CN213147738U - 一种便携式接触网几何参数检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式接触网几何参数检测装置，包括车体、激光扫描传感器、工业摄像机、电源、里程计、处理器，所述激光扫描传感器安装在车体顶部，所述工业摄像机安装在车体的两端，所述激光扫描传感器和工业摄像机用于以两种不同的方式来获取接触网的三维信息，所述里程计用于线路行走距离计数，所述处理器用于完成数据采集及参数解算。本实用新型特别适合于识别定位器、支撑杆、轨道、接触点和电线杆，可以与激光扫描传感器相结合得到比较好的测量结果，另一方面，基于人工智能算法和图像处理的测量方法在较远距离仍然可以得到较可信的测量结果，特别适用于激光扫描传感器无法测量的环境。

Description

一种便携式接触网几何参数检测装置

技术领域

本实用新型涉及接触网领域，特别涉及一种接触网几何参数检测装置。

背景技术

伴随着科技进步以及工业的发展，我国铁路发生了巨大变化，铁路营业里程总体呈上升趋势。截止2018年底，全国铁路营业总里程达到13.1万公里以上(高铁占比22％)。为保证铁路机车的正常运行，需要定时或不定时对接触网进行检修维护。当前，我国对铁路机车的接触网进行检测需要进行断电检修，且检修时需要接触式检修方法，检修工作繁琐，我国现有电气化铁路约80000km，现有接触网的检修方法已不适应当前我国铁路的高速发展趋势。

接触网检测目前主要分为接触式检测和非接触式检测两种。由于国外的接触网检测技术都是针对本国实际线路状况研发的，但这些检测技术在某些场合中并不能满足我国的接触网检测实际要求和条件。这些检测技术存在许多不足之处，不符合我国现有技术水平，如对相机水平的要求非常高、受光照影响严重、装置要求较高，这些缺点将导致检测装置造价太高，所以许多国外新技术无法在国内进行普及。

接触式检测方式可通过检测受电弓与接触网之间的压力分布和受电弓框架转轴的角位移等参数推导出拉出值和导高，该方法的优点是技术成熟、检测速度快等，但存在安装在受电弓上的传感器增加了滑板的重量、传感器与导线直接接触、影响弓网的跟随性、电磁干扰严重和使用寿命短等缺点。

实用新型内容

本实用新型提出了一种便携式接触网几何参数检测装置，该装置主要通过扫描和拍照获得图像来计算得出接触网的各种参数，可以有效地克服接触式检测的缺点。

一种便携式接触网几何参数检测装置，包括车体、激光扫描传感器、工业摄像机、电源、里程计、处理器，所述激光扫描传感器安装在车体顶部，所述工业摄像机安装在车体的两端，所述激光扫描传感器和工业摄像机用于以两种不同的方式来获取接触网的三维信息，所述里程计用于线路行走距离计数，所述处理器用于完成数据采集及参数解算。

所述激光扫描传感器采用FO-SLS-51激光测量传感器，发射的激光束使用固定在旋转电机上的反射镜反射偏转并以固定频率扫描周围环境，扫描范围为270°。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型特别适合于识别定位器、支撑杆、轨道、接触点和电线杆，可以与激光扫描传感器相结合得到比较好的测量结果，另一方面，基于人工智能算法和图像处理的测量方法在较远距离仍然可以得到较可信的测量结果，特别适用于激光扫描传感器无法测量的环境。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型激光测量传感器测距原理示意图。

图3为本实用新型装置软件框图示意图。

图4所示为本实用新型装置图像识别步骤示意图。

图5所示为本实用新型装置深度卷积的网络结构设计图。

具体实施方式

以下将对本实用新型的实施例给出详细的说明。尽管本实用新型将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本实用新型并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

如图1所示，一种便携式接触网几何参数检测装置，包括车体5、激光扫描传感器1、工业摄像机4、电源3、里程计2、处理器6。车体5主要完成装置载体工作，使各配件安全、平稳在轨道上运行；激光扫描传感器1安装在车体5顶部，工业摄像机4安装在车体5的两端，激光扫描传感器和工业摄像机分别以两种不同的方式来获取接触网的三维信息；将两者的数据加以对比结合，使得检测的结果更加的完善，减少因为各种不可控因素造成的误差；处理器完成数据采集及参数解算工作；里程计完成线路行走距离计数工作，确定几何参数静态检测装置位置。

如图2所示，激光扫描传感器1采用FO-SLS-51，是一款扫描式光电激光测量传感器,发射的激光束使用固定在旋转电机上的反射镜反射偏转并以固定频率扫描周围环境，扫描范围为270°。在每个特定方向上FO-SLS-51通过向外发射短脉宽的激光脉冲，计算出该脉冲在雷达与障碍物之间往返的时间。

如图3所示，处理器完成数据采集及参数解算包括数据采集单元、数据分析单元、参数解算单元、数据存储单元、数据显示与报警单元。①数据采集单元主要负责对激光传感器、摄像头及里程计等数据进行管理与采集的工作；②数据采集单元采集完数据，将数据传输至数据分析单元，利用相应的软件算法对数据进行分析处理工作；③参数解算单元对数据分析单元的数据进行解算，利用相应的公式定理、数学关系来计算获得定位器角度、接触线拉出值及导高值等参数值；④参数存储单元负责计算结果进一步的存储工作；⑤数据显示于报警单元负责显示计算的结果，当有异常情况时进行报警。

如图4所示，通过采集到的接触网图片(RGB彩色图像)信息建立卷积神经网络(CNN)模型，然后利用深度卷积神经网络对得到的图片进行特征提取，识别照片中的定位器、定位器接触点、电线杆及电线支撑杆等物体，获取其坐标信息，最后经过坐标变换计算出拉出值、导高值、定位器角度值和线岔高差值，从而来判断接触网是否出现故障

如图5所示，整个方案共设计了8层，每层都含有多个不同的特征图，通过卷积滤波器对特征进行提取，以此获得每个特征的基础神经元。在上述的结构中，Cn表示卷积层用于对不同颜色特征进行提取。Sn表示为子采样层。在对接触网图像进行识别的过程中采用最大值池化算法对特征图进行缩减。在整个深度卷积网络结构中各卷积层、采样层及局部对比度归一化层的工作原理是相同的，但是随着层数加深，会提取更加抽象、表达属性更强的特征。

Claims (2)

1.一种便携式接触网几何参数检测装置，其特征在于，包括车体(5)、激光扫描传感器(1)、工业摄像机(4)、电源(3)、里程计(2)、处理器(6)，所述激光扫描传感器(1)安装在车体(5)顶部，所述工业摄像机(4)安装在车体(5)的两端，所述激光扫描传感器(1)和工业摄像机(4)用于以两种不同的方式来获取接触网的三维信息，所述里程计(2)用于线路行走距离计数，所述处理器(6)用于完成数据采集及参数解算。

2.根据权利要求1所述的一种便携式接触网几何参数检测装置，其特征在于，所述激光扫描传感器(1)采用FO-SLS-51激光测量传感器，发射的激光束使用固定在旋转电机上的反射镜反射偏转并以固定频率扫描周围环境，扫描范围为270°。

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