一种激光接触网导线巡检装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光接触网导线巡检装置及方法，涉及有轨电车检测技术领域，包括测量小车，测量小车包括一个T型的车架和三个轮子，轮子分别设于车架三个端点处；车架上设有一水平传感器和一轨距传感器；成像识别装置，成像识别装置设于车架上，成像识别装置用于采集图像并识别接触网导线的位置；激光测量装置，激光测量装置设于车架上，激光测量装置包括一旋转中心，激光测量装置用于测量接触网导线到旋转中心的距离以及激光测量装置的激光与车架平面的夹角；伺服跟踪装置，伺服跟踪装置与激光测量装置相连接，伺服跟踪装置驱动激光测量装置绕旋转中心转动。本发明可以连续自动跟踪测量接触网的各项参数。
【专利说明】
一种激光接触网导线巡检装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及有轨电车检测技术领域，具体涉及一种激光接触网导线巡检装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着电气化铁路特别是高速电力机车大量普及运用，铁路部门对行车线路的检测维护精度要求越来越高，速度越来越快。接触网是行车线路的重要组成部分。接触网俗称电辫，它搭接在电气铁路供电线路上，向整个电力机车牵引系统和列车附属设备延伸出许多接触网导线，用以向列车供电。所以，它的重要性不言而誉。由于它涉及运动，材料，高压电力等多项因素，它的应用与研究在世界一直处于前缘领域。它在空间架设的几何参数影响着列车的行车安全和接触网的使用寿命。接触网的空间几何参数如:导高，拉出值等参数检测变得尤为重要。目前铁道部引进了法国高速列车上的非接触高速激光轨检系统，但这种系统可用于铁路局对接触网的宏观监测，不能满足铁路维护部门的现场检修。铁路维护部门现有的检测办法主要是接触式检测。用一个绝缘杆挂到接触网导线上，然后用尺子测量。这种办法测量误差大、参数少，且受天气影响大，在有风、雨、雾时都不宜检测。常用的接触网测量仪，手动操作，人工目苗点，不能连续测量。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种激光接触网导线巡检装置及方法，可以连续自动跟踪测量。
[0004]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:一种激光接触网导线巡检装置，包括:
[0005]测量小车，所述测量小车包括一个T型的车架和三个轮子，所述轮子分别设于车架三个端点处;所述车架上设有一水平传感器和一轨距传感器；
[0006]成像识别装置，所述成像识别装置设于所述车架上，所述成像识别装置用于采集图像并识别接触网导线的位置；
[0007]激光测量装置，所述激光测量装置设于所述车架上，所述激光测量装置包括一旋转中心，所述激光测量装置用于测量接触网导线到旋转中心的距离以及所述激光测量装置的激光与所述车架平面的夹角；
[0008]伺服跟踪装置，所述伺服跟踪装置与所述激光测量装置相连接，所述伺服跟踪装置驱动所述激光测量装置绕所述旋转中心转动。
[0009]在上述技术方案的基础上，所述成像识别装置包括一光电成像部件和一图像识别部件。
[0010]在上述技术方案的基础上，所述激光测量装置包括一激光测距部件和一光栅侧角部件。
[0011 ]在上述技术方案的基础上，所述轮子上还设有一里程传感器。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述车架上设有一推杆。
[0013]本发明还公开了一种基于所述装置的激光接触网导线巡检方法，包括以下步骤:
[0014]SI，将所述测量小车在轨道上推行，使用所述成像识别装置采集图像并识别接触网导线的位置；
[0015]S2，使用所述伺服跟踪装置驱动所述激光测量装置绕所述旋转中心转动至激光瞄准接触网导线；应改为:使用所述伺服跟踪装置驱动是将采集数据经过系统算法(目标测量、目标检测、图像识别、图像修正算法等)，控制所述激光测量装置绕所述旋转中心转动至激光瞄准接触网导线；
[0016]S3，使用所述激光测量装置测量接触网导线到旋转中心的距离以及所述激光测量装置的激光与所述车架平面的夹角；
[0017]S4，使用所述水平传感器测量车架平面相对于水平面的倾斜角度；
[0018]S5，使用所述轨距传感器测量钢轨轨距；
[0019]S6，根据测量数据计算得出接触网导线相对于钢轨的各项参数，结束。
[0020]在上述技术方案的基础上，所述各项参数包括超高，导高和拉出值，所述超高即两钢轨高度差，所述导高即接触网导线相对于钢轨平面的高度，所述拉出值即接触网导线相对于钢轨顶面的投影距离与所述钢轨中信息的距离。
[0021]在上述技术方案的基础上，所述超高的计算方法是:超高=(d+钢轨宽度).sin;其中，d为钢轨轨距，A为车架平面相对于水平面的倾斜角度。
[0022]在上述技术方案的基础上，所述导高的计算方法是:导高=h+m.sin，其中，h为旋转中心相对于车架平面的高度，m为接触网导线到旋转中心的距离，B激光测量装置的激光与所述车架平面的夹角。
[0023]在上述技术方案的基础上，所述拉出值的计算方法是:拉出值=P+m.cos-d/2，其中，P为旋转中心在车架上的投影到车架较低一端的距离。
[0024]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0025]1、采用成像识别装置采集图像并识别接触网导线的位置后，使用所述伺服跟踪装置驱动所述激光测量装置绕所述旋转中心转动至激光瞄准接触网导线，实现自动跟踪测量。
[0026]2、所有测量装置设于测量小车上，测量小车可沿钢轨推动，实现连续检测。
【附图说明】
[0027]图1为本发明实施例中激光接触网导线巡检装置的结构示意图；
[0028]图2为本发明实施例中激光接触网导线巡检装置局部结构示意图；
[0029]图3为本发明实施例中激光接触网导线巡检方法的流程示意图。
[0030]图中:1-测量小车，11-车架，12-轮子，13-水平传感器，14-轨距传感器，15-里程传感器，16-推杆，2-成像识别装置，21-光电成像部件，22-图像识别部件，3-激光测量装置，31-激光测距部件，32-光栅侧角部件，33-旋转中心，4-伺服跟踪装置。
【具体实施方式】
[0031 ]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0032]参见图1所示，本发明实施例提供一种激光接触网导线巡检装置，包括:测量小车I，测量小车I包括一个T型的车架11和三个轮子12，轮子12分别设于车架11三个端点处;车架11上设有一水平传感器13和一轨距传感器14;成像识别装置2，成像识别装置2设于车架11上，成像识别装置2用于采集图像并识别接触网导线的位置;激光测量装置3，激光测量装置3设于车架11上，激光测量装置3包括一旋转中心33，激光测量装置3用于测量接触网导线到旋转中心33的距离以及激光测量装置3的激光与车架11平面的夹角；伺服跟踪装置4，伺服跟踪装置4与激光测量装置3相连接，伺服跟踪装置4驱动激光测量装置3绕旋转中心33转动。参见图2所示，成像识别装置2包括一光电成像部件21和一图像识别部件22。激光测量装置3包括一激光测距部件31和一光栅侧角部件32。轮子12上还设有一里程传感器15，可用于记录测量小车I推行的距离。车架11上设有一推杆16。推杆16用于推动测量小车I沿钢轨行走。本发明采用成像识别装置2采集图像并识别接触网导线的位置后，使用伺服跟踪装置4驱动激光测量装置3绕旋转中心33转动至激光瞄准接触网导线，实现自动跟踪测量，并保留传统测量的基本功能:导高、拉出值、超高、限界、锚段关节、线岔、500处高差、支柱红线、承力索与接触线、支柱斜率等接触网几何参数测量功能。所有测量装置设于测量小车I上，测量小车I可沿钢轨推动，实现连续检测。
[0033]参见图3所示，本发明还公开了一种激光接触网导线巡检方法，包括以下步骤:
[0034]SI，将测量小车I在轨道上推行，使用成像识别装置2采集图像并识别接触网导线的位置；
[0035]S2，使用伺服跟踪装置4驱动激光测量装置3绕旋转中心33转动至激光瞄准接触网导线;使用伺服跟踪装置4驱动激光测量装置3绕旋转中心33转动至激光瞄准接触网导线，是指将采集的接触网导线的位置数据经过系统算法(目标测量、目标检测、图像识别、图像修正算法等)，得出偏转角度，然后控制激光测量装置3绕所述旋转中心33转动至激光瞄准接触网导线；
[0036]S3，使用激光测量装置3测量接触网导线到旋转中心33的距离以及激光测量装置3的激光与车架11平面的夹角；
[0037]S4，使用水平传感器13测量车架11平面相对于水平面的倾斜角度；
[0038]S5，使用轨距传感器14测量钢轨轨距；
[0039]S6，根据测量数据计算得出接触网导线相对于钢轨的各项参数，结束。各项参数包括超高，导高和拉出值。
[0040]超高即两钢轨高度差，其计算方法是:
[0041]超高=(d+钢轨宽度).sin(A);其中，d为钢轨轨距，A为车架11平面相对于水平面的倾斜角度。
[0042]导高即接触网导线相对于钢轨平面的高度，其计算方法是:
[0043]导高=h+m.sin(B)，其中，h为旋转中心33相对于车架11平面的高度，m为接触网导线到旋转中心33的距离，B激光测量装置3的激光与车架11平面的夹角。
[0044]拉出值即接触网导线相对于钢轨顶面的投影距离与钢轨中信息的距离，其计算方法是:
[0045]拉出值= P+m.cos(B)_d/2，其中，P为旋转中心33在车架11上的投影到车架11较低一端的距离。
[0046]本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种激光接触网导线巡检装置，其特征在于，包括: 测量小车(I)，所述测量小车(I)包括一个T型的车架(11)和三个轮子(12)，所述轮子(12)分别设于车架(11)三个端点处;所述车架(11)上设有一水平传感器(13)和一轨距传感器(14)； 成像识别装置(2)，所述成像识别装置(2)设于所述车架(11)上，所述成像识别装置(2)用于采集图像并识别接触网导线的位置； 激光测量装置(3)，所述激光测量装置(3)设于所述车架(11)上，所述激光测量装置(3)包括一旋转中心(33)，所述激光测量装置(3)用于测量接触网导线到旋转中心(33)的距离以及所述激光测量装置(3)的激光与所述车架(11)平面的夹角； 伺服跟踪装置(4)，所述伺服跟踪装置(4)与所述激光测量装置(3)相连接，所述伺服跟踪装置(4)驱动所述激光测量装置(3)绕所述旋转中心(33)转动。2.如权利要求1所述的一种激光接触网导线巡检装置，其特征在于:所述成像识别装置(2)包括一光电成像部件(21)和一图像识别部件(22)。3.如权利要求1所述的一种激光接触网导线巡检装置，其特征在于:所述激光测量装置(3)包括一激光测距部件(31)和一光栅侧角部件(32)。4.如权利要求1所述的一种激光接触网导线巡检装置，其特征在于:所述轮子(12)上还设有一里程传感器(15)。5.如权利要求1所述的一种激光接触网导线巡检装置，其特征在于:所述车架(11)上设有一推杆(16)。6.—种基于权利要求1-5任意一项所述的装置的激光接触网导线巡检方法，其特征在于，包括以下步骤: SI，将所述测量小车(I)在轨道上推行，使用所述成像识别装置(2)采集图像并识别接触网导线的位置； S2，使用所述伺服跟踪装置(4)驱动所述激光测量装置(3)绕所述旋转中心(33)转动至激光瞄准接触网导线； S3，使用所述激光测量装置(3)测量接触网导线到旋转中心(33)的距离以及所述激光测量装置(3)的激光与所述车架(11)平面的夹角； S4，使用所述水平传感器(13)测量车架(11)平面相对于水平面的倾斜角度； S5，使用所述轨距传感器(14)测量钢轨轨距； S6，根据测量数据计算得出接触网导线相对于钢轨的各项参数，结束。7.如权利要求6所述的一种激光接触网导线巡检方法，其特征在于:所述各项参数包括超高，导高和拉出值，所述超高即两钢轨高度差，所述导高即接触网导线相对于钢轨平面的高度，所述拉出值即接触网导线相对于钢轨顶面的投影距离与所述钢轨中信息的距离。8.如权利要求6所述的一种激光接触网导线巡检方法，其特征在于:所述超高的计算方法是: 超高= (d+钢轨宽度).sin(A);其中，d为钢轨轨距，A为车架(11)平面相对于水平面的倾斜角度。9.如权利要求6所述的一种激光接触网导线巡检方法，其特征在于:所述导高的计算方法是: 导高= h+m.sin(B)，其中，h为旋转中心(33)相对于车架(11)平面的高度，m为接触网导线到旋转中心(33)的距离，B激光测量装置(3)的激光与所述车架(11)平面的夹角。10.如权利要求6所述的一种激光接触网导线巡检方法，其特征在于:所述拉出值的计算方法是: 拉出值= P+m.cos(B)-d/2，其中，P为旋转中心(33)在车架(11)上的投影到车架(11)较低一端的距离。
【文档编号】G01C9/00GK106042983SQ201610630272
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月3日
【发明人】李育冰, 孟敏虎, 韩兰贵, 张裔, 闫玉池, 曹青, 韩孟, 张辉
【申请人】中铁电气化局集团有限公司