專利名稱：接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法及其檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣化鐵路的電力接觸網(wǎng)于自然外力作用下的位移檢測(cè)和分析 技術(shù)，具體的涉及一種采用非接觸式測(cè)量的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法及其檢測(cè) 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電氣化鐵路接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車供電的特殊形式的輸 電線路。其一般由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)幾部分組成。 電氣化鐵路接觸網(wǎng)擔(dān)負(fù)著把從牽引變電所獲得的電能直接輸送給電力機(jī)車使用 的重要任務(wù)。因此電氣化鐵路接觸網(wǎng)的質(zhì)量和工作狀態(tài)將直接影響著電氣化鐵 道的運(yùn)輸能力。由于接觸網(wǎng)是露天設(shè)置，沒有備用，線路上的負(fù)荷又是隨著電 力機(jī)車的運(yùn)行而沿接觸線移動(dòng)和變化的，在高速運(yùn)行和惡劣的氣候條件下，接 觸網(wǎng)應(yīng)能保證電力機(jī)車正常取流，要求在機(jī)械結(jié)構(gòu)上具有穩(wěn)定性和足夠的彈性。
電氣化鐵路接觸網(wǎng)偏移量影響列車的安全運(yùn)行，大風(fēng)環(huán)境下的接觸網(wǎng)偏移 量更是引發(fā)弓網(wǎng)事故的重要原因。我國西北地區(qū)的電氣化鐵路處于全年大風(fēng)頻
繁的環(huán)境中，風(fēng)速最高可達(dá)64m/s，是十二級(jí)風(fēng)底限值的近2倍。對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行 大風(fēng)偏移量的檢測(cè)，以及時(shí)了解接觸網(wǎng)的安全狀態(tài)，指導(dǎo)安全行車成為保證列 車安全運(yùn)行的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法及其檢測(cè)系統(tǒng)，其能夠?qū)崟r(shí)檢 測(cè)大風(fēng)環(huán)境下接觸網(wǎng)接觸導(dǎo)線、承力索、和附加導(dǎo)線在跨中、懸掛點(diǎn)處的偏移 值；實(shí)時(shí)記錄其振幅、頻率、扭轉(zhuǎn)角度及相應(yīng)的時(shí)程曲線，為大風(fēng)或其他外力 環(huán)境下電氣化列車運(yùn)行和接觸網(wǎng)維護(hù)提供實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)支撐。本發(fā)明所采用的 檢測(cè)方法和檢測(cè)系統(tǒng)完全與地面電隔離，因此具有無需高壓防護(hù)；以及接觸網(wǎng) 電噪聲對(duì)系統(tǒng)影響較小，基本不對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾的優(yōu)點(diǎn)。
4本發(fā)明中接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法所采用的技術(shù)方案如下 一種接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法，用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)在自然外力影響下 的偏移量檢測(cè)和分析，其特征在于所述檢測(cè)方法包括 在接觸網(wǎng)的檢測(cè)點(diǎn)處設(shè)置檢測(cè)標(biāo)耙；
采用攝像機(jī)捕捉自然外力作用下的檢測(cè)標(biāo)靶在三維空間內(nèi)的位移，于該攝 像機(jī)上取得檢測(cè)標(biāo)靶于攝像機(jī)成像平面的二維圖像的偏移值，計(jì)算得到接觸網(wǎng) 所述檢測(cè)點(diǎn)的偏移量。
具體地講，所述監(jiān)測(cè)方法進(jìn)一步包括
將攝像機(jī)安裝固定于接觸網(wǎng)立柱上，在攝像機(jī)的遠(yuǎn)方背景中設(shè)置靜態(tài)地面 標(biāo)靶；采用攝像機(jī)取得該靜態(tài)地面標(biāo)耙于攝像機(jī)成像平面的偏移量；將該靜態(tài) 地面標(biāo)靶的偏移量引入所述接觸網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的偏移量進(jìn)行校正，得到接觸網(wǎng)檢測(cè) 點(diǎn)的絕對(duì)偏移量。
另一方面，該檢測(cè)方法進(jìn)一步包括
在接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦上分別設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，在檢測(cè)點(diǎn)處利用 夾具固定覆有區(qū)別于背景環(huán)境的反光膜的檢測(cè)標(biāo)靶；在接觸網(wǎng)的立柱上還設(shè)置 有全景球機(jī)，檢測(cè)接觸網(wǎng)的相鄰接觸網(wǎng)立柱墜坨、棘輪、隔離開關(guān)以及安裝于 接觸網(wǎng)立柱旁的絕緣子和懸掛點(diǎn)；
所述接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦上分別設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)包括位于接觸導(dǎo)線、承力 索和吊弦的懸掛點(diǎn)處，和接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦的跨中處。
其中，該檢測(cè)方法進(jìn)一步包括
采用面陣CCD攝像機(jī)作為檢測(cè)標(biāo)靶的位移檢測(cè)工具，該面陣CCD攝像機(jī) 配置設(shè)置照明光源，所述照明光源的照明方向與面陣CCD攝像機(jī)的取景方向相同。
再一方面，該檢測(cè)方法進(jìn)一步包括
分別采用面陣CCD攝像機(jī)對(duì)每個(gè)檢測(cè)標(biāo)靶的位移進(jìn)行檢測(cè)圖像的采集，將 采集到的視頻圖像信號(hào)傳送至偏移量計(jì)算機(jī)處理終端； 同時(shí)采用風(fēng)速儀測(cè)試接觸網(wǎng)偏移量的實(shí)時(shí)風(fēng)速。 本發(fā)明中接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案如下
一種接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)，用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)在自然外力影響下
的偏移量檢測(cè)和分析，其特征在于所述檢測(cè)系統(tǒng)包括 檢測(cè)標(biāo)耙，設(shè)置于接觸網(wǎng)的檢測(cè)點(diǎn)處；面陣CCD攝像機(jī)，設(shè)置于接觸網(wǎng)立柱上，用于獲取檢測(cè)標(biāo)靶于自然外力作 用下的偏移量；
偏移量計(jì)算機(jī)處理終端，通訊連接所述面陣CCD攝像機(jī)，用于對(duì)檢測(cè)標(biāo)耙 的偏移量進(jìn)行計(jì)算。
具體地講，所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括-
靜態(tài)地面標(biāo)靶，相對(duì)于地面靜態(tài)設(shè)置，所述靜態(tài)地面標(biāo)靶位于面陣CCD攝 像機(jī)的取像背景內(nèi)。
所述檢測(cè)點(diǎn)為設(shè)置于在接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦上設(shè)置的檢測(cè)點(diǎn)； 包括位于接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦的懸掛點(diǎn)處，和接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦的 跨中處的檢測(cè)點(diǎn)。
所述檢測(cè)標(biāo)靶為分布設(shè)置的多個(gè)，所述檢測(cè)標(biāo)靶覆設(shè)有區(qū)別于背景環(huán)境的 反光膜，每個(gè)檢測(cè)標(biāo)靶配置設(shè)置一面陣CCD攝像機(jī)，該面陣CCD攝像機(jī)配置 設(shè)置有照明光源，該述照明光源的照明方向與面陣CCD攝像機(jī)的取景方向相同。
另一方面，所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一歩包括-
全景球機(jī)，該全景球機(jī)固定設(shè)置于接觸網(wǎng)立柱的頂部，用于監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)的 相鄰接觸網(wǎng)立柱墜坨、棘輪、隔離幵關(guān)以及安裝于接觸網(wǎng)立柱旁的絕緣子和懸 掛點(diǎn)。
本發(fā)明主要用于對(duì)大風(fēng)環(huán)境等自然外力作用下接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線、承力索 和附加導(dǎo)線如吊弦在跨中、懸掛點(diǎn)處包括平移、抬升和扭轉(zhuǎn)偏移值的實(shí)時(shí)檢測(cè)， 并實(shí)時(shí)記錄測(cè)點(diǎn)振幅、頻率、扭轉(zhuǎn)角及相應(yīng)的時(shí)程曲線，為大風(fēng)或其他自然外 力環(huán)境下電氣化線路列車安全運(yùn)行和接觸網(wǎng)維護(hù)提供在線數(shù)據(jù)支撐。
進(jìn)行接觸網(wǎng)位移檢測(cè)的傳感器按是否接觸于被測(cè)物體表面可將測(cè)量方法分 為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。由于現(xiàn)場(chǎng)惡劣的大風(fēng)環(huán)境，本發(fā)明采用基于計(jì) 算機(jī)視覺檢測(cè)和模式識(shí)別的非接觸式測(cè)量方法檢測(cè)測(cè)點(diǎn)風(fēng)偏量。該檢測(cè)方法和 檢測(cè)系統(tǒng)完全與地面電相隔離，無需高壓防護(hù)，且接觸網(wǎng)電噪聲對(duì)系統(tǒng)影響很 小，基本不對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾。
本發(fā)明采用不影響受電弓受電的前提下，在被檢測(cè)接觸網(wǎng)斷面中的接觸線、 承力索、吊弦、立柱等被檢測(cè)對(duì)象上附著檢測(cè)標(biāo)識(shí)的方法，采用視覺檢測(cè)原理， 攝像機(jī)安裝在接觸網(wǎng)支柱上，當(dāng)裝置用于懸掛定位點(diǎn)處接觸網(wǎng)斷面接觸線、吊 弦偏移、抬升及扭轉(zhuǎn)檢測(cè)時(shí)，對(duì)相鄰立柱懸掛點(diǎn)處接觸網(wǎng)斷面附近成像；當(dāng)裝 置用于跨中接觸網(wǎng)斷面接觸線、承力索偏移、抬升及扭轉(zhuǎn)檢測(cè)時(shí)，對(duì)跨中接觸網(wǎng)斷面附近成像。在攝像機(jī)所成像幅中包含相鄰的立柱和遠(yuǎn)方背景。同時(shí)可采 用測(cè)風(fēng)儀實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向。
檢測(cè)標(biāo)識(shí)具有一定的光亮度，在攝像機(jī)像幅中檢測(cè)標(biāo)識(shí)能顯著區(qū)別于背景； 通過比較攝像機(jī)視頻相鄰像幅中同一檢測(cè)標(biāo)識(shí)的位置差異計(jì)算被檢測(cè)對(duì)象的運(yùn) 動(dòng)；通過比較攝像機(jī)視頻相鄰像幅中對(duì)象的檢測(cè)標(biāo)識(shí)與立柱上檢測(cè)標(biāo)識(shí)的位置 差異計(jì)算被檢測(cè)對(duì)象的絕對(duì)位移；通過比較攝像機(jī)視頻相鄰像幅中立柱上檢測(cè) 標(biāo)識(shí)與遠(yuǎn)方背景的位置差異計(jì)算立柱絕對(duì)位移。將CCD視頻相鄰像幅中同一檢 測(cè)標(biāo)識(shí)的形狀取向進(jìn)行比較，可以計(jì)算出檢測(cè)對(duì)象的扭轉(zhuǎn)。將上述檢測(cè)到的位 移與運(yùn)動(dòng)量以時(shí)間為參照保存并繪制成曲線，即為振幅、扭轉(zhuǎn)角度及相應(yīng)的時(shí) 程曲線，對(duì)時(shí)程曲線進(jìn)行分析即得被檢測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)頻率。
本發(fā)明的有益效果在于，該接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法及其檢測(cè)系統(tǒng)完全與 地面電隔離，無需高壓防護(hù)；接觸網(wǎng)電噪聲對(duì)系統(tǒng)影響很小，基本不對(duì)檢測(cè)結(jié) 果產(chǎn)生干擾。能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)大風(fēng)環(huán)境下接觸網(wǎng)接觸導(dǎo)線、承力索、和附加導(dǎo)線 在跨中、懸掛點(diǎn)處的偏移值；實(shí)時(shí)記錄其振幅、頻率、扭轉(zhuǎn)角度及相應(yīng)的時(shí)程 曲線，為大風(fēng)或其他外力環(huán)境下電氣化列車運(yùn)行和接觸網(wǎng)維護(hù)提供精確的實(shí)時(shí) 狀態(tài)數(shù)據(jù)支撐。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)部分示意圖。 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中攝像機(jī)三維空間投影測(cè)量原理圖； 圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中，靜態(tài)地面靶標(biāo)在攝像機(jī)成像平面內(nèi)位置變 化計(jì)算原理圖。
具體實(shí)施例方式
該接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法系用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)在自然外力影響下， 例如大風(fēng)環(huán)境對(duì)接觸網(wǎng)形成的偏移量的檢測(cè)和分析，其主要實(shí)現(xiàn)如下功能
1. 接觸網(wǎng)接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦處各測(cè)點(diǎn)在大風(fēng)作用下的平移、抬升和 扭轉(zhuǎn)；
2. 大風(fēng)環(huán)境下接觸網(wǎng)立柱的振動(dòng)幅值及頻率；
3. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)擋風(fēng)墻內(nèi)側(cè)接觸導(dǎo)線處的風(fēng)速、風(fēng)向；4. 實(shí)時(shí)監(jiān)控包括墜坨、滑輪、平衡板、絕緣子、隔離開關(guān)和附加導(dǎo)線等接 觸網(wǎng)關(guān)鍵部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
5. 分析不同風(fēng)速下的檢測(cè)點(diǎn)振動(dòng)主頻和各檢測(cè)點(diǎn)振幅與風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
該檢測(cè)方法采用在接觸網(wǎng)的檢沐(l點(diǎn)處設(shè)置檢測(cè)標(biāo)靶；并利用面陣CCD攝像 機(jī)捕捉自然外力作用下的檢測(cè)標(biāo)靶在三維空間內(nèi)的位移，于該攝像機(jī)上取得檢 測(cè)標(biāo)靶于攝像機(jī)成像平面的二維圖像的偏移值，計(jì)算得到接觸網(wǎng)所述檢測(cè)點(diǎn)的 偏移量。面陣CCD攝像機(jī)配置設(shè)置照明光源，照明光源的照明方向與面陣CCD 攝像機(jī)的取景方向相同。攝像機(jī)安裝固定于接觸網(wǎng)立柱上，在接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo) 線、承力索和吊弦上分別設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，在檢測(cè)點(diǎn)處利用夾具固定覆有區(qū)別于背 景環(huán)境的反光膜的檢測(cè)標(biāo)靶；在接觸網(wǎng)的立柱上還設(shè)置有全景球機(jī)，檢測(cè)接觸 網(wǎng)的相鄰接觸網(wǎng)立柱墜坨、棘輪、隔離開關(guān)以及安裝于接觸網(wǎng)立柱旁的絕緣子 和懸掛點(diǎn)；在攝像機(jī)的遠(yuǎn)方背景中設(shè)置靜態(tài)地面標(biāo)靶；采用攝像機(jī)取得該靜態(tài) 地面標(biāo)靶于攝像機(jī)成像平面的偏移量；將該靜態(tài)地面標(biāo)靶的偏移量引入所述接 觸網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的偏移量進(jìn)行校正，得到接觸網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)偏移量。
其中，分別采用面陣CCD攝像機(jī)對(duì)每個(gè)檢測(cè)標(biāo)靶的位移進(jìn)行檢測(cè)圖像的采 集，可將采集到的視頻圖像信號(hào)傳送至偏移量計(jì)算機(jī)處理終端；同時(shí)還可采用 風(fēng)速儀測(cè)試接觸網(wǎng)偏移量的實(shí)時(shí)風(fēng)速。
該接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)系用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)在自然外力影響下的 偏移量檢測(cè)和分析，下面結(jié)合附圖對(duì)該檢測(cè)系統(tǒng)作進(jìn)一步的實(shí)施說明。
如圖1所示，該檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)部分設(shè)置于電氣化鐵路的接觸網(wǎng)上，接觸 網(wǎng)架設(shè)在接觸網(wǎng)立柱110、 120之間，該檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)該段接觸網(wǎng)的在大風(fēng)影響下 的偏移量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。其主要包括檢測(cè)標(biāo)靶150和160，檢測(cè)標(biāo)靶150為接 觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線173、承力索172、吊弦174和附加導(dǎo)線171的跨中處的檢測(cè)點(diǎn)； 160檢測(cè)標(biāo)耙為接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線::73、承力索172、吊弦174的懸掛點(diǎn)處的檢 測(cè)點(diǎn)。檢測(cè)標(biāo)靶150和160上設(shè)置有紅色反光膜，可使檢測(cè)標(biāo)靶在白天成像特 性為紅色，在夜間成像特性為白色，能顯著區(qū)別于環(huán)境背景。測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)可通過 夾具安裝于測(cè)試點(diǎn)位置。兩部面陣CCD攝像機(jī)140則設(shè)置于接觸網(wǎng)立柱110上， 用于獲取檢測(cè)標(biāo)靶150盒160于大風(fēng)作用下的偏移量；每個(gè)面陣CCD攝像機(jī)分 別配置照明光源130，該述照明光源的照明方向與該面陣CCD攝像機(jī)的取景方 向相同。面陣CCD攝像機(jī)140通過光纖190通訊連接偏移量計(jì)算機(jī)處理終端，
8用于對(duì)檢測(cè)標(biāo)靶的偏移量進(jìn)行計(jì)算鄰分析。在面陣CCD攝像機(jī)的取像背景內(nèi)還 設(shè)置有靜態(tài)地面標(biāo)靶180，其相對(duì)于地面靜態(tài)設(shè)置，可固定設(shè)置于接觸網(wǎng)立柱 120旁，如此可通過面陣CCD攝像機(jī)取得該靜態(tài)地面標(biāo)耙于攝像機(jī)成像平面的 偏移量；將該靜態(tài)地面標(biāo)靶的偏移量引入接觸網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的偏移量進(jìn)行校正，得 到接觸網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)偏移量。
另外，在接觸網(wǎng)立柱120的頂部，還可安裝設(shè)置全景球機(jī)，用以監(jiān)控相鄰 柱墜坨、棘輪、隔離開關(guān)以及安裝立柱旁的絕緣子和懸掛點(diǎn)等。全景球機(jī)的監(jiān) 控可采用定時(shí)巡點(diǎn)方式。
上述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)部分的視頻信號(hào)與控制信號(hào)經(jīng)光纖傳輸至中心機(jī)房， 中心機(jī)房的偏移量計(jì)算機(jī)處理終端對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行圖像采集和錄像采集，并將 生成的監(jiān)測(cè)圖像序列交由風(fēng)偏量計(jì)算程序處理，得到各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)偏移量。
如圖2，面陣CCD攝像機(jī)檢測(cè)偏移量的原理如下
在檢測(cè)標(biāo)靶上取三個(gè)點(diǎn)A、 B、 C形成三維空間測(cè)點(diǎn)目標(biāo)，三維空間測(cè)點(diǎn)靶 面目標(biāo)在攝像機(jī)的二維投影平面上形成二維圖像a、 b、 c。如圖2所示，呈空間 分布的三個(gè)等大小標(biāo)識(shí)矩形A、 B、 C經(jīng)成像透鏡O投影在CCD靶面上形成a、 b、 c三個(gè)投影像。標(biāo)識(shí)矩形A、 C所在平面與B所在平面平行并垂直于投影光 軸。設(shè)鏡頭焦距為F; A、 C所在平面與成像透鏡O的光學(xué)主面的距離為Dl; B 所在平面距離透鏡0的光學(xué)主面距離為D2;標(biāo)識(shí)矩形的線度為L(zhǎng)，投影矩形的 大小分別為L(zhǎng)a、 Lb、 Lc。以任意標(biāo)識(shí)A為例，定義Ka如下
則Ka為常數(shù)，此常數(shù)可由實(shí)時(shí)標(biāo)定方程求得。 假設(shè)標(biāo)識(shí)A的面內(nèi)實(shí)際移量為M，對(duì)應(yīng)的CCD面內(nèi)位移為A"，貝U:
標(biāo)識(shí)的空間面內(nèi)扭轉(zhuǎn)角度與標(biāo)識(shí)在CCD靶面內(nèi)投影像的旋轉(zhuǎn)角度相同，只 要檢測(cè)到CCD靶面內(nèi)標(biāo)識(shí)投影像的旋轉(zhuǎn)角度即為標(biāo)識(shí)對(duì)象的扭轉(zhuǎn)角度。
由于大風(fēng)環(huán)境下接觸網(wǎng)立柱產(chǎn)生的振動(dòng)，直接計(jì)算得到的檢測(cè)點(diǎn)風(fēng)偏移量 并不是檢測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)風(fēng)偏移量，可在每根接觸網(wǎng)立柱的遠(yuǎn)方背景中設(shè)置有地面 靜態(tài)靶標(biāo)，用于校正檢測(cè)點(diǎn)風(fēng)偏移量。
如圖3所示，若地面靶標(biāo)在CCD攝像機(jī)成像平面內(nèi)初始時(shí)刻位置為 下一時(shí)刻位置為(x,，乂,A)，可將地面靶標(biāo)在成像平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)分解為兩部分
1.攝像機(jī)繞成像平面中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)代e = "2 -",)角(攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)角與靜態(tài)耙標(biāo)
旋轉(zhuǎn)角相同)，地面靶標(biāo)成像中心位置偏移到(V,;V，"2)，則由攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的
靶標(biāo)位置變化為
c。s0 — sin^ j"x。1 sin^cos^ ]__y0J
2.靶標(biāo)中心點(diǎn)由(V,少。',"2)平移到(^少,，"2)，此時(shí)成像平面內(nèi)地面靶標(biāo)的平 移偏量即為攝像機(jī)沿兩個(gè)坐標(biāo)軸方向平動(dòng)(即接觸網(wǎng)立柱沿成像平面坐標(biāo)軸的 振動(dòng))而引起的平移偏量。
I、
I義o
I、
cosP sin^
I ; 1
因此根據(jù)地面耙標(biāo)在成像平面內(nèi)的位置變化可得出立柱的振動(dòng)偏移量為 其中F——攝像機(jī)焦距
"s——地面靶標(biāo)物距，且"j&xF
若檢測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)在成像平面內(nèi)初始時(shí)刻位置為(^,義。,",。)，下一時(shí)刻耙標(biāo)檢測(cè) 點(diǎn)位置為(Xd,L,"d)，則檢測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)的實(shí)際偏移(A^,A尺，A^)應(yīng)排除掉攝像機(jī)晃 動(dòng)弓I起的檢測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)偏移(AV, Ay/, A"/)。
由于
Ajc/=—Af ， Ayc'=—A/7
其中A為測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)物距;
丄
△77 0
+
cosP —1 0
0
則測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)的絕對(duì)偏移為-
、—;0Axc，
一凡o
一、
如此，采用偏移量計(jì)算機(jī)處理終端可以比較攝像機(jī)視頻相鄰像幅中同一檢
測(cè)標(biāo)識(shí)的位置差異計(jì)算被檢測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)；通過比較攝像機(jī)視頻相鄰像幅中對(duì)
10象的檢測(cè)標(biāo)識(shí)與立柱上檢測(cè)標(biāo)識(shí)的位置差異計(jì)算被檢測(cè)對(duì)象的絕對(duì)位移；通過 比較攝像機(jī)視頻相鄰像幅中立柱上檢測(cè)標(biāo)識(shí)與遠(yuǎn)方背景的位置差異計(jì)算立柱絕 對(duì)位移。將CCD視頻相鄰像幅中同一檢測(cè)標(biāo)識(shí)的形狀取向進(jìn)行比較，可以計(jì)算 出檢測(cè)對(duì)象的扭轉(zhuǎn)。將上述檢測(cè)到的位移與運(yùn)動(dòng)量以時(shí)間為參照保存并繪制成 曲線，即為振幅、扭轉(zhuǎn)角度及相應(yīng)的時(shí)程曲線，對(duì)時(shí)程曲線進(jìn)行分析即得被檢 測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)頻率。
該檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法完全與地面電隔離，無需高壓防護(hù)；接觸網(wǎng)電噪聲 對(duì)系統(tǒng)影響很小，基本不對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾。能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)大風(fēng)環(huán)境下接觸 網(wǎng)的偏移值；實(shí)時(shí)記錄其振幅、頻率、扭轉(zhuǎn)角度及相應(yīng)的時(shí)程曲線，為大風(fēng)或 其他外力環(huán)境下電氣化列車運(yùn)行和接觸網(wǎng)維護(hù)提供精確的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)支撐。
權(quán)利要求
1.一種接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法，用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)在自然外力影響下的偏移量檢測(cè)和分析，其特征在于所述檢測(cè)方法包括在接觸網(wǎng)的檢測(cè)點(diǎn)處設(shè)置檢測(cè)標(biāo)靶；采用攝像機(jī)捕捉自然外力作用下的檢測(cè)標(biāo)靶在三維空間內(nèi)的位移，于該攝像機(jī)上取得檢測(cè)標(biāo)靶于攝像機(jī)成像平面的二維圖像的偏移值，計(jì)算得到接觸網(wǎng)所述檢測(cè)點(diǎn)的偏移量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法，其特征在于所述監(jiān)測(cè) 方法進(jìn)一步包括將攝像機(jī)安裝固定于接觸網(wǎng)立柱上，在攝像機(jī)的遠(yuǎn)方背景中設(shè)置靜態(tài)地面標(biāo) 靶；采用攝像機(jī)取得該靜態(tài)地面標(biāo)靶于攝像機(jī)成像平面的偏移量；將該靜態(tài)地 面標(biāo)靶的偏移量引入所述接觸網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)的偏移量進(jìn)行校正，得到接觸網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn) 的絕對(duì)偏移量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法，其特征在于該檢測(cè)方 法進(jìn)一歩包括在接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦上分別設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，在檢測(cè)點(diǎn)處利用夾 具固定覆有區(qū)別于背景環(huán)境的反光膜的檢測(cè)標(biāo)耙；在接觸網(wǎng)的立柱上還設(shè)置有 全景球機(jī)，檢測(cè)接觸網(wǎng)的相鄰接觸網(wǎng)立柱墜坨、棘輪、隔離開關(guān)以及安裝于接 觸網(wǎng)立柱旁的絕緣子和懸掛點(diǎn)；所述接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦上分別設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)包括位于接觸導(dǎo)線、承力索 和吊弦的懸掛點(diǎn)處，和接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦的跨中處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法，其特征在于該檢測(cè)方 法進(jìn)一步包括-采用面陣CCD攝像機(jī)作為檢測(cè)標(biāo)靶的位移檢測(cè)工具，該面陣CCD攝像機(jī) 配置設(shè)置照明光源，所述照明光源的照明方向與面陣CCD攝像機(jī)的取景方向相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法，其特征在于該檢測(cè)方法進(jìn)一步包括分別采用面陣CCD攝像機(jī)對(duì)每個(gè)檢測(cè)標(biāo)靶的位移進(jìn)行檢測(cè)圖像的采集，將采集到的視頻圖像信號(hào)傳送至偏移量計(jì)算機(jī)處理終端； 同時(shí)采用風(fēng)速儀測(cè)試接觸網(wǎng)偏移量的實(shí)時(shí)風(fēng)速。
6. —種接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)，用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)在自然外力影響 下的偏移量檢測(cè)和分析，其特征在于所述檢測(cè)系統(tǒng)包括檢測(cè)標(biāo)靶，設(shè)置于接觸網(wǎng)的檢測(cè)點(diǎn)處；面陣CCD攝像機(jī)，設(shè)置于接觸網(wǎng)立柱上，用于獲取檢測(cè)標(biāo)靶于自然外力作 用下的偏移量；偏移量計(jì)算機(jī)處理終端，通訊連接所述面陣CCD攝像機(jī)，用于對(duì)檢測(cè)標(biāo)耙 的偏移量進(jìn)行計(jì)算。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述檢測(cè) 系統(tǒng)進(jìn)一步包括靜態(tài)地面標(biāo)靶，相對(duì)于地面靜態(tài)設(shè)置，所述靜態(tài)地面標(biāo)耙位于面陣CCD攝 像機(jī)的取像背景內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述檢測(cè) 點(diǎn)為設(shè)置于在接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦上設(shè)置的檢測(cè)點(diǎn)；包括位于接 觸導(dǎo)線、承力索和吊弦的懸掛點(diǎn)處，和接觸導(dǎo)線、承力索和吊弦的跨中處的檢 測(cè)點(diǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述檢測(cè) 標(biāo)靶為分布設(shè)置的多個(gè)，所述檢測(cè)標(biāo)靶覆設(shè)有區(qū)別于背景環(huán)境的反光膜，每個(gè) 檢測(cè)標(biāo)靶配置設(shè)置一面陣CCD攝像機(jī)，該面陣CCD攝像機(jī)配置設(shè)置有照明光 源，該述照明光源的照明方向與面陣CCD攝像機(jī)的取景方向相同。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述檢 測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括全景球機(jī)，該全景球機(jī)固定設(shè)置于接觸網(wǎng)立柱的頂部，用于監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)的 相鄰接觸網(wǎng)立柱墜坨、棘輪、隔離開關(guān)以及安裝于接觸網(wǎng)立柱旁的絕緣子和懸 掛點(diǎn)。
全文摘要
接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法及其檢測(cè)系統(tǒng)，該檢測(cè)方法包括在接觸網(wǎng)的檢測(cè)點(diǎn)處設(shè)置檢測(cè)標(biāo)靶；采用攝像機(jī)捕捉自然外力作用下的檢測(cè)標(biāo)靶在三維空間內(nèi)的位移，于該攝像機(jī)上取得檢測(cè)標(biāo)靶于攝像機(jī)成像平面的二維圖像的偏移值，計(jì)算得到接觸網(wǎng)所述檢測(cè)點(diǎn)的偏移量。該接觸網(wǎng)偏移量的檢測(cè)方法及其檢測(cè)系統(tǒng)完全與地面電隔離，無需高壓防護(hù)；接觸網(wǎng)電噪聲對(duì)系統(tǒng)影響很小，基本不對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾。能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)大風(fēng)環(huán)境下接觸網(wǎng)的偏移值；實(shí)時(shí)記錄其振幅、頻率、扭轉(zhuǎn)角度及相應(yīng)的時(shí)程曲線，為大風(fēng)或其他外力環(huán)境下電氣化列車運(yùn)行和接觸網(wǎng)維護(hù)提供精確的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)支撐。
文檔編號(hào)G01C11/00GK101650179SQ200910169988
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者劉國偉, 劉堂紅, 劉應(yīng)龍, 偉 周, 梁習(xí)鋒, 熊小慧, 田紅旗, 魯寨軍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)