发明提供的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法的优点在于：所述走行避障方法为通过在整体装置上安装有多对可开合式行走轮使整体装置吊悬于供电线上，当漫反射激光传感器检测到障碍物时，可开合式行走轮向外打开至预设定角度以躲避障碍物，完成避障工作；采用此所述走行避障方法可以使得整体装置在供电线巡检过程中，轻易躲避障碍物，实现了整体装置可以沿供电线连续行走；所述供电线磨耗巡检装置为通过将线激光传感器搭载在线上走行避障装置上，进行对供电线的连续检测，快速便捷的实现了对供电线磨耗情况的连续检测并得出供电线磨耗状态报告；本发明采用的具体实施方法在铁路供电线磨耗检测设备的实际维护检修作业中具有重要的研究意义和实用价值。
附图说明
附图1：一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法流程框图；
附图2：单个避障组件装置示意图；
附图3：检测到障碍物时，可开合式行走轮避障示意图；
附图4：线激光传感器初始状态校准示意图；
附图5：供电线磨耗前，线激光传感器磨耗检测示意图；
附图6：供电线磨耗后，线激光传感器磨耗检测示意图；
附图标记：电推杆（1）、行走电机（2）、可开合式行走轮（3）、供电线（4）、光栅挡板（5）、距离设定型传感器（6）、线激光传感器（7）。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法在实施例中的操作如下：
本发明提供的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法中所提及的步骤流程图如附图1所示。
本发明提供的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法中所提及的走行步骤，在实施例中的具体实施操作为：通过在整体装置上安装多对可开合式行走轮（3），使得整体装置被悬吊在供电线（4）上；装置上还设置有驱动可开合式行走轮（3）转动的行走电机（2），给可开合式行走轮（3）提供行进动力，实现整体装置在供电线（4）上的走行功能；如图2所示。
本发明提供的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法中所提及的避障步骤，在实施例中的具体实施操作为：在装置沿供电线（4）方向巡检过程中，当漫反射激光传感器检测到供电线（4）上具有障碍物时，向控制器发出避障指令，通过本发明公布的走行避障方法实现可开合式行走轮（3），沿供电线（4）径向方向向外打开至预设定角度θ以躲避障碍物，完成整体装置的避障功能，如图3所示。
进一步的，本发明提供的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法中提及的走行避障方法，在实施例中具体实施操作为：所述预设定角度θ由电推杆（1）带动光栅挡板（5）向上顶升的距离L 顶升检验，顶升距离L 顶升可由距离设定型传感器（6）测量得出，用于判断可开合行走轮（3）是否已打开到预设定角度，顶升距离可由公式（1）计算得出：
L 顶升=L 避-L 行 （1）
其中，L 避为可开合式行走轮（3）向外打开至预设定角度θ实现避障功能时，光栅挡板（5）到距离设定型传感器（6）的高度距离；L 行为可开合式行走轮（3）处于闭合状态，整体装置正常走行时，光栅挡板（5）到距离设定型传感器（6）的高度距离；如图2、图3所示。
优选的，供电线磨耗巡检装置在供电线巡检过程中，所述多对可开合式行走轮（3）均采取上述的走行避障方法实现躲避障碍物功能；当一对可开合式行走轮（3）处于避障工作时，其余可开合式行走轮（3）则一直处于行走工作状态；通过依次控制可开合式行走轮（3）执行避障工作，保证在走行避障过程中，整体装置的工作平稳性，避免整体装置于供电线（4）上脱落，实现整体装置在供电线（4）上的连续走行检测。
本发明提供的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法中所提及的磨耗检测步骤，在实施例中具体实施操作为：第一步，将线激光传感器（7）搭载在已安装好的线上走行避障装置上，组成供电线磨耗检测装置，准备执行供电线磨耗检测任务；第二步，在执行供电线磨耗检测任务之前，应对线激光传感器（7）进行初始状态校准，确保发射出的线激光能够覆盖住供电线的磨耗检测区域，即在垂直于供电线长度方向的投影面上，线激光的照射宽度L 测要大于供电线（4）的直径D，表示为L 测＞D，如附图4所示；第三步，线激光传感器（7）以一定的频率向供电线（4）底部发射线激光，从而在供电线（4）底部形成一垂直于供电线（4）长度方向的结构光线，并通过磨耗状态内部计算算法计算得到供电线（4）的磨耗状态值；装置行驶过程中检测到的供电线磨耗状态如附图6所示，阴影范围表示供电线的磨耗量△L。
进一步的，本发明提供的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法中提及的磨耗状态内部计算算法，在实施例中具体实施操作为：通过线激光传感器（7）以一定的频率向供电线（4）底部发射线激光，从而在供电线（4）底部形成一垂直于供电线长度方向的结构光线；可检测得出供电线（4）出现磨耗后，线激光传感器（7）上的激光发射器与结构光线最低点之间的距离为L；以及测量出线激光传感器（7）上的激光发射器与结构光线最高点之间的距离，即测量的最大距离为L max；通过磨耗状态内部计算算法公式（2）计算可得到供电线的磨耗量△L：
△L=L-L min （2）
其中，L min为供电线（4）未出现磨耗时测量得到的，线激光传感器（7）上的激光发射器与结构光线最低点之间的初始最小距离。将检测计算所得的磨耗状态值即公式（2）得出的供电线（4）的磨耗量△L与供电线标准安全磨耗量范围值进行对比，判断供电线（4）的磨耗是否超出供电线磨耗危险范围，以便对供电线（4）做出相应的维修，如图5、图6所示。
进一步的，本发明提供的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法中所提及的磨耗检测步骤，在实施例中具体实施操作为：所述走行避障装置搭载的线激光传感器（7）在执行结束一段供电线磨耗检测任务后，将所测得的供电线磨耗检测结果生成报告，保存并发送至电脑终端及铁路供电线检修人员所持的显示屏上；整体装置继续沿供电线（4）向前行走到下一处供电线磨耗检测位置，等待检修人员发布下一个供电线磨耗检测任务指令。
进一步的，还应明确的是：为了实现本实施例陈述的对供电线进行磨耗检测和连续走行与避障的功能，还需要设置相应的电路和控制系统，在本实施例已经充分阐明相应的步骤方法和工作原理的情况下，相应的电路和控制系统均为本领域的常规技术手段，本发明申请不进行详细介绍。

Claims (5)

1.一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：供电线走行的步骤；
障碍物躲避的步骤；
供电线磨耗检测的步骤；
其中，走行步骤分为如下步骤：
步骤A：通过在整体装置上安装多对可开合式行走轮，使得整体装置被悬吊在供电线上；
步骤B：装置上还设置有驱动可开合式行走轮转动的行走电机，给可开合式行走轮提供行进动力，实现整体装置在供电线上的走行功能；
其中，避障步骤分为如下步骤：
步骤a：通过漫反射激光传感器以设定频率向供电线发射激光信号，实时检测供电线上是否存在障碍物，并将检测结果生成控制指令，发送至控制器；
步骤b：当漫反射激光传感器检测到供电线上存在障碍物时，向控制器发出避障指令；实现可开合式行走轮向外打开至预设定角度θ以躲避障碍物，实现整体装置在供电线上的避障功能，达到整体装置的连续走行效果；所述预设定角度θ由电推杆带动光栅挡板向上顶升的距离L顶升检验，顶升距离L顶升可由距离设定型传感器测量得出，用于判断可开合行走轮是否已打开到预设定角度，顶升距离可由公式(1)计算得出：
L顶升＝L避－L行 (1)
其中，L避为可开合式行走轮向外打开至预设定角度θ实现避障功能时，光栅挡板到距离设定型传感器的高度距离；L行为可开合式行走轮处于闭合状态，整体装置正常走行时，光栅挡板到距离设定型传感器的高度距离；
其中，磨耗检测步骤分为如下步骤：
步骤1)：将线激光传感器搭载在已安装好的线上走行避障装置上，组成供电线磨耗巡检装置，准备执行供电线磨耗检测任务；
步骤2)：在执行供电线磨耗检测任务之前，应对线激光传感器进行初始状态校准，确保发射出的线激光能够覆盖住供电线的磨耗检测区域，即在垂直于供电线长度方向的投影面上，线激光的照射宽度L测要大于供电线的直径D，表示为L测＞D；
步骤3)：线激光传感器以一定的频率向供电线底部发射线激光，从而在供电线底部形成一垂直于供电线长度方向的结构光线，通过磨耗状态内部计算算法计算得到供电线的磨耗状态值；
步骤4)：将检测计算所得的磨耗状态值再与供电线标准安全磨耗量范围值进行对比判断供电线磨耗程度是否超出安全阈值需要维护检修；
步骤5)：将供电线磨耗检测结果上传至电脑终端储存。
2.根据权利要求1所述的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，其特征在于，所述装置上安装有多对可开合式行走轮均采取所述的避障方法实现躲避障碍物功能；当一对可开合式行走轮处于避障工作时，其余可开合式行走轮则一直处于行走工作状态；通过依次控制可开合式行走轮执行避障工作，保证在走行避障过程中，整体装置的工作平稳性，避免整体装置于供电线上脱落，实现整体装置在供电线上的连续走行检测。
3.根据权利要求1所述的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，其特征在于，所述供电线磨耗检测的步骤，所采用的磨耗状态内部计算算法为:通过线激光传感器以一定的频率向供电线底部发射线激光，从而在供电线底部形成一垂直于供电线长度方向的结构光线；可检测得出供电线出现磨耗后，线激光传感器上的激光发射器与结构光线最低点之间的距离为L；以及测量出线激光传感器上的激光发射器与结构光线最高点之间的距离，即测量的最大距离为Lmax；通过磨耗状态内部计算算法公式(2)计算可得到供电线的磨耗量△L：
ΔL＝L－Lmin (2)
其中，Lmin为供电线未出现磨耗时测量得到的，线激光传感器上的激光发射器与结构光线最低点之间的初始最小距离。
4.根据权利要求1所述的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，其特征在于，采用所述的走行避障方法和磨耗检测方法，可以实现整体装置在供电线上的连续磨耗检测。
5.根据权利要求1所述的一种供电线连续走行避障及磨耗测量的方法，其特征在于，可对步骤5)中上传至电脑终端储存的供电线磨耗检测结果进行大数据分析，根据分析结果可预测供电线下一阶段的磨耗程度及供电线的剩余使用寿命，有助于更精确的对已磨损供电线进行维修。
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