CN213149242U - 一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置，包括测距系统、工业数字摄像机、车顶照明系统、检测计算机、偏移量采集装置、监控装置。与传统非接触式接触网参数检测装置相比，本实用新型非接触式接触网参数检测装置采用能够100°旋转扫描的测距系统以及记录车体相对于两侧轨道的偏移信息的偏移量采集装置，完善了接触网可视图像的数字化功能。该装置能够极大改善接触网的检测精度以及维护能力，提高了接触网检测工作的便利性、可靠性和安全性。

Description

一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置

技术领域

本实用新型涉及接触网领域，特别涉及非接触式接触网参数检测装置。

背景技术

目前，在我国经济实力的快速提升发展的同时，我国的铁路相关产业也取得了空前的进步。其中，电气化铁路接触网作为铁路行业的一个重要建设目标，从最初的设计、施工和建设，到后期的维修、维护和检测等方面的技术革新和进步，都会对铁路行业运作的各个环节起着推动的作用。

接触网的实质是在电气化铁路中，跟随轨道在其正上方搭设的“之”字形的、能够供受电弓取流的高压输电线。接触网同时也是电气化铁路工程中的主要构架之一。由于接触网的功能是把供电所输出的电能输送至电力机车上并供其使用，因此保证接触网的线路质量以及工作状况的具有重要意义。为了保证接触网的供电质量并对其定期进行维护维修，因此也需要定期对接触网参数进行检测，其中接触网参数检测装置能够实现该功能。

为了减少检测装置本身对接触网的损耗，因此选择采用非接触式接触网检测装置。由于电气化铁路技术的不断成熟和应用范围逐渐扩大，铁路建设的里程数也在不断增加，接触网的架设范围也在不断扩大，因此非接触式接触网检测装置的运用更能在此前提下确保铁路运输的安全性和可靠性。但是当下进行非接触式接触网参数检测的装置成本过高、难以安装于高速行驶的列车上、检测精度不高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置，针对于改善当下进行非接触式接触网参数检测的装置成本过高、难以安装于高速行驶的列车上、检测精度不高的特点。

为了达到上述目的，本实用新型一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置，包括测距系统、工业数字摄像机、车顶照明系统、检测计算机、偏移量采集装置、监控装置，测距系统采用激光扫描雷达，具有完好实现100°旋转扫描的功能；工业用数字摄像机用于进行视频监控，以及使用远程检测的计算机对视频文件进行保存与处理。通过位于车顶的工业用数字摄像机，实时拍摄轨道上空的接触网的视频和图像，并实时传输给远程检测计算机进行数字化操作，能够将实时检测到的结果和位置信息，以数据和曲线方式在视频图像中实时显示；偏移量采集装置采用安装于车底两侧的两套激光扫描雷达，通过测量车身相对于轨道的位移偏移量，将数据在检测计算机中进行处理和计算，完成对接触线拉出值的偏移修正；所述远程检测计算机主要实现对视频信号进行数字化处理和偏移量计算的功能；视频信号的数字化处理是通过调用MT60字幕叠加卡中的DLL库函数，能够在视频图像上实现字幕的添加，从而实现同步接触网检测的实时信息以及视频图像；偏移量计算是通过在车顶实时采集的拉出值数据进行计算出准确的拉出值数据。

测距系统选用德国SICK公司生产的LMS511激光扫描雷达，所述激光扫描雷达能够利用旋转25-100Hz的电机带动激光头，能够实现在100°范围内的旋转扫描功能。激光发射线路上一旦遇到遮挡的物体就会反射信号，通过发射信号与接收信号的时间之差计算距离。遮挡的物体可能不仅是接触线，还有车体经过的支柱、隧道墙壁等，使用辨识算法，检测系统能够精确识别出只属于接触线的扫描结果。所述的测距系统下使用的激光雷达能够安装于高速行驶的列车上，能够提高扫描区域内接触网的检测速度和精度。使用所述测距系统由于未采用传感器，在受电弓上不会产生附加重量，因此所述系统的使用也能够更加真实准确地测量出实际的弓网关系。

工业用数字摄像机用于确保在列车高速运行情况下，成形的视频和图像依然能够清晰可辨；所述的检测计算机则用于处理视频信号和实时存储图像信息，并且能够通过库中的算法为视频和图像添加一定的字幕、信息和曲线，实现视频图像的数字化处理。由于所拍摄的视频图像资料数量极大，需要采取合理的采集存储方式，因此应先预设命名规则并进行存储，以便于后期使用时检索工作的进行。并且数字摄像机可以实时与远程检测计算机进行通信，能够调用已存储和已编辑好的接触网参数检测结果数据或者评估标准，实时绘制接触网的动态参数曲线，效率极高地实现了数字化动态检测。

偏移量采集装置采用两套LMS对数据偏差进行测量并实时传输至远程检测电脑中进行偏移量计算。安装在列车底部的偏移量采集装置是由位于左右两侧的两套激光扫描雷达组成的，分别用于扫描左右两侧的钢轨，并分别记录车体相对于两侧轨道的偏移信息，即其距离及角度，并实时将偏移数据发送至远程检测的计算机系统内，通过实时采集的拉出值数据进行计算，并计算出准确的拉出值数据。LMS 和远程检测电脑通过局域网，实现实时通信和计算。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型所述非接触式接触网检测装置采用了能够100°旋转扫描方式的测距系统，能够提高对接触网参数的检测速度和检测精度，并且更能够准确反映弓网关系。一定程度上也减少了成本，能够有效适用于高速行驶的列车上。

2.本实用新型所述非接触式接触网检测装置采用了安装于车底两侧的偏移量采集装置，与传统拉线等偏移量计算方式相比，该装置采用激光测量车体与轨道间由于振动引起的偏移数据，由于实时传输和激光测量，能够显著提高计算速度和精度。

3.本实用新型所述非接触式接触网检测装置采用了视频处理系统，工业用数字摄像与检测计算机中编译的算法能够有效实现可视图像的数字化功能，并且还具有对异常数据进行报警和有效分析的功能。

4.本实用新型所述非接触式接触网检测装置能够在对接触网不产生消耗、磨损的前提下对接触网参数进行检测。所述新型非接触式接触网参数检测装置系统具有技术完备、安全性高、步骤简单、功能实用、精度良好的特点，可广泛推广使用于各接触网作业车，促进了电气化铁路的智能化和现代化。

附图说明

图1所示为根据本实用新型的实施例的总体结构框图。

图2所示为根据本实用新型的实施例的测距系统检测原理图。

图3所示为根据本实用新型的实施例的偏移量采集装置图。

图4a、图4b所示为根据本实用新型的实施例的测距系统检测数据图。

图5所示为根据本实用新型的实施例的接触网参数检测数据图。

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，所述非接触式接触网检测装置由测距系统、工业数字摄像机、车顶照明系统、检测计算机、偏移量采集装置、监控装置、不间断电源系统等组成。其中，列车本身的里程和速度信号由监控系统采集并实时通信至检测计算机，测距系统将采集到的距离信号通信至检测计算机，工业用数字摄像机将图像视频实时输出至检测计算机，偏移量采集装置将采集的偏移量数据传输给检测计算机，由检测计算机统一储存并进行计算。车顶照明系统用来在车顶进行照明，使摄像机能够在晚上清晰的拍摄所需要的图片。装置还设置有UPS不间断电源，UPS不间断电源通过车载发电机供电。

如图2所示，所述非接触式接触网检测装置的测距系统能够实现100°内的旋转扫描。根据扫描所得的结果，接触线与LMS间的直线距离为l，并且夹角角度为α，LMS511的基准面与铁路轨道平面的高差为h₀，可以计算所测拉出值：

a＝lcosα

而接触线的高度则为：

h＝h₀+lsinα

在某些采用双支接触线的位置，则需要分别计算出双支接触线各自的拉出值a、接触线高度h，并且拉出值差的绝对值|Δa|为两接触线的间距。

如图3所示，所述非接触式接触网检测装置的偏移量采集装置采用两套25-100Hz的LMS对数据偏差进行测量并实时传输至远程检测电脑中进行偏移量计算。安装在列车底部的偏移量采集装置是由位于左右两侧的两套激光扫描雷达组成的，分别用于扫描左右两侧的钢轨，并分别记录车体相对于两侧轨道的偏移信息，即其距离及角度，并实时将偏移数据发送至远程检测的计算机系统内，通过实时采集的拉出值数据进行计算，并计算出准确的拉出值数据。

如图4a、图4b所示，所述接非接触式接触网检测装置的测距系统使用激光扫描雷达，分别对分辨率为0.25和0.333下的数据进行分析和对比，以此得到对接触网进行参数检测更为接近的分辨率。如图 4a、图4b所示，导线数据在2000左右，承力索数据则在3000左右。当拉出值很大时，分辨率为0.333的数据会发生导线数据丢失的情况，但经过多次调试后，该情况逐渐得到改善。这是由于测距系统随着距离的增加，光斑变得发散，光斑直径随之增大，在光斑直径大于物体直径时会出现能力损失的情况，在能量不足时将无法检测到物体。

如图5所示，可以清晰反映出铁路接触网的参数信息，包含拉出值、垂直高差、导高、导高差等各项指标，并都在误差允许范围内。可使用检测电脑进行编程，确定误差范围，一旦数据超出该范围外，系统会立刻发出重点提醒或警告。说明该装置可以精确对接触网参数进行检测，以便于及时维护、维修接触网。

与现有技术相比，本实用新型所述非接触式接触网检测装置具有以下优点：

1.本实用新型所述非接触式接触网检测装置采用了能够100°旋转扫描方式的测距系统，能够提高对接触网参数的检测速度和检测精度，并且更能够准确反映弓网关系。一定程度上也减少了成本，能够有效适用于高速行驶的列车上。

2.本实用新型所述非接触式接触网检测装置采用了安装于车底两侧的偏移量采集装置，与传统拉线等偏移量计算方式相比，该装置采用激光测量车体与轨道间由于振动引起的偏移数据，由于实时传输和激光测量，能够显著提高计算速度和精度。

3.本实用新型所述非接触式接触网检测装置采用了视频处理系统，工业用数字摄像与检测计算机中编译的算法能够有效实现可视图像的数字化功能，并且还具有对异常数据进行报警和有效分析的功能。

4.本实用新型所述非接触式接触网检测装置能够在对接触网不产生消耗、磨损的前提下对接触网参数进行检测。所述新型非接触式接触网参数检测装置系统具有技术完备、安全性高、步骤简单、功能实用、精度良好的特点，可广泛推广使用于各接触网作业车，促进了电气化铁路的智能化和现代化。

Claims (4)

1.一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置，其特征在于，包括测距系统、工业数字摄像机、车顶照明系统、检测计算机、偏移量采集装置、监控装置，监控装置用于采集列车本身的里程和速度信号实时通信至检测计算机，测距系统用于将采集到的距离信号通信至检测计算机，工业用数字摄像机用于将图像视频实时输出至检测计算机，偏移量采集装置用于将采集的偏移量数据传输给检测计算机，检测计算机连接显示器。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置，其特征在于，所述测距系统采用角度达到100°旋转扫描的激光雷达。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置，其特征在于，还包括UPS不间断电源，UPS不间断电源通过车载发电机供电。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进测距系统的非接触式接触网参数检测装置，其特征在于，所述偏移量采集装置安装在列车底部，由位于左右两侧的激光扫描雷达组成，分别用于扫描左右两侧的钢轨。

Images