一种弓网电弧能量测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种弓网电弧能量测试方法，属于电气化铁路技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着动车组运行速度的提升，弓网振动滑动加剧，弓网离线频繁，弓网电弧频发， 严重影响弓网材料的服役性能和动车组的受流质量，弓网关系已成为影响高速铁路安全运 行的Ξ大基础关系之一。弓网电弧会导致受电弓滑板与接触网导线灼伤、烧蚀，加速弓网摩 擦副材料老化，降低弓网系统的服役性能，同时弓网电弧还会产生高次谐波，影响车载设备 的安全稳定工作。弓网电弧对弓网摩擦副材料的灼伤、烧蚀W及引起的牵引系统谐波与弓 网电弧能量密切相关，因此，为了系统掌握弓网电弧的破坏特性，需要获得弓网电弧的能量 信息。获取弓网电弧能量信息的最直接的方法是测量弓网电弧的电压、电流，将电压电流相 乘，获得弓网电弧燃弧功率，然而实际运营现场，获取弓网电弧电压需要测试接触网导线与 受电弓滑板之间的压降，而当动车组运行时，受电弓滑板与接触网导线处于相互高速运动 状态，测试弓网电弧电压存在很大的困难。因此目前在运营现场对弓网电弧的测量多是侧 重于统计单位时间内的燃弧次数和燃弧时间，现有测量方法对于统计弓网离线率很有意 义，但还是无法反应每次燃弧时的电弧能量信息，不能用于评估弓网电弧对弓网摩擦副材 料的侵蚀特性，因此亟需一种能够测量弓网电弧能量的方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种弓网电弧能量测量方法，克服现有测量方法只能统计 燃弧次数与燃弧时间，无法反应电弧能量的缺陷。现场运营经验、实验室模拟实验和开关电 弧领域的研究结果表明，当拍摄位置与电弧燃弧点位置固定时，电弧燃烧越剧烈，电弧能量 越大时，通过高速相机记录的电弧燃弧图像在拍摄照片上占据的空间越大，电弧图像的周 长也越大。而且进一步研究表明，电弧能量与照片上电弧图像的边界周长之间存在一定的 函数关系。
[0004]本发明的目的是通过如下的手段实现的。
[0005] 1.-种弓网电弧能量测量方法，用于对高速相机弓网电弧燃弧拍摄图像信息化处 理。电弧燃弧拍摄图像二值化处理得到电弧边界周长，并将电弧边界周长带入相关经验模 型中处理得到弓网电弧能量，包括W下的步骤：
[0006] 1)在动车组车顶受电弓下方架设高速相机，当弓网电弧发生时，触发高速相机，记 录弓网电弧的图像；
[0007] 2)对1)所获弓网电弧图像进行二值化处理，获得弓网电弧二值化图像；
[0008] 3)对2)所获图像提取弓网电弧二值化图像中电弧的边界周长L
[0009] 4)将3)所得将电弧边界周长L输入实验所得模型中计算，得到目标弓网电弧能量 值Q。
[0010] 本发明提供的一种弓网电弧能量测试方法，只需要利用高速相机对弓网电弧图像 进行非接触拍摄，获得电弧燃弧时，电弧图像的边界周长信息，并利用电弧边界周长与弓网 电弧能量的关系进行计算，即可获得弓网电弧的强度信息，不需要测量电弧燃弧时的电压、 电流等信息，有利于对弓网电弧能量进行现场在线检测。
【附图说明】
[0011] 图1为现场弓网电弧图像采集示意图；
[0012] 图2为二值化处理前后典型弓网电弧图像;其中：（a)为原始图像，（b)为二值化图 像。
[0013] 图3为提取周长所采用的八方向链码原理图；
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对本发明的过程作进一步的详述。
[0015] 本发明提供的一种弓网电弧能量测量方法，其【具体实施方式】如下：1)在动车组车 顶受电弓下方的车体上焊接两块侣合金板，并利用丝锥在侣合金板转上直径为6mm的螺纹 孔，利用螺栓把高速相机安装固定在侣合金板上，高速相机的记录触发通道与车顶火花传 感器的信号输出通道相连，当弓网电弧发生时，车顶火花传感器输出脉冲信号，触发高速相 机对弓网电弧图像进行采集，如图1所示；2)利用matlab软件的图像处理模块image_ p;roceessing_too化ox对高速相机拍摄的弓网电弧图像进行二值化处理，二值化处理的具 体方法是利用matlab软件的图像处理模块image_p;roceessing_too化OX对高速相机拍摄的 弓网电弧图像进行分析，得到图像各像素点的灰度值(灰度值的范围在0~255之间，黑色像 素点灰度值为0，白色像素点灰度值为255)，设定灰度阔值为190，将弓网电弧图像各像素点 的灰度值与设定的灰度阔值进行比较，大于该阔值的像素点灰度值调整为255,小于该阔值 的像素点灰度值调整为0,完成对弓网电弧图像的二值化处理，二值化处理前后的典型弓网 电弧图像如图2所示;3)利用8方向链码技术提取弓网电弧二值化图像的边界周长，其具体 方法如图3所示，选择弓网电弧二值化图像上任意一个与黑色像素点相邻白色边界像素点， W该点为起始点，链码W8邻域的方式在边界像素点上序列移动，每移动一次记一个链码元 素ci，每个移动方向按照与图3对应的链码元素レl|cl= 0，l，2，…7}进行数字编码，进而生 成链码。从图3中可W看出，若链码元素Cl为奇数，则记长度为若Cl为偶数，则长度为1， 由此得到弓网电弧的边界周长为：
[0016]
[0017] 式中Ne和No分别为8方向边界链码中走偶步和走奇步的数目；4)将弓网电弧的边界 周长带入实验所得经验公式中计算，
[0018] Q= -7.9X1〇-1〇XιΛ4.1934X1〇-6X?Λο. 0524X1^-56.826 [0019]即可得到此时的弓网电弧能量Q。
【主权项】
1.一种弓网电弧能量测量方法，用于对高速相机弓网电弧燃弧拍摄图像信息化处理， 其特征在于，电弧燃弧拍摄图像二值化处理得到电弧边界周长，并将电弧边界周长带入相 关经验模型中处理得到弓网电弧能量，包括以下的步骤： 1) 在动车组车顶受电弓下方架设高速相机，当弓网电弧发生时，触发高速相机，记录弓 网电弧的图像； 2) 对1)所获弓网电弧图像进行二值化处理，获得弓网电弧二值化图像； 3)对2)所获图像提取弓网电弧二值化图像中电弧的边界周长L; 4)将3)所得将电弧边界周长L输入实验所得模型中计算， Q= -7 · 9X10-1()XL3+4 · 1934X10-6XL2+0 · 0524XL-56 · 826得到目标弓网电弧能量值Q。
【专利摘要】本发明公开了一种弓网电弧能量现场测量方法，用于对高速相机弓网电弧燃弧拍摄图像信息化处理,其特征在于,电弧燃弧拍摄图像二值化处理得到电弧边界周长，并将电弧边界周长带入相关经验模型中处理得到弓网电弧能量。本发明为运营现场定量测量弓网电弧能量信息提供一种有效的手段，只需要利用高速相机对弓网电弧图像进行非接触拍摄，获得电弧燃弧图像的边界周长信息，并利用电弧边界周长与弓网电弧能量的关系进行计算，获得弓网电弧的强度信息。不需要测量电弧燃弧时的电压、电流等信息，有利于对弓网电弧能量进行现场在线检测。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN105445576
【申请号】CN201510769661
【发明人】高国强, 吴广宁, 魏文赋, 张血琴, 高波, 古圳, 胡海星, 胡怡
【申请人】西南交通大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月11日