一种接触网几何参数动态测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轨道交通检测领域，尤其涉及一种可测量接触网几何参数、磨耗及悬挂装置安全状态的接触网几何参数动态测量方法。
【背景技术】
[0002]近年来，伴随我国国民经济的飞速发展，铁路事业也获得了空前发展。在铁路大幅提速的背景下，交通的安全性日益受到广泛的关注，成为铁路运营的重要课题。铁路牵引供电系统运行过程的安全性、设备的可靠性和故障处理的及时性是整个铁路系统安全运行的重要保障。接触网是牵引供电系统向机车提供电能最直接的环节，其状态直接影响机车受流质量，影响机车运行安全。
[0003]目前接触网检测方式主要为接触网检测车定期巡检以及人工天窗点不定期检修维护两种。检测设备主要由照明光源、工业相机和计算机处理设备等组成，通常安装在机车顶部，随列车以一定速度运行检测。为了适应列车运行速度的不断提高，接触网检测车的检测速度与参数正不断的改进和完善。这种方式是接触网安全检测的重要方式，为相关专业部门提供检测数据，为现场的检修维护提供数据指导。另外，人工检测方式通过一些简单的手持设备如JZ-DJJ8型激光接触网检测仪，进行点式测量，但效率低下，数据单一，无法系统分析接触网的安全状况。
[0004]接触网检测车上的车载接触网检测设备对照明光源要求很高，一般采用大面积LED定制光源或其它优质光源，再加上相机和工业计算机一般体积较大，价格较为昂贵，而且对电源也有特殊要求，不适宜作为人工手持检测设备。另外，接触网检测车定期对全线路进行巡检，一般周期较长，另外由于车辆运动中有六个自由度的晃动等因素，车载设备动态测量精度不高。因此，该方式不能满足现场及时对接触网维护的需求。现行的接触网综合状态检测多依靠各区段人工作业，接触网作业工人采用激光测距和标尺等简单设备在天窗时间进行定点测量。该方式效率低，任务繁重，长期夜间天窗作业造成人员疲劳，且不能获得连续的接触线状态参数，因此，很难对铁路接触线的趋势变化进行有效观测以及及时主动维护，这种方式已不能完全满足当今铁路线路频繁使用的要求，严重影响到客车运行安全。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种接触网几何参数动态测量方法，运用机器视觉原理，通过两台高速线阵列相机辅助以线激光器，使得光轴与线激光器共面构成光幕，在铁路轨道上实时拍摄接触网悬挂装置状态图像，再通过图像解析软件对接触网的几何状态进行分析处理计算得到接触网的几何参数及磨耗值，同时利用面阵列相机结合LED光源来拍摄线路上方的接触网悬挂装置的安全状态，为铁路养护部门提供科学养护维修的依据。
[0006]本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种接触网几何参数动态测量方法，所述接触线悬挂于钢轨上方，其特征在于:所述动态测量方法至少包括以下步骤:
在所述钢轨上设置一移动小车，该移动小车可沿所述钢轨移动，在所述移动小车的车架上设置两台线阵列相机和至少一台线激光器，使所述线激光器的光束发射面对准所述所需测量的接触网，将所述线阵列相机分别置于所述线激光器的两侧，并使所述线阵列相机的照射面朝向所述接触网；
推动移动小车并启动所述线阵列相机，使所述线阵列相机随着所述移动小车在所述钢轨上的移动持续拍摄所述接触网的图像数据；
采用三角法立体测量技术原理对所述接触网的图像进行实时分析处理，计算得到所述接触网的几何参数。
[0007]在所述移动小车的车轮内侧分别设置有顶轮，所述顶轮的表面贴合所述钢轨的内侧表面。
[0008]在所述移动小车的车架主梁上设置伸缩结构以及位移传感器，通过所述位移传感器测量所述伸缩结构的伸缩量，该伸缩量用于测量线路的轨距数值，用于修正所述接触网的几何参数及磨耗数据。
[0009]在所述移动小车上设置倾角传感器，通过所述倾角传感器测量所述线路轨道的超高，该高度用于修正所述接触网的几何参数及磨耗数据。
[0010]所述车架上设置激光测距仪，所述激光测距仪用于测量线路支柱的侧面限界。
[0011]所述车架上安装有视频监控相机及LED照明光源，所述视频监控相机用于拍摄线路前方接触网悬挂装置的安全状态，所述LED光源用于相机拍摄时的补光。
[0012]本发明的优点是:可实现连续、实时、高精度动态检测，同时具有轻便、操作简单，价格低廉等优势；为非接触式检测，不影响接触网正常运行，不受受电弓扰动影响，安全可靠；该系统通过在轨道上推行，连续检测接触网几何参数，解决了传统接触网工用手持设备点式测量的不便，极大的降低了工作人员的劳动强度，有效的提高了检测精度和效率；弥补了现场点式测量不能系统的进行线路的变化趋势判断，无法及时发现接触网的缺陷问题，能够有效的减少事故的发生。
【附图说明】
[0013]图1为本发明中移动小车的结构示意图；
图2为本发明的检测原理图；
图3为本发明的工作流程图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-3所示，图中标记1-12分别为:右线阵相机1、线激光器2、左线阵相机3、处理器
4、编码器5、车体6、传感器7、推杆8、电源9、顶轮10、车轮11、视频监控相机及照明器12。
[0015]实施例:如图1所示，本实施例中接触网几何参数动态测量方法涉及一种移动小车。移动小车的车体6上具有车轮11，车轮11架设在钢轨上并可沿钢轨的铺设方向移动，钢轨上方为所需测量的接触网。移动小车的车体上设置有右线阵相机I和左线阵相机3，阵列相机对称分布在以线激光器2为对称中心的两边，且两相机的拍摄线与激光射出的激光带重合。线激光器2的光束发射面朝向所需测量的接触网，两线阵相机的照射面也对准接触网。
[0016]移动小车车体6的左车轮处的里程编码器5根据车轮10的行驶距离输出脉冲信号，为接触网检测提供里程信息和采集接触网图像的右线阵相机I和左线阵相机3触发信号。车体6上的传感器7为接触线检测提供补偿数据。锂电池9固定于车体6的右端，分别为线阵相机和线激光器2提供电源。处理器4与线阵相机相连，用于接收线阵相机拍摄的接触网的图像数据。处理器4的托架还可作为车体6的推行把手。为保证车体6的行驶稳定，即车轮10始终在钢轨上，在车轮10的内侧设置有顶轮10，顶轮10通过旋转推杆8连接控制；在使用时，通过旋转推杆8调整顶轮10与车轮11之间的间距，使顶轮10的表面始终与钢轨内侧表面相结合，从而保持车轮10和钢轨始终接触，确保车体行驶稳定。
[0017]本实施例中的系统检测原理如图2所示，左线阵相机I和右线阵相机3的线采集范