CN208736358U - 一种弓网监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种弓网监测系统，包括：车顶数据采集设备、传输设备、分析服务器和车底激光补偿装置；车顶数据采集设备设置于列车的顶部，用于采集弓网的图像数据并将所述弓网的图像数据通过所述传输设备传输至所述分析服务器；车底激光补偿装置设置于列车的底部，用于采集列车轨道的图像数据，确定列车相对所述列车轨道的偏移量，并将所述列车轨道的偏移量通过所述传输设备传输至所述分析服务器；所述分析服务器，用于分析所述弓网的图像数据，获得弓网的拉出值和导高，根据车底激光补偿装置确定的列车相对列车轨道的偏移量修正所述拉出值和导高。本申请提供的弓网监测系统，提高弓网的拉出值、导高的检测数据的准确性，进而提高弓网监测精度。

Description

一种弓网监测系统

技术领域

本申请涉及轨道交通安全监测技术领域，尤其涉及一种弓网监测系统。

背景技术

在轨道交通中，牵引供电系统用于将电力系统的电能传输至列车，专门为列车供给电能，牵引供电系统包括受电弓和接触网(简称弓网)。接触网是一种特殊的供电设备，其不仅要保障质量良好地向列车提供电流，而且还要保证接触悬挂能牢固地处在规定的空间几何位置上，保证受电弓能质量良好地、平滑地从接触线上取流。

随着科技的发展，近年来列车的速度越来越大，越来越大的列车速度使得弓网异常的概率骤增。而一旦弓网发生故障，如用于固定接触线的定位装置的线夹脱落或支撑接触线的定位装置的定位器发生问题，都会使接触线的位置发生变化，又由于列车的受电弓宽度有限，一旦接触线位置发生变化，受电弓就不能向其取流。当列车高速运行时出现该种故障就要报警，严重时需要列车降弓(使受电弓下降)，列车靠自身储备电池供电运行。因此要保证列车在铁路上的正常运行，需要对弓网实时检测，而拉出值(即定位点处接触线至受电弓中心轨迹的水平距离)和导高(即定位点处接触线距轨面的垂直高度)是检测弓网状态的重要指标。

现有检测系统主要通过设置在车顶上的两个图像采集装置每间隔设定距离同时采集一次由激光器发射的激光在接触网上形成的光斑图像数据，从中分别提取光斑的中心点数据，通过两个中心点数据计算所述光斑图像数据对应的接触网导高和拉出值。然而列车运行过程中，由于列车振动、偏移、翻转以及蛇形偏转等因素，使得车顶检测设备的基准点在测量过程中不断发生变化，因此接触网导高和拉出值的测量值与实际值存在偏差。

实用新型内容

本申请提供了一种弓网监测系统，提高弓网的拉出值、导高的检测数据的准确性，进而提高弓网监测精度。

本申请提供了一种弓网监测系统，其特征在于，包括：车顶数据采集设备、传输设备、分析服务器和车底激光补偿装置；其中：

所述车顶数据采集设备设置于列车的顶部，用于采集弓网的图像数据并将所述弓网的图像数据通过所述传输设备传输至所述分析服务器；

所述车底激光补偿装置设置于列车的底部，用于采集列车轨道的图像数据，确定列车相对所述列车轨道的偏移量，并将所述列车轨道的偏移量通过所述传输设备传输至所述分析服务器；

所述分析服务器，用于分析所述弓网的图像数据，获得弓网的拉出值和导高，根据所述车底激光补偿装置确定的列车相对列车轨道的偏移量修正所述拉出值和导高。

可选的，上述弓网监测系统中，所述车底激光补偿装置包括对称设置的第一激光检测组件和第二激光检测组件，所述第一激光检测组件和第二激光检测组件沿列车车体中心线对称设置于列车的底部；

所述第一激光检测组件，用于采集左列车轨道的图像数据，确定列车相对所述左列车轨道的偏移量；

所述第二激光检测组件，用于采集右列车轨道的图像数据，确定列车相对所述右列车轨道的偏移量。

可选的，上述弓网监测系统中，所述第一激光检测组件包括第一工业相机和第一激光器，所述第二激光检测组件包括第二工业相机和第二激光器。

可选的，上述弓网监测系统中，所述车顶数据采集设备包括工业监控相机和激光器，所述激光器用于照射所述工业监控相机的成像区域，所述工业监控相机采集弓网的图像数据。

可选的，上述弓网监测系统中，所述车顶数据采集设备还包括补光光源，所述补光光源的照射区覆盖所述工业监控相机的成像区域。

可选的，上述弓网监测系统中，所述工业监控相机输出触发信号控制所述补光光源。

可选的，上述弓网监测系统中，所述车顶数据采集设备包括工业监测相机，所述监测相机用于采集弓网的图像数据以及识别所述弓网使用状态。

可选的，上述弓网监测系统中，所述车顶数据采集设备包括热成像工业相机，所述热成像工业相机用于采集弓网的热源数据。

可选的，上述弓网监测系统中，所述分析服务器包括拉出值和导高的监测模块，用于根据弓网的图像数据计算弓网的拉出值和导高。

本申请提供的弓网监测系统中，通过车顶数据采集设备采集弓网的图像数据并将采集到的弓网的图像数据通过传输设备传输至分析服务器，通过车底激光补偿装置采集列车轨道的图像数据以及确定列车相对列车轨道的偏移量，通过分析服务器分析其所接收到的弓网的图像数据计算弓网的拉出值和导高，以及根据车底激光补偿装置确定的列车相对列车轨道的偏移量修正其所计算得到的弓网的拉出值和导高。本申请中，通过对监测获取的弓网的拉出值和导高修正，有助于减少弓网的拉出值和导高的测量值与实际值之间的偏差，提高拉出值和导高的准确性，进而提高弓网监测准确性，保证弓网监测的有利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的弓网监测系统的原理结构示意图；

图2为本申请实施例提供的弓网监测系统的使用状态一的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的弓网监测系统的使用状态二的结构示意图。

具体实施方式

本申请提供的弓网监测系统，提高弓网的拉出值、导高的检测数据的准确性，进而提高弓网监测精度。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请实施例提供的弓网监测系统可通过车顶数据采集设备100、传输设备400、分析服务器200和车底激光补偿装置300，采集弓网图像数据、获得弓网的拉出值和导高的计算值以及修正所述计算值，获得更加精确的弓网拉出值和导高，进而促使对弓网的监测更加准确，有效避免因弓网监测不准而无法发现弓网发生异常的发生。

附图1为本申请实施例提供的弓网监测系统的原理结构示意图。如附图1所示，本申请实施例提供的弓网监测系统包括：车顶数据采集设备100、传输设备400、分析服务器200和车底激光补偿装置300。

其中，所述车顶数据采集设备100设置于列车的顶部，用于采集弓网的图像数据并将所述弓网的图像数据通过传输设备400传输至所述分析服务器200；

所述车底激光补偿装置300设置于列车的底部，用于采集列车轨道的图像数据，确定列车相对所述列车轨道的偏移量，并将所述列车轨道的偏移量通过所述传输设备400传输至所述分析服务器200；

所述分析服务器200，用于分析所述弓网的图像数据，获得弓网的拉出值和导高，根据所述车底激光补偿装置确定的列车相对列车轨道的偏移量修正所述拉出值和导高。

在本申请实施例中，车顶数据采集设备100采集的弓网图像数据通过传输设备400传输至分析服务器200，传输设备400实现车顶数据采集设备100与分析服务器200之间数据的有线或无线的形式实现的传输。车底激光补偿装置300与分析服务器200之间，可通过有线或无线的形式实现连接。

车顶数据采集设备100基于激光三角法采集弓网的图像数据用于弓网拉出值和导高的计算。具体的，车顶数据采集设备100实时采集弓网高清图像并将采集到的高清图像传输至分析服务器200。

传输设备400可为无线传输设备，实现车顶数据采集设备100采集的弓网图像数据的无线传输。

车底激光补偿装置300基于激光三角法采集列车两条轨道的图像数据，根据所述列车轨道的图像数据，计算列车相对所述列车轨道的偏移量。

分析服务器200，通常设置在列车内，但不局限于列车内。分析服务器200接收车顶数据采集设备100传输的弓网的图像数据，分析处理所述图像数据获得此图像数据对应弓网的拉出值和导高，根据车底激光补偿装置300计算出的列车相对所述列车轨道的偏移量，修正弓网的拉出值和导高，获得拉出值和导高的修正值。

参考附图2，图2示出了本申请实施例提供的弓网监测系统的一种安装状态。如附图2所示，车顶数据采集设备100设置在列车的顶部，分析服务器200设置在列车内，车底激光补偿装置300设置在了列车的底部。在本申请实施例中，通过监测弓网的拉出值和导高进行弓网状态的监测，其中，拉出值为接触线与受电弓接触点(简称定位点)至受电弓中心的水平距离，导高为接触线与受电弓接触点(定位点)与轨道所在平面的垂直高度。具体的，如附图2所示，X为拉出值，Y为导高，其中，Y＝Y1+Y2+Y3，Y1为定位点到列车顶部的垂直距离，Y2为车厢的高度，Y3为列车底部到轨道所在平面的距离。

在具体的拉出值X和导高Y的测量计算中，通过车顶数据采集设备100采集包括定位点的弓网图像数据，采用激光三角法测量分别计算出弓网的拉出值和导高测量值，那么分析服务器200计算出的弓网的拉出值实际为定位点到车顶数据采集设备100的水平距离，记为X0，那么分析服务器200计算出的导高为定位点到车顶数据采集设备100的垂直距离Y1+车厢的高度Y2+列车底部到轨道所在平面的距离Y3，将定位点到车顶数据采集设备100的垂直距离Y1通过车顶数据采集设备100获得实际测量值，Y2和Y3设为固定值。参考附图3，图3示出了本申请实施例中列车出现振动或偏转时的转态图。如附图3所示，当列车在轨道上存在振动或偏转时，定位点到车顶数据采集设备100的水平距离将偏离实际拉出值，即测量获得的X0与实际X存在偏差；以及列车底部到轨道所在平面的距离Y3将偏离列车底部到轨道所在平面的实际距离，如此测量计算出的导高偏离实际导高。因此，当列车在轨道上平稳行驶(无振动以及偏转)时，弓网的拉出值和导高测量将无偏差；当列车在轨道上存在振动或偏转时，弓网的拉出值和导高测量将存在偏差。

在本申请实施例中，车底激光补偿装置300通过激光三角法测量出两轨道分别与列车车底中心水平方向以及竖直方向的距离，确定出列车相对所述列车轨道的偏移量。如附图3中所示，记，一轨道与车底中心水平方向以及竖直方向的距离分别为(x1，y1)，另一轨道与车底中心水平方向以及竖直方向的距离分别为(x2，y2)，比较x1与x2的大小，以及比较y1与y2的大小，确定列车相对列车轨道的偏移量。如附图3所示，列车相对列车轨道的偏移量分别为(x2-x1)和，(y1+y2)-Y3，通过列车相对列车轨道的偏移量对计算得到的弓网拉出值和导高进行修改补偿，补偿后的拉出值X＝X0+(x2-x1)以及导高Y＝Y1+Y2+1/2(y1+y2)。如此，提高了拉出值和导高的准确性。

在本申请中，当列车出现上或下振动时，弓网的导高实际值将随列车车体的振动发生变化，通过车底激光补偿装置300测量列车底部到轨道所在平面的实际距离距离，修正车底部到轨道所在平面的距离，即修正Y3。如此，进行车底部到轨道所在平面的距离的补偿修正，可减少列车上下振动造成的导高误差，提高弓网监测中导高的测量准确性。

在本申请中，当列车出现左或右偏转时，拉出值的实际值将随列车左右偏转发生变化，通过车底激光补偿装置300测量两轨道与列车车底中心水平方向的距离，进而修正拉出值的计算值。如此，进行拉出值到列车轨道面中心线距离的补偿修正，可减少列车左右偏转造成的拉出值误差，提高弓网监测中拉出值的测量准确性。

在本申请中，当列车发生翻转(列车存在上下方向偏移又存在左右反向偏移)时，拉出值和导高的实际值均将随列车车体的振动发生变化，通过车底激光补偿装置300测量两轨道与列车车底中心水平方向的距离以及列车底部到轨道所在平面的实际距离距离，修正拉出值的计算值和导高的计算值。如此，进行拉出值到列车轨道面中心线距离的补偿修正和进行车底部到轨道所在平面的距离的补偿修正，可减少列车上下偏移以及左右偏移造成的拉出值和导高偏差，提高弓网监测中拉出值和导高的测量准确性。

本申请实施例提供的弓网监测系统中，通过车顶数据采集设备100采集弓网的图像数据并将采集到的弓网的图像数据传输至分析服务器200，通过车底激光补偿装置300采集列车轨道的图像数据以及确定列车相对列车轨道的偏移量，通过分析服务器200分析其所接收到的弓网的图像数据计算弓网的拉出值和导高，以及根据车底激光补偿装置确定的列车相对列车轨道的偏移量修正其所计算得到的弓网的拉出值和导高。本申请中，通过对监测获取的弓网的拉出值和导高修正，有助于减少弓网的拉出值和导高的测量值与实际值之间的偏差，提高拉出值和导高的准确性，进而提高弓网监测准确性，保证弓网监测的有利进行。

在本申请实施例中，车底激光补偿装置300包括两套激光检测装置，沿列车车体中心线对称设置，分别用于监测列车轨道，其中，每一套激光检测装置包括工业相机和激光器。具体的，车底激光补偿装置包括第一激光检测组件和第二激光检测组件，第一激光检测组件和第二激光检测组件沿列车车体中心线对称设置；所述第一激光检测组件，用于采集左列车轨道的图像数据，确定列车相对所述左列车轨道的偏移量；所述第二激光检测组件，用于采集右列车轨道的图像数据，确定列车相对所述右列车轨道的偏移量。其中，通常以列车前进方向为参考方向，列车相应的左侧的轨道为左列车轨道，另一对应的轨道为右列车轨道。在本申请实施例中，通过第一激光检测组件和第二激光检测组件分别确定相对每一条轨道的偏移量，进而确定列车相对列车轨道中心线的偏移量，有助于提高列车相对列车轨道的偏移量的精确度。

在本申请具体实施方式中，第一激光检测组件包括第一工业相机和第一激光器，第二激光检测组件包括第二工业相机和第二激光器。第一工业相机和第一激光器垂直视场范围覆盖左列车轨道，第二工业相机和第二激光器垂直视场范围覆盖右列车轨道。激光器与工业相机相互配合实现激光三角法测量距离。

在本申请具体实施方式中，车顶数据采集设备100包括工业监控相机和激光器，工业监控相机和激光器垂直视场范围覆盖弓网，所述激光器用于照射所述工业监控相机的成像区域，所述工业监控相机采集弓网的图像数据。

进一步，在本申请实施例中，车顶数据采集设备100还包括补光光源。补光光源采用高亮LED，用作车顶数据采集设备100的光源补充，如用作工业监控相机的光源补充。具体的，所述补光光源的照射区覆盖所述工业监控相机的成像区域，所述工业监控相机输出触发信号控制所述补光光源，使工业监控相机采集的图像得到补光光源较好的补光效果。在本申请具体实施方式中，补光光源可采用补光频闪光源，补光光源的频率触发信号由工业监控相机发出，如此可有效控制补光光源的频率与工业监控相机采集图像的频率一致，确保补光光源用于采集的图像中。

在本申请具体实施方式中，车顶数据采集设备100包括工业监测相机，所述监测相机用于采集受电弓的图像数据以及识别所述弓网使用状态。工业监测相机实时采集弓网高清图像，同时采用高速图像处理算法，自动识别受电弓的滑板侧翻及羊角结构异常(受电弓及羊角脱落、缺失、变形等)。如此，有助于实现弓网的全面监测。

在本申请具体实施方式中，车顶数据采集设备100包括热成像工业相机，所述热成像工业相机用于采集弓网的热源数据，实现列车运行过程中，采集并分析热成像工业相机的采集的热像图，检测弓网的燃弧程度以及受电弓和接触网的温度，通过定位弓网连接位置中的曝光点的多少判断是否发生燃弧故障，若发生燃弧故障，再通过热像图获取燃弧次数、燃弧时间等。

在本申请具体实施方式中，分析服务器包括拉出值和导高的监测模块，用于根据弓网的图像数据计算弓网的拉出值和导高。具体的，获取弓网的图像数据，根据激光三角法测量弓网的拉出值和导高，获取拉出值和导高的计算值。拉出值和导高的监测模块包括处理器，用根据上述实施例中提供的具体计算方法计算拉出值和导高。

本申请实施例提供的弓网监测系统，安装在运营的地铁、高铁列车，采用非接触性检测方式，实现对弓网工作的状态监测，实时记录弓网运行状态数据。进行弓网的拉出值、导高准确监测，以及自动识别受电弓及羊角异常(受电弓及羊角脱落、缺失、变形等)、受电弓异常燃弧、受电弓和接触网温度检测。该弓网监测系统适用于在线运行的受电弓进行动态系统，能及时发现弓网故障或隐患，通过对于弓网故障的快速定位，减少地铁、高铁等列车弓网故障导致重大事故发生，提高地铁线路运营安全。系统还对大量的弓网运行动态的数据进行分析统计，为弓网检修人员检修弓网系统提供有效的数据指导。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种弓网监测系统，其特征在于，包括：车顶数据采集设备、传输设备、分析服务器和车底激光补偿装置；其中：

所述车顶数据采集设备设置于列车的顶部，用于采集弓网的图像数据并将所述弓网的图像数据通过所述传输设备传输至所述分析服务器；

所述车底激光补偿装置设置于列车的底部，用于采集列车轨道的图像数据，确定列车相对所述列车轨道的偏移量，并将所述列车轨道的偏移量通过所述传输设备传输至所述分析服务器；

所述分析服务器，用于分析所述弓网的图像数据，获得弓网的拉出值和导高，根据所述车底激光补偿装置确定的列车相对列车轨道的偏移量修正所述拉出值和导高。

2.如权利要求1所述的弓网监测系统，其特征在于，所述车底激光补偿装置包括对称设置的第一激光检测组件和第二激光检测组件，所述第一激光检测组件和第二激光检测组件沿列车车体中心线对称设置于列车的底部；

所述第一激光检测组件，用于采集左列车轨道的图像数据，确定列车相对所述左列车轨道的偏移量；

所述第二激光检测组件，用于采集右列车轨道的图像数据，确定列车相对所述右列车轨道的偏移量。

3.如权利要求2所述的弓网监测系统，其特征在于，所述第一激光检测组件包括第一工业相机和第一激光器，所述第二激光检测组件包括第二工业相机和第二激光器。

4.如权利要求1所述的弓网监测系统，其特征在于，所述车顶数据采集设备包括工业监控相机和激光器，所述激光器用于照射所述工业监控相机的成像区域，所述工业监控相机采集弓网的图像数据。

5.如权利要求4所述的弓网监测系统，其特征在于，所述车顶数据采集设备还包括补光光源，所述补光光源的照射区覆盖所述工业监控相机的成像区域。

6.如权利要求5所述的弓网监测系统，其特征在于，所述工业监控相机输出触发信号控制所述补光光源。

7.如权利要求1所述的弓网监测系统，其特征在于，所述车顶数据采集设备包括工业监测相机，所述监测相机用于采集弓网的图像数据以及识别所述弓网使用状态。

8.如权利要求1所述的弓网监测系统，其特征在于，所述车顶数据采集设备包括热成像工业相机，所述热成像工业相机用于采集弓网的热源数据。

9.如权利要求1所述的弓网监测系统，其特征在于，所述分析服务器包括拉出值和导高的监测模块，用于根据弓网的图像数据计算弓网的拉出值和导高。