受电弓及接触网动态检测安全预警系统的制作方法
【专利摘要】一种受电弓及接触网动态检测安全预警系统，包括车顶检测设备、车内处理设备、地面终端服务设备，车顶检测设备由受电弓检测监测单元和接触网检测监测单元组成。本实用新型的优点是：系统融合传统的接触网检测设备、弓网运行状态检测监测设备、接触悬挂状态检测监测设备于一体。该装置有利于受电弓发生故障时进行事故原因分析，便于随车机械师做出正确的应急处理，从而缩短故障分析处理时间，将故障影响对行车调度和运输造成的影响降低到最小，系统同时有利于为车辆运行过程中出现的异常提供可靠的分析依据和预警信息。
【专利说明】
受电弓及接触网动态检测安全预警系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种受电弓及接触网动态检测安全预警系统，主要用于轨道列车受电弓及接触网的动态检测。
【背景技术】
[0002]目前，城市轨道交通发展迅猛，接触网的良好状态对保证城市轨道交通的安全、正点运行至关重要。由于接触网单一架设，无备用，并要承受受电弓的强烈冲击，使得接触网的故障时有发生，已成为城市轨道交通的一个薄弱环节。加强对接触网状态的监测，是实现“预防为主、重检慎修”的接触网维修理念的重要前提。目前城市轨道交通接触网检测主要依靠人工现场测量和接触网检测车两种检测手段，由此获得接触网的几何参数和弓网相互作用的动态参数，从而为运营维修部门提供客观的检修依据，然而，人工现场测量的方式主要用于接触网维修复核，效率低，强度大，不适于全线的接触网检测。而受电弓与接触网动态检测安全预警系统采用非接触式检测方式对运行客车中的弓网状态实时检测以及监测，能及时准确发现运行状态下的受电弓故障或者异常、接触网几何参数异常、刚性悬挂结构异常等缺陷，提高检测效率，同时减少人工劳动力，增加列车运营的安全保障。通过实时分析将异常数据以及图片发送到地面数据中心，以备人工查验复核，为受电弓、接触网日常维护和检修提供科学依据。现有的受电弓及接触网的成像设备在车顶的安装位置和安装结构不可靠，导致采集的图像信息不能满足监测的精度要求，有时会出现误报警，对列车的安全运行造成不利的影响。
【发明内容】
[0003]本实用新型旨在提供一种受电弓及接触网动态检测安全预警系统，以解决现有技术存在的人工现场测量的方式主要用于接触网维修复核，效率低，强度大；以及受电弓及接触网的成像设备在车顶的安装位置和安装结构不可靠，导致采集的图像信息不能满足监测的精度要求的问题。
[0004]本实用新型的技术方案是:系统包括车顶检测设备、车内处理设备和地面终端服务设备。
[0005]本实用新型的优点是:系统融合传统的接触网检测设备、弓网运行状态检测监测设备、接触悬挂状态检测监测设备于一体。系统采用高集成度设计、流线型外观适合高速车载应用，系统可提供机械师随时对运行中的弓网环境进行查看的功能，并对弓网运行线路做一个全记录，可随时调取历史信息，对沿途异物入侵、受电弓机械损坏等做高清图像查看，实时记录位置信息。
[0006]该装置有利于受电弓发生故障时进行事故原因分析，便于随车机械师做出正确的应急处理，从而缩短故障分析处理时间，将故障影响对行车调度和运输造成的影响降低到最小，系统同时有利于为车辆运行过程中出现的异常提供可靠的分析依据和预警信息。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型总体构成框图；
[0008]图2是本实用新型的车顶检测设备的构成框图；
[0009]图3是图2中刚性接触悬挂检测模块、接触线几何参数检测模块和受电弓监控模块组合的立体结构示意图；
[0010]图4是图3的俯视图；
[0011]图5是图3中一个刚性接触悬挂检测模块的立体结构示意图；
[0012]图6是图3中底座的结构示意图；
[0013]图7是本实用新型的号牌成像模块的正面结构示意图；
[0014]图8是本实用新型的车顶检测设备安装在车顶的立体结构示意图；
[0015]图9是图8的俯视图；
[0016]图10是本实用新型号牌成像模块的安装位置(车厢的侧面)示意图；
[0017]图11是图10的A-A剖视图(包括车顶的检测设备)；
[0018]图12是本实用新型弓网压力检测模块的安装结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]参见图1，本实用新型一种受电弓及接触网动态检测安全预警系统，包括车顶检测设备A、车内处理设备B、地面终端服务设备C，该车顶检测设备A的输出端与车内处理设备B电连接，车内处理设备B通过无线通信网与地面终端服务设备C建立通信连接。
[0020]参见图2-图12，所述的车顶检测设备A包括刚性接触悬挂检测模块1、接触线几何参数检测模块2、受电弓监控模块3、受电弓热成像模块4、紫外检测模块5、弓网压力检测模块6和号牌成像模块7，其特征在于，所述的刚性接触悬挂检测模块1、接触线几何参数检测模块2和受电弓监控模块3安装在一矩形的底座8上，在该底座8的四角各装有一个刚性接触悬挂检测模块I，在该底座8长方向的中部的两侧各装有一个接触线几何参数检测模块2，在该底座8的中部偏向后端处设有受电弓监控模块3，该底座8安装在车顶的受电弓装置15的前方;该受电弓热成像模块4和紫外检测模块5设在该受电弓装置15的后方;该弓网压力检测模块6安装在受电弓装置15上;两个该号牌成像模块7分别安装在两节车厢连接处的两侧。
[0021]每一所述的刚性接触悬挂检测模块I包括相机11、摄像照明光源12和外壳13，在设有斜面的外壳13内安装相机11，相机11的镜头伸出外壳13的斜面，四个相机11的镜头与上方中央的电力线悬挂装置14相对;摄像照明光源12采用三组LED光源，分别设在相机11镜头周围的斜面上。四台相机11采用不低于1600万像素的高清工业相机，帧率为多25fps，相机11分辨率为4902 X 3280;相机拍摄方式:触发拍摄，避免无效图片；图像编码:JPEG图像;摄像照明:选用单个工作功率为576W的高亮度红外LED光源8个;曝光方式:光源采用频闪方式与相机拍照同步工作;光源发散角度:70° ;悬挂定位方式:I个激光测距仪;激光测量范围:0-30米。工作原理:每套“受电弓及接触网检测监测设备”包含4个摄像机，分别从左右、前后对接触悬挂进行拍摄。
[0022]每一所述的接触线几何参数检测模块2包括相机21、摄像照明光源22和外壳23，在设有斜面的外壳23内安装相机21，相机21的镜头伸出外壳23的斜面，两个相机21的镜头与上方中央相对;摄像照明光源22采用20W激光红外光源，LED波长:850nm。连续拍摄，行频ΙΟΚΗζ。采用光切法实时测量接触线的拉出值与导高。两组激光红外光源22，分别设在相机11镜头两侧的斜面上。两个接触线几何参数检测模块2的两个相机21设在底座8的两侧中部(参见图3和图4)。
[0023]所述的受电弓监控模块3使用1600万高清相机，对受电弓进行实时拍摄，并通过常规的算法进行实时处理，查找受电弓形态学缺陷。
[0024]所述的该受电弓热成像模块4使用远红外相机，其镜头朝向所述的受电弓装置15，对受电弓进行实时拍摄，实时跟踪弓网温度变化，查找弓网温度异常点。相机分辨率:640 X480;相机数量:I;相机拍摄方式:连续拍摄，实时分析;视频录像编码:连续存储JPEG图像；异常图片格式:JPEG图像。
[0025]所述的紫外检测模块5由紫外检测传感器和光学镜头组成，其镜头朝向所述的受电弓装置15，用于检测弓网运行时拉弧能量中紫外分量。
[0026]所述的紫外检测模块5与该受电弓热成像模块4并列设置，设在相邻的连接车厢10的后方的车厢的前端车顶(参见图8-图10)。
[0027]参见图7，所述的号牌成像模块7包括相机71、照明光源72和外壳73，在外壳73内安装相机71，相机71的镜头伸出外壳73的面板，在镜头上面的面板上设有照明光源72，照明光源72采用一组LED光源。
[0028]参见图12，所述的弓网压力检测模块6采用八个轮辐式压力传感器17(图中只示出了四个)，在该受电弓装置15的四个滑条18(只示出两个)的两端各安装一个，通过该压力传感器17将滑条18和弓架分离开来，滑条18直接作用在压力传感器17上。轮辐式压力传感器17的压力检测范围为O?200N。工作原理:采用轮辐式压力传感器17，压力传感器安装在每个滑条的两端，通过8个压力传感器将4个滑条和弓架分离开来.滑条直接作用在压力传感器17上，通过计算处理统计出弓网接触压力值。
[0029]本实用新型的车内处理设备B主要是工业控制计算机:是检测系统的处理核心，接收蓄电池状态告警信号，配合车顶检测单元完成升降弓的检测，并根据检测的结果选择进入工作模式还是待机检测模式，完成对车顶检测单元数据的采集，与地面数据分析处理单元保持通讯。
[0030]本实用新型的地面终端服务设备C包括:
[0031]服务器:当前主流配置，CPU不低于inter 17四核8线水平，带磁盘阵列。
[0032]显示器:不低于19吋，或按照客户要求。
[0033]UPS:后备时间不低于60min。
[0034]网卡，电口数量:4口，单口速率:1000Mbps全双工。
[0035 ] 打印机:4黑白激光打印机。打印速率不低于17PPM。
[0036]车载单元(车顶检测设备、车内处理设备)主要功能包括:
[0037]I)连续拍摄弓网图像，并对受电弓羊角断裂等缺陷进行故障报警。
[0038]2)连续拍摄弓网红外热成像图片。
[0039]3)通过紫外检测模块实时跟踪弓网接触点拉弧产生的紫外光子。
[0040]4)准确定位接触网刚性悬挂装置(门庭结构)的位置；
[0041]5)拍摄刚性接触悬挂(门庭结构、吊柱座)图像。
[0042]6)连续测量接触网几何参数(导高、拉出值)；
[0043]7)准确检测线路公里标；
[0044]8)通过增加三轴高精度加速计对车辆顶部受电弓的稳定性进行监测；
[0045]9)增加压力传感器对弓网接触压力进行监测；
[0046]10) TCMS或CCTV接入报警功能；
[0047]11)对成像区域的缺陷进行简单识别，查找明显故障。
[0048]12)数据拷贝(主要通过大容量可插拔硬盘进行即时数据转移)。
[0049]地面终端服务设备功能:
[0050]I)对车载单元存储的图片进行细致的查找，分析受电弓状态、接触网状态、刚性悬挂状态。
[0051 ]2)分析和存储缺陷数据，并提供分类汇总报告；
[0052]3)形成一杆一档的数据库，能对同一位置的历史检测结果(图像、几何参数等)进行对比分析。
【主权项】
1.一种受电弓及接触网动态检测安全预警系统，包括车顶检测设备A、车内处理设备B、地面终端服务设备C，该车顶检测设备A的输出端与车内处理设备B电连接，车内处理设备B通过无线通信网与地面终端服务设备C建立通信连接;所述的车顶检测设备A包括刚性接触悬挂检测模块(1)、接触线几何参数检测模块(2)、受电弓监控模块(3)、受电弓热成像模块(4)、紫外检测模块(5)、弓网压力检测模块(6)和号牌成像模块(7)，其特征在于，所述的刚性接触悬挂检测模块(1)、接触线几何参数检测模块(2)和受电弓监控模块(3)安装在一矩形的底座(8)上，在该底座(8)的四角各装有一个刚性接触悬挂检测模块(I)，在该底座(8)长方向的中部的两侧各装有一个接触线几何参数检测模块(2)，在该底座8的中部偏向后端处设有受电弓监控模块(3)，该底座(8)安装在车顶的受电弓装置(15)的前方;该受电弓热成像模块(4)和紫外检测模块(5)设在该受电弓装置(15)的后方;该弓网压力检测模块(6)安装在受电弓装置(15)上;两个该号牌成像模块(7)分别安装在两节车厢连接处的两侧。2.根据权利要求1所述的受电弓及接触网动态检测安全预警系统，其特征在于，每一所述的刚性接触悬挂检测模块(I)包括相机(11)、摄像照明光源(12)和外壳(13)，在设有斜面的外壳(13)内安装相机(11)，相机(11)的镜头伸出外壳(13)的斜面，四个相机(11)的镜头与上方中央的电力线悬挂装置(14)相对;摄像照明光源(12)采用三组LED光源，分别设在相机(I I)镜头周围的斜面上。3.根据权利要求1所述的受电弓及接触网动态检测安全预警系统，其特征在于，每一所述的接触线几何参数检测模块(2)包括相机(21)、摄像照明光源(22)和外壳(23)，在设有斜面的外壳(23)内安装相机(21)，相机(21)的镜头伸出外壳(23)的斜面，两个相机(21)的镜头与上方中央相对;摄像照明光源(22)采用两组激光红外光源，分别设在相机(11)镜头两侧的斜面上。4.根据权利要求1所述的受电弓及接触网动态检测安全预警系统，其特征在于，所述的受电弓监控模块(3)使用1600万高清相机，对受电弓进行实时拍摄，用于查找受电弓形态学缺陷。5.根据权利要求1所述的受电弓及接触网动态检测安全预警系统，其特征在于，所述的该受电弓热成像模块(4)使用远红外相机，其镜头朝向所述的受电弓装置(15);所述的紫外检测模块(5)与该受电弓热成像模块(4)并列设置，由紫外检测传感器和光学镜头组成，其镜头朝向所述的受电弓装置(15)。6.根据权利要求1所述的受电弓及接触网动态检测安全预警系统，其特征在于，所述的弓网压力检测模块(6)采用八个轮辐式压力传感器，在该受电弓装置(15)的四个滑条的两端各安装一个，通过该压力传感器将滑条和弓架分离开来，滑条直接作用在压力传感器上。7.根据权利要求1所述的受电弓及接触网动态检测安全预警系统，其特征在于，所述的号牌成像模块(7)包括相机(71)、照明光源(72)和外壳(73)，在外壳(73)内安装相机(71)，相机(71)的镜头伸出外壳(73)的面板，在镜头的旁边的面板上设有照明光源(72)，照明光源(72)采用一组LED光源。
【文档编号】G05B19/048GK205692013SQ201620561139
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月13日 公开号201620561139.8, CN 201620561139, CN 205692013 U, CN 205692013U, CN-U-205692013, CN201620561139, CN201620561139.8, CN205692013 U, CN205692013U
【发明人】吴铁成
【申请人】吴铁成