[发明专利]一种大坡度线路上的接触网悬挂装置故障检测方法

说明书

本发明公开了一种大坡度线路上的接触网悬挂装置故障检测方法。该方法使用高清摄像机拍摄线路沿线的悬挂装置图像，对图像进行灰度变换、图像增强等预处理。提取预处理后图像的特征，通过对特征量的一系列处理，将处理结果与样本图像进行对比，实现对悬挂装置的故障检测。与现有检测方法相比，本发明专利所提出的故障检测方法能够有效提升故障检测耗时和检测精度，具有一定的优越性，更符合当前对悬挂装置故障检测方法的要求。

技术领域

本发明涉及接触网领域，特别涉及接触网悬挂装置故障检测方法。

背景技术

随着高速铁路运行速度的提高，为保证受电弓和受流系统的安全可靠,必须具备高质量的接触网系统，这就对接触网检测提出了更高的要求。接触网是由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成的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。接触网的悬挂装置主要是指包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件在内的接触悬挂装置。接触网4C检测装置(接触网悬挂状态检测监测装置)是一种安装在接触网作业车或检测车辆上，可在一定运行速度下，对接触网悬挂系统的零部件实施高精度成像检测的设备。通过对检测数据的自动识别与分析，形成接触网的维修建议，对接触网故障隐患检测具有一定指导意义。

由于我国的地势地貌种类较多，在山地、丘陵等地形复杂处多采用坡度架设线路的方法。大坡度线路对电力要求较大，因此，接触网需要有较好的稳定工作性能。在大坡度线路上，由于线路接触网长期使用，一旦发生故障将导致该段线路列车不能运行，进而引发更为严重的后果。因此，对接触网悬挂装置故障进行及时检测，并找出故障原因，采用适当的维修措施是非常重要的。

传统的接触网悬挂装置故障检测采用以人工巡检为主的故障检测方法。这种接触式的故障检测方法检测效率低，并且对检修人员的经验素养要求极高，经济性较低。随着科技的发展，使用红外线动态故障检测法，实现对接触网悬挂装置的非接触检测，但是红外线动态故障检测法的检测精度较低，影响了线路的检修效率。

发明内容

本发明提供了一种大坡度线路上的接触网悬挂装置故障检测方法。使用高清摄像机拍摄线路沿线的悬挂装置图像，对图像进行灰度变换、图像增强等预处理。提取预处理后图像的特征，通过对特征量的一系列处理，将处理结果与样本图像进行对比，实现对悬挂装置的故障检测。

为了达到上述目的，本发明一种大坡度线路上的接触网悬挂装置故障检测方法，采用的技术方案包括步骤：

步骤(1)：在检测车的顶部设置LED射灯和高清摄像机，检测车沿线运行时，摄像机对线路接触网悬挂装置进行自动拍摄，以此采集分辨率为2448×2048的接触网悬挂装置图像；

步骤(2)：对采集的图像进行预处理，使得检测对象在所拍摄得图像中凸显出来。将所有拍摄采集的图像转为灰度，并对图像进行增强。根据灰度变换函数对原始图像进行灰度转换；

步骤(3)：根据分布函数和灰度级之间的关系，对拍摄采集的图像进行灰度级调整，直至得到均匀直方图。将检测目标与背景环境分离出来后，使用傅里叶变换改变图像频谱，实现图像增强；

步骤(4)：对增强后的图像进行滤波处理。将增强后的图像中的每一像素点的灰度与其周围的8个像素点的灰度求和，再除以9，作为过滤平滑后图像中对应点的灰度。配合高斯模板和低通滤波器，完成图像滤波；

步骤(5)：图像处理后，对图像边缘进行检测。使Prewitt算子样板依次与检测图像进行比较，得到与算子样板的最大相似值，以最大相似值为算子输出，完成图像的边缘检测；

步骤(6)：使用小波矩对预处理后的图像进行特征提取，实现对接触网悬挂装置的故障检测。构造图像小波矩，利用三次B样条函数作为母小波，完成在径向区域内的特征提取。通过对比样本库中的图像，选择类间距较大的几个特征量作为目标图像的代表特征量，完成对接触网悬挂装置图像的特征识别；