基于轨道基准模式下的接触网参数快速检测方法与流程

1.本发明属于铁路运营检测技术领域，具体涉及基于轨道基准模式下的接触网参数快速检测方法。


背景技术：

2.接触网导线通过与电力机车受电弓的直接接触，将电能传递到车辆，保证连续可靠的的电流供应。接触线与受电弓之间接触性能的好坏直接影响车辆取流质量。导高值和拉出值是两个最为重要的接触网几何参数，需要控制在一定的范围内。
3.一直以来轨道检测和接触网几何检测均为各自独立检测，并以检测得到的轨道状态为依据获取接触网几何参数，故无法实现接触网几何参数的快速自动普查和检测。且轨道检测需配置不同的人员用不同手持设备开展检测工作，效率低、人员成本大，无法准确提供轨道测量中的连续变化姿态。


技术实现要素：

4.为了弥补现有技术的不足，本发明提供基于轨道基准模式下的接触网参数快速检测方法，以轨道基准信息作为接触网检测的参考基准源，并结合里程同步信息，实现轨道几何参数和接触网几何参数的同步检测。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
6.基于轨道基准模式下的接触网参数快速检测方法，包括如下步骤：
7.步骤一：通过惯性轨道检测小车获取惯性轨道检测小车所在位置处的轨道的实时几何参数；
8.步骤二：通过安装于惯性轨道检测小车上的惯性传感器，获取惯性轨道检测小车在轨道上的实时姿态信息，得到惯性轨道检测小车在轨道上的实时倾斜角度；
9.步骤三：通过安装于惯性轨道检测小车上的编码器装置，获得惯性轨道检测小车和安装于惯性轨道检测小车上的接触网检测装置的里程信息；
10.步骤四：通过接触网检测装置检测高铁接触网导线距离接触网检测装置中心的垂直距离和偏移距离；
11.步骤五：将步骤四得到的垂直距离和偏移距离与惯性轨道检测小车的里程信息、所处里程位置处惯性轨道检测小车在轨道上的实时倾斜角度及所处里程位置处轨道的几何参数结合，获得高铁接触网导线在所处里程位置处基于轨道中线的导高值和拉出值。
12.具体地，步骤四中所述垂直距离和偏移距离的检测方法包括如下步骤：
13.步骤一：利用接触网检测装置获取高铁接触网导线的几何特征图像；
14.步骤二：通过模板匹配的方法获取所述几何特征图像中的检测点；
15.步骤三：将步骤二获取的检测点带入成像公式计算得出高铁接触网导线距离接触网检测装置(3)中心的垂直距离和偏移距离。
16.本发明的有益效果：
17.1)本发明通过惯性传感器检测小车运行中的姿态变化，并转换成接触网检测装置所需要的检测基准信息，提高了接触网几何参数的检测精度；
18.2)本发明将轨道基准信息作为接触网检测的参考基准源，实现轨道几何参数和接触网几何参数的同步检测；
19.3)本发明能够准确提取地铁接触网几何特征，且图像提取精度及稳定性优于传统的灰度重心法，且精度优于3mm；
20.4)本发明具有非接触、实时检测、动态性能好的特点，大幅度地提高了测试精度和工作效率，检测设备集中化程度高，安装方便，适用范围广，具有广阔的应用前景和市场价值。
附图说明
21.图1为轨网检测平面示意图；
22.图2为轨网检测立面示意图；
23.图3为面阵相机与线激光器的安装位置关系图；
24.图中，1-轨道、2-惯性轨道检测小车、3-接触网检测装置、4-惯性传感器、5-高铁接触网导线。
具体实施方式
25.下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
26.如图1、图2所示，轨道1上安装有惯性轨道检测小车2，惯性轨道检测小车2是现有设备，本实施例选用小车型号为glj-2c，具备0-10km/h的快速检测功能，能提供轨道的轨距、高低、水平(超高)、正矢、三角坑等轨道几何参数信息，可以具备基准平台，可以为平台上的设备提供基准位置信息。
27.惯性轨道检测小车2上设置有安装基准，将接触网检测装置3通过螺栓连接方式固定在安装基准面上；接触网检测装置3位于在轨道1的中心位置处；接触网检测装置3由单台面阵相机和单台线激光器组成，面阵相机与线激光器的安装位置关系如图3所示。线激光器所在平面与参考平面垂直，并朝上方照射，形成结构光特征。面阵相机光轴与参考平面成一定夹角，相机光心点位置参考平面上。
28.惯性轨道检测小车2上安装有惯性传感器4，用于获取惯性轨道检测小车2在轨道1上的实时位置状态；惯性轨道检测小车2上安装有编码器装置，用于获取惯性轨道检测小车2和安装在惯性轨道检测小车2上的接触网检测装置3的里程信息；
29.本发明的检测方法具体包括如下步骤：
30.步骤一：通过惯性轨道检测小车2获取惯性轨道检测小车2所在位置处的轨道1的几何参数；
31.步骤二：通过安装于惯性轨道检测小车2上的惯性传感器4，获取惯性轨道检测小车2在轨道1上的实时姿态信息，得到惯性轨道检测小车2在轨道1上的实时倾斜角度；
32.步骤三：通过安装于惯性轨道检测小车2上的编码器装置，获得惯性轨道检测小车2和接触网检测装置3的里程信息；
33.步骤四：基于结构光学测量法，利用接触网检测装置3获取高铁接触网导线5的几
何特征图像；
34.步骤五：通过模板匹配的方法获取几何特征图像中的检测点；
35.步骤六：将获取的检测点带入成像公式计算得出高铁接触网导线5距离接触网检测装置3中心的垂直距离和偏移距离；
36.步骤七：将得出的垂直距离和偏移距离，结合惯性轨道检测小车2在轨道1上的实时倾斜角度、惯性轨道检测小车2的里程信息及所处里程位置处轨道1的几何参数，计算得出高铁接触网导线5在检测时基于轨道中线的导高值和拉出值。
37.本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。


技术特征：
1.基于轨道基准模式下的接触网参数快速检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：通过惯性轨道检测小车(2)获取惯性轨道检测小车(2)所在位置处的轨道(1)的实时几何参数；步骤二：通过安装于惯性轨道检测小车(2)上的惯性传感器(4)，获取惯性轨道检测小车(2)在轨道(1)上的实时姿态信息，得到惯性轨道检测小车(2)在轨道(1)上的实时倾斜角度；步骤三：通过安装于惯性轨道检测小车(2)上的编码器装置，获得惯性轨道检测小车(2)和安装于惯性轨道检测小车(2)上的接触网检测装置(3)的里程信息；步骤四：通过接触网检测装置(3)检测高铁接触网导线(5)距离接触网检测装置(3)中心的垂直距离和偏移距离；步骤五：将步骤四得到的垂直距离和偏移距离与惯性轨道检测小车(2)的里程信息、所处里程位置处惯性轨道检测小车(2)在轨道(1)上的实时倾斜角度及所处里程位置处轨道(1)的几何参数结合，获得高铁接触网导线(5)在所处里程位置处基于轨道中线的导高值和拉出值。2.根据权利要求1所述的基于轨道基准模式下的接触网参数快速检测方法，其特征在于：步骤四中所述垂直距离和偏移距离的检测方法包括如下步骤：步骤一：利用接触网检测装置(3)获取高铁接触网导线(5)的几何特征图像；步骤二：通过模板匹配的方法获取所述几何特征图像中的检测点；步骤三：将步骤二获取的检测点带入成像公式计算得出高铁接触网导线(5)距离接触网检测装置(3)中心的垂直距离和偏移距离。

技术总结
本发明公开了一种基于轨道基准模式下的接触网参数快速检测方法。现有轨道检测和接触网几何检测为各自独立检测，无法实现接触网几何参数的快速自动检测。本发明基于惯性轨道检测小车提供的轨道基准信息作为接触网检测几何参数的参考基准源，并提供里程同步的触发信息，使得轨道几何参数和接触网几何参数可以同步检测；出现的轨道变化角度通过惯性轨道检测小车上的惯性传感器提供。本发明具有非接触、实时检测、动态性能好的特点，大幅度地提高了测试精度和工作效率，检测设备集中化程度高，安装方便，适用范围广，具有广阔的应用前景和市场价值。市场价值。市场价值。


技术研发人员：聂晶鑫 彭登全 李玮奇 张学武 张珹 章一洲 田升平 张金红 李飞 刘小溪 丁正全 郑筱彦 肖卫民 刘刚 宫衍圣 王小刚 张晓栋 刘勇 万一农 曹志军
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 中国铁建股份有限公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/4/12