铁路接触网在线巡检机器人、巡检系统以及巡检方法与流程

本发明涉及一种铁路接触网在线巡检机器人，本发明还涉及一种铁路接触网在线巡检系统，本发明还涉及一种铁路接触网在线巡检方法，属于机器人领域。

背景技术：

接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。

目前对接触网的巡检采取人工巡检的方式，然而，人工巡检线路具有以下缺点：

1人行走的速度约5.4Km/h，速度慢，效率低。

2巡检时必须是天窗时间，保证巡检人员的安全，对线路运营有影响。

3随着人工费用的上涨，人工巡检的成本不断提高。

4.在偏远山区和一些极端的地理条件下无法进行有效的人工巡检，不能及时准确的采集数据。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁路接触网在线巡检机器人、巡检系统以及巡检方法，来代替人工巡检，以解决上述问题。

本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种铁路接触网在线巡检机器人，其特征在于，包括：行走机构，沿铁路接触网行走；视觉系统，对铁路接触网进行拍照；防掉机构，环绕铁路接触网，行走过程中关闭，越障时打开；电机，为行走机构提供动力。

进一步，本发明的铁路接触网在线巡检机器人，还可以具有这样的特征：其中，行走机构具有行走轮。

进一步，本发明的铁路接触网在线巡检机器人，还可以具有这样的特征：其中，防掉机构具有旋转臂与复位弹簧，当遇到障碍物时，旋转臂发生旋转，让障碍物通过，之后在复位弹簧的作用下恢复关闭状态。

进一步，本发明的铁路接触网在线巡检机器人，还可以具有这样的特征：其中，防掉机构为两个，分别位于行走机构的两端，在越过障碍物时，至少有一个防掉机构处于关闭状态。

本发明还提供一种铁路接触网在线巡检系统，其特征在于，包括：

如上述任意一项的铁路接触网在线巡检机器人，以及：通信系统，将图片传输给后台数据管理系统，后台数据管理系统包括：数据存储系统、大数据分析系统、报表和处理方案生成系统，数据存储系统存储视觉系统拍摄的图片信息；大数据分析系统，用于对数据存储系统存储的数据进行分析，分析接触网是否出现异常情况，报表和处理方案生成系统，用于生成报表。

本发明还提供一种铁路接触网在线巡检方法，包括如下步骤：

步骤一、启动驱动电机，铁路接触网在线巡检机器人在接触网上行走；

步骤二、接触网由多个支架进行支撑，每两个支架之间为一个行走段，在一个行走段内，铁路接触网在线巡检机器人先加速运行，当运行到障碍附近时减速运行，

步骤三、在步骤二铁路接触网在线巡检机器人运行的过程中，视觉系统进行拍照并将数据传送给后台数据管理系统；

步骤四、后台数据管理系统发现异常情况自动报警，并向远程服务器传送故障地点的位置信息；

步骤五、后台数据管理系统对巡检机器人采集的数据进行存储。

进一步，本发明的铁路接触网在线巡检方法，还可以具有这样的特征：其中，通过大数据分析系统找出故障发生的原因和频次，并生成报告。

进一步，本发明的铁路接触网在线巡检方法，本发明的铁路接触网在线巡检方法，还可以具有这样的特征：步骤二中，当越过接触网上的障碍物时，防掉机构的旋转臂发生旋转，让障碍物通过，之后在复位弹簧的作用下恢复关闭状态。

进一步，本发明的铁路接触网在线巡检方法，本发明的铁路接触网在线巡检方法，还可以具有这样的特征：步骤二中，防掉机构为两个，分别是第一防掉机构和第二防掉机构，当越过障碍物时，第一防掉机构的旋转臂先打开，让障碍物通过；然后第一防掉机构的旋转臂关闭，待第一防掉机构的旋转臂关闭完全后，第二防掉机构的旋转臂打开，通过障碍物后第二防掉机构的旋转臂关闭。

发明的有益效果

根据本发明的铁路接触网在线巡检机器人、巡检系统以及巡检方法，由于采用了行走机构在接触网上自主行走，同时采用视觉系统对接触网进行拍照采集接触网的图像数据，从而实时判断接触网上是否有异常情况。

另外，由于采用了防掉机构，因此能够防止铁路接触网在线巡检机器人在大风或者其它因素的作用下从接触网上掉落，提高了铁路接触网在线巡检机器人使用的安全性。

另外，本发明的铁路接触网在线巡检系统，由于采用大数据分析找出故障发生的原因，频次等相关信息，为制定维护方案提供基础的数据支持。

附图说明

图1是铁路接触网在线巡检机器人的整体结构示意图；

图2是支架与动力结构的示意图；

图3是防掉装装置的示意图以及旋转臂的局部放大图；

图4是图3中A区域的局部放大图；

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，铁路接触网在线巡检机器人包括：固定架1、视觉系统2、行走机构、防掉机构4、电机5，电池6。

如图3所示，固定架1用于安装其它各结构。固定架1的上端具有弯形的保护罩。

视觉系统2，包括电脑、相机、光源。在铁路接触网在线巡检机器人沿接触网运行的时候，相机连续对接触网进行拍照。

行走机构，具有行走轮3，如图2所示，行走轮3具有两个，分布在固定架1的两侧，沿铁路接触网行走。

如图3和图4所示，防掉机构4具有旋转臂44、弯钩结构43，弹簧42和转轴41。驱动轮3设置在弯钩结构43的转弯处的空间中，旋转臂44设置在弯钩结构转弯处的下面，与弯钩结构43形成封闭环，从而套在接触网上。机器人正常行走的情况下旋转臂44处于关闭状态，当受到外力作用时，或者在控制器的控制下才会打开，然后在弹簧42的作用下复位。接触网上的主要障碍物是支撑接触网7的支架8(如图1所示)，防掉机构具有两组，分别在固定架1的两侧，两个防掉机构之间具有能够容纳支架的间距，使得当前一个防掉机构打开时，后面一个防掉机构处于关闭状态；当前一个防掉机构通过障碍物后关闭，后一个防掉机构才会打开，通过障碍物，也就是说，当通过障碍物时，两个防掉机构不 会同时打开，至少有一个处于关闭状态，从而防止在通过障碍物时铁路接触网在线巡检机器人意外掉落。防掉机构的打开可以采取两种方式，一种是当遇到障碍物时，在前进的力量作用下冲开旋转臂，然后在弹簧的作用下复位。另一种是设置一个传感器，感应前方是否有障碍物，当距离障碍物较近时，例如5cm时，控制旋转臂旋转打开，通过障碍物后关闭，此种方法需要在旋转臂处设置一个小型电机带动旋转臂旋转。

电机5，带动行走轮3转动。电池6为电机5和其它用电设备提供动力。

铁路接触网在线巡检系统，在铁路接触网在线巡检机器人的基础上还包括通信系统、报警系统和后台数据管理系统：

通信系统，将视觉系统2拍摄到的图片传输给后台数据管理系统。

后台数据管理系统包括：数据存储系统、大数据分析系统、报表和处理方案生成系统，数据存储系统存储视觉系统拍摄的图片信息；大数据分析系统，用于对数据存储系统存储的数据进行分析，分析接触网是否出现异常情况。报表和处理方案生成系统，用于汇总异常情况信息，生成报表。

铁路接触网在线巡检方法：

步骤一、启动驱动电机，铁路接触网在线巡检机器人在接触网上行走；

步骤二、接触网由多个支架进行支撑，每两个支架之间为一个行走段，在一个行走段内，铁路接触网在线巡检机器人先加速运行，当运行到障碍物附近时减速运行，通过障碍物后再加速。

步骤三、在步骤二铁路接触网在线巡检机器人运行的过程中，视觉系统进行拍照并将数据传送给后台数据管理系统；步骤二中，当越过接触网上的障碍物时，防掉机构的旋转臂发生旋转，让障碍物通过，之后在复位弹簧的作用下恢复关闭状态。

步骤四、后台管理系统通过视觉系统判断接触线、吊索和承力索是否有断裂、积冰和垃圾缠绕等异常情况，如果有异常情况自动报警，并向远程服务器传送故障地点的位置信息，操作人员在监视器上对图片进行人工确认是否存在异常情况。

步骤五、后台数据管理系统对巡检机器人采集的数据进行存储。

步骤六，通过大数据分析系统找出故障发生的原因和频次，并生成报告。