一种接触网故障检测与车辆控制装置、列车及方法与流程

本发明属于接触网故障检测，具体涉及一种接触网故障检测与车辆控制装置及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、轨道交通线路大都采用接触网进行远距离电能传输，接触网是采用高压交流或直流向列车提供电能的供电线路。轨道交通列车通过车顶安装的受电弓从接触网上汲取电流获取能量，从而驱动列车行车。

3、接触网一旦出现故障将直接影响整条线路的列车运行，甚至造成严重的安全事故。

4、接触网网线布置复杂，很多露天布置，工作环境恶劣，时常会出现由于接触网有异物、接触网技术参数超标造成列车运行通过时，钻网、刮弓、受电弓砸顶放炮、甚至刮断接触线等弓网事故。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种接触网故障检测与车辆控制装置，本发明能及时检测列车运行前方接触网故障情况，使列车在检测到前方故障时，采取必要的控制措施如紧急降弓、紧急制动等，从而避免弓网事故的发生，实现列车对接触网故障的主动防护。

2、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，公开了一种接触网故障检测与车辆控制装置，包括：

4、接触网信息采集单元及检测控制单元；

5、所述接触网信息采集单元分别采集列车前方接触网状态图像以及通过扫描列车前方接触网及周围区域得到的三维环境点云数据；

6、所述检测控制单元接收所述接触网信息采集单元采集的数据并进行融合处理，判断接触网是否存在故障，若存在则输出故障距离、故障参数及故障类型；

7、所述检测控制单元与车辆控制与监控网络(tcms)通信，将接触网故障检测信号传输至所述车辆控制电路，所述车辆控制电路接收到接触网故障检测信号后控制列车紧急降弓及紧急制动。

8、作为进一步的技术方案，所述接触网信息采集单元包括：视频传感器和激光雷达传感器；

9、所述激光雷达传感器通过发射激光束，对列车前方接触网及周围区域进行扫描，生成接触网周围物体三维轮廓点云数据；

10、所述视频传感器包括长焦相机及短焦相机，用于采集列车前方接触网状态图像。

11、作为进一步的技术方案，所述检测控制单元通过识别算法判断点云图上特征点类别，从而计算接触网技术参数，识别接触网是否存在异常；同时根据发射激光束和接收前方接触网反射的激光束的时间，测算前方接触网异常位置距离。

12、作为进一步的技术方案，所述检测控制单元识别采集图像中接触网故障类型及障碍物类型。

13、作为进一步的技术方案，还包括显示设备，所述显示设备与所述检测控制单元通信，用于实时显示列车前方接触网状态监控画面，监控画面可切换长焦相机和短焦相机的拍摄画面；

14、监控画面叠加列车位置、列车速度及时间信息；

15、当接触网存在故障时，监控画面自动切换至故障位置画面，显示列车位置、故障类型及故障参数信息。

16、作为进一步的技术方案，所述检测控制单元包括两路干触点，分别接入车辆紧急制动电路和降弓控制电路；当检测到接触网故障时，两路干触点动作，控制列车紧急制动电路和降弓控制电路动作，使列车施加紧急制动及受电弓紧急降弓。

17、作为进一步的技术方案，所述检测控制单元通过通信协议方式与车辆列车控制网络通信，将检测到的接触网故障信号转发到车辆列车控制网络，通过车辆列车控制网络对控制车辆紧急制动、受电弓紧急降弓。

18、第二方面，公开了一种接触网故障检测与车辆控制方法，包括：

19、分别采集列车前方接触网状态图像以及通过扫描列车前方接触网及周围区域得到的三维环境点云数据；

20、接收所述接触网信息采集单元采集的数据并进行融合处理，判断接触网是否存在故障，若存在则输出故障距离、故障参数及故障类型；

21、将接触网故障检测信号传输至车辆控制电路，车辆控制电路接收到接触网故障检测信号后控制列车紧急降弓及紧急制动。

22、作为进一步的技术方案，所述故障类型包括：接触线障碍物、断线、拉出值超限、导高超限及线岔高差超限。

23、第三方面，公开了一种列车，包括：车辆控制电路及接触网故障检测与车辆控制装置；

24、所述接触网故障检测与车辆控制装置包括：接触网信息采集单元及检测控制单元；所述检测控制单元与车辆控制电路通信。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、本发明技术方案通过视频传感器结合激光雷达技术实时探测列车运行前方接触网的故障类型、故障点距离、故障参数，能够探测故障类型包括接触线障碍物、断线、拉出值超限、导高超限、线岔高差超限等，能够实时显示前方接触网状态画面，并在故障时进行报警提示。

27、本发明技术方案检测控制单元提供两路干接点信号接入车辆控制电路，或通过检测控制单元与列车控制与监控网络(tcms)的通信协议，实现接触网故障时紧急降弓、紧急制动控制，实现列车对接触网故障的主动防护，避免车辆升弓运行通过接触网故障位置造成弓网事故。

28、本发明技术方案充分考虑车辆的可用性，在接触网故障已修复情况或为避免接触网轻微故障、系统误触发导致车辆掉线，设置接触网故障复位装置，用于复位检测到的接触网故障信号，保证车辆恢复正常运行。

29、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

30、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种接触网故障检测与车辆控制装置，其特征是，包括：

2.如权利要求1所述的一种接触网故障检测与车辆控制装置，其特征是，所述接触网信息采集单元包括：视频传感器和激光雷达传感器；

3.如权利要求1所述的一种接触网故障检测与车辆控制装置，其特征是，所述检测控制单元通过识别算法判断点云图上特征点类别，从而计算接触网技术参数，识别接触网是否存在异常；同时根据发射激光束和接收前方接触网反射的激光束的时间，测算前方接触网异常位置距离。

4.如权利要求1所述的一种接触网故障检测与车辆控制装置，其特征是，所述检测控制单元识别采集图像中接触网故障类型及障碍物类型。

5.如权利要求1所述的一种接触网故障检测与车辆控制装置，其特征是，还包括显示设备，所述显示设备与所述检测控制单元通信，用于实时显示列车前方接触网状态监控画面，监控画面可切换长焦相机和短焦相机的拍摄画面；

6.如权利要求1所述的一种接触网故障检测与车辆控制装置，其特征是，所述检测控制单元包括两路干触点，分别接入车辆紧急制动电路和降弓控制电路；当检测到接触网故障时，两路干触点动作，控制列车紧急制动电路和降弓控制电路动作，使列车施加紧急制动及受电弓紧急降弓。

7.如权利要求1所述的一种接触网故障检测与车辆控制装置，其特征是，所述检测控制单元通过通信协议方式与车辆列车控制网络通信，将检测到的接触网故障信号转发到车辆列车控制网络，通过车辆列车控制网络对控制车辆紧急制动、受电弓紧急降弓。

8.一种接触网故障检测与车辆控制方法，其特征是，包括：

9.如权利要求8所述的一种接触网故障检测与车辆控制方法，其特征是，所述故障类型包括：接触线障碍物、断线、拉出值超限、导高超限及线岔高差超限。

10.一种列车，其特征是，包括：车辆控制电路及权利要求1-7任一所述的接触网故障检测与车辆控制装置；

技术总结
本发明提供了一种接触网故障检测与车辆控制装置、列车及方法，包括：接触网信息采集单元及检测控制单元；所述接触网信息采集单元分别采集列车前方接触网状态图像以及通过扫描列车前方接触网及周围区域得到的三维环境点云数据；所述检测控制单元接收所述接触网信息采集单元采集的数据并进行融合处理，判断接触网是否存在故障，若存在则输出故障距离、故障参数及故障类型；所述检测控制单元与车辆控制与监控网络通信，将接触网故障检测信号传输至所述车辆控制电路，所述车辆控制电路接收到接触网故障检测信号后控制列车紧急降弓及紧急制动。

技术研发人员：郭超,王延翠,王田农,赵心颖,韩庆军
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14