[发明专利]一种基于非接触式检测技术的接触线磨耗动态检测装置

说明书

本发明提供了一种基于非接触式检测技术的接触线磨耗动态检测装置。包括图像采集单元和数据处理单元。本发明采用线阵相机实现接触网接触线磨损图像采集，使得接触线的磨损情况更易直观监测。本检测装置可扩展性强，易于满足大拉出值区间范围的磨耗测量。接触网接触线的核心定位方法基于梯度图像，能在很大程度克服线路环境复杂多样带来的各种干扰。

技术领域

本发明属于列车运行安全监测技术领域，涉及一种基于非接触式检测技术的接触线磨耗动态检测装置。

背景技术

在电气化铁路中，列车运行通过受电弓滑板与接触网接触线的相互接触滑动取电流。为了保证受电弓良好受流，需要受电弓滑板与接触线之间具备一定的接触压力。但是，随着列车运行所带来的振动，以及受电弓滑板与接触线之间长期接触，接触网接触线将会存在不同程度和不同角度的磨损。

从物理学知识可知，接触网接触线磨损的大小主要与弓网压力大小、受电弓滑板特性及接触线线面的状态有关。随受电弓对接触悬挂的抬升力的出现而突然出现，这样受电弓抬升力对接触悬挂的冲量就比较大，从而接触线的磨损程度更大。根据铁路线路相关技术指标，当接触线磨损到一定程度，就需要维护或更换，否则易造成安全事故。因此，需要对地铁线路的接触线磨损状态进行不定期测量监测。但是，目前并没有这种技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于非接触式检测技术的接触线磨耗动态检测装置，包括图像采集单元和数据处理单元。

所述图像采集单元用于采集接触线图像，其包括线阵扫描相机、激光光源、电源。电源与线阵扫描相机、激光光源连接；线阵扫描相机及激光光源、电源封装在一起后通过接口与外界进行连接。所述图像采集单元设置在被配置本装置的列车车顶，线阵扫描相机所安装的方向使得其所采集图像中，接触线沿图像相对两个侧边连线方向分布。

所述数据处理单元包括接触线定位模块和接触线磨耗检测模块，用于提取所采集的图像中接触线及其邻域的梯度信息，进行接触线定位，并进行损耗检测及计算。

进一步的，所述接触线定位模块的工作流程如下：

Step1:对所采集的图像提取垂直边缘梯度信息。

Step2:图像阈值化提取接触线前景目标。

Step3:基于接触线的几何特性滤波噪声区域。

Step4:通过直线拟合的方式，识别符合直线特性的连通区域，同时以直线的形式表达该连通区域。

Step5:基于边缘梯度特性跟踪接触线曲线轮廓，得到整条接触线在图像中的完整表达。

Step6:输出整条接触线在完整图像中的位置序列点集。

进一步的，Step1中采用的梯度算子模板为：

进一步的，Step2中，梯度图像阈值化的阈值t，t的计算公式为：

其中：S_xy＝∑e_xy；

其中：e_x＝E_x(I(x,y))；e_y＝E_y(I(x,y))；e_xy＝(e_x+e_y)·I(x,y)，I(x,y)为原相机图像，E(x,y)为梯度图像，T(x,y)为阈值化后图像。

进一步的，Step3中，接触线的几何特性包括接触线宽度、接触线长度、接触线在图像中的角度。

进一步的，所述接触线磨耗检测模块的工作流程如下：