適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法，包括如下步驟：a1準(zhǔn)備9點(diǎn)標(biāo)定板：利用鋁合金型材定制標(biāo)定板，在標(biāo)定板的表面上等間距均勻設(shè)置九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)，設(shè)定九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)(u,v,w)；a2安裝9點(diǎn)標(biāo)定板；a3對(duì)安裝好的9點(diǎn)標(biāo)定板成像：在高速動(dòng)車(chē)靜止?fàn)顟B(tài)下，利用安裝在高速動(dòng)車(chē)頂部的紅外相機(jī)采集此時(shí)的9點(diǎn)標(biāo)定板視頻，得出九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的像素坐標(biāo)(x',y',w')；a4對(duì)紅外相機(jī)成像的像素坐標(biāo)(x',y',w')進(jìn)行矯正，根據(jù)矯正后的像素坐標(biāo)x，y精確算出導(dǎo)高值和拉出值。本方案通過(guò)上述標(biāo)定方法，無(wú)需安裝傳感器，且能夠?qū)Ω咚傧鄼C(jī)、工業(yè)鏡頭產(chǎn)生畸變進(jìn)行矯正，對(duì)相機(jī)靶面與弓升降平面不平行事實(shí)進(jìn)行糾正，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及接觸網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控領(lǐng)域，具體地，設(shè)及適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參 數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鐵路接觸網(wǎng)供電線的導(dǎo)高值和拉出值是接觸網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控的重要參數(shù)，利用車(chē)載設(shè) 備進(jìn)行接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)幾何參數(shù)測(cè)量的主要方法是接觸式測(cè)量，即在受電弓上安裝傳感器， 有壓力傳感器、光電傳感器、微波傳感器等，通過(guò)傳感器的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)檢測(cè)接觸線的導(dǎo)高值 和拉出值。
[0003] 動(dòng)車(chē)運(yùn)行速度快，安全性要求較高，目前不允許在受電弓上安裝額外的傳感器，所 W目前常用的在受電弓上安裝傳感器的方法不適用于動(dòng)車(chē)機(jī)載設(shè)備，同時(shí)因安裝場(chǎng)地是動(dòng) 車(chē)車(chē)頂，安裝位置和安裝空間受限，無(wú)法安裝激光測(cè)距儀等測(cè)量設(shè)備，現(xiàn)有的基于單目相機(jī) 的測(cè)量主法存在測(cè)量精度低（誤差在10mm左右），車(chē)頂標(biāo)定不方便等問(wèn)題。此外，原有測(cè)量 方法未對(duì)高速相機(jī)、工業(yè)鏡頭產(chǎn)生崎變進(jìn)行矯正；也未對(duì)相機(jī)祀面與弓升降平面不平行事 實(shí)進(jìn)行糾正，導(dǎo)致最終的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo) 定方法，無(wú)需安裝傳感器，且能夠?qū)Ω咚傧鄼C(jī)、工業(yè)鏡頭產(chǎn)生崎變進(jìn)行矯正，對(duì)相機(jī)祀面與 弓升降平面不平行事實(shí)進(jìn)行糾正，導(dǎo)高值和拉出值的測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0005] 本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè) 量與標(biāo)定方法，包括如下步驟：
[0006] al準(zhǔn)備9點(diǎn)標(biāo)定板；利用侶合金型材定制標(biāo)定板，在標(biāo)定板的表面上等間距均勻 設(shè)置九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)，每個(gè)水泥電阻底部與標(biāo)定板之間均設(shè)置巧龍卡子，同時(shí)設(shè)定 九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)（u，v，w);
[0007] a2安裝9點(diǎn)標(biāo)定板：使9點(diǎn)標(biāo)定板與被測(cè)受電弓臺(tái)升平面重合，并用全站儀對(duì)9點(diǎn) 標(biāo)定板的九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)進(jìn)行校正；
[000引 a3對(duì)安裝好的9點(diǎn)標(biāo)定板成像：在高速動(dòng)車(chē)靜止?fàn)顟B(tài)下，對(duì)安裝好的9點(diǎn)標(biāo)定板 通電一分鐘，水泥電阻發(fā)熱均勻后，利用安裝在高速動(dòng)車(chē)頂部的紅外相機(jī)采集此時(shí)的9點(diǎn) 標(biāo)定板視頻，并選取視頻中清晰的圖像作為像素坐標(biāo)圖像，并通過(guò)圖像處理中角點(diǎn)檢測(cè)方 法找出九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)在圖像中對(duì)應(yīng)的位置，得出九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的像素坐 標(biāo)（X'，y'，W'）；
[0009] a4對(duì)紅外相機(jī)成像的像素坐標(biāo)（x'，y'，w'）進(jìn)行矯正，根據(jù)矯正后的像素坐標(biāo)X， y精確算出導(dǎo)高值和拉出值。
[0010] 進(jìn)一步的，步驟a2中校正要求為標(biāo)定板上最上一行S個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的高 度在軌道平面6300 ± 1mm處，中間一行=個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)在5800 ± 1mm，最下一排水泥 電阻高溫?zé)狳c(diǎn)在5300 +1mm位置。
[0011] 進(jìn)一步的，步驟a4中紅外相機(jī)成像的像素坐標(biāo)（x'，y'，w'）進(jìn)行矯正的具體方法 如下：
[0012] a41計(jì)算映射系數(shù)；根據(jù)受電弓升降的平面與相機(jī)祀面平面相對(duì)固定，故紅外相 機(jī)成像的像素坐標(biāo)（x'，y'，w'）與受電弓升降平面的現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)（u，v，w)存在映射關(guān)系滿足 如下公式：
[001 引

【權(quán)利要求】
1. 適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟： al準(zhǔn)備9點(diǎn)標(biāo)定板：利用鋁合金型材定制標(biāo)定板，在標(biāo)定板的表面上等間距均勻設(shè)置 九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)，每個(gè)水泥電阻底部與標(biāo)定板之間均設(shè)置尼龍卡子，同時(shí)設(shè)定九個(gè) 水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)（u，v，w); a2安裝9點(diǎn)標(biāo)定板：使9點(diǎn)標(biāo)定板與被測(cè)受電弓臺(tái)升平面重合，并用全站儀對(duì)9點(diǎn)標(biāo) 定板的九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)進(jìn)行校正； a3對(duì)安裝好的9點(diǎn)標(biāo)定板成像：在高速動(dòng)車(chē)靜止?fàn)顟B(tài)下，對(duì)安裝好的九點(diǎn)標(biāo)定板通電 一分鐘，水泥電阻發(fā)熱均勻后，利用安裝在高速動(dòng)車(chē)頂部的紅外相機(jī)采集此時(shí)的9點(diǎn)標(biāo)定 板視頻，并選取視頻中清晰的圖像作為像素坐標(biāo)圖像，并通過(guò)圖像處理中角點(diǎn)檢測(cè)方法找 出九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)在圖像中對(duì)應(yīng)的位置，得出九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的像素坐標(biāo) (X，，y'，w'）； a4對(duì)紅外相機(jī)成像的像素坐標(biāo)（x'，y'，w'）進(jìn)行矯正，根據(jù)矯正后的像素坐標(biāo)x，y精 確算出導(dǎo)高值和拉出值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法，其特征 在于，步驟a2中校正要求為標(biāo)定板上最上一行三個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的高度在軌道平面 6300±Imm處，中間一行三個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)在5800± 1mm，最下一排水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn) 在5300 ±Imm位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法，其 特征在于，步驟a4中紅外相機(jī)成像的像素坐標(biāo)（X'，/，w'）進(jìn)行矯正的具體方法如下： a41計(jì)算映射系數(shù)：根據(jù)受電弓升降的平面與相機(jī)靶面平面相對(duì)固定，故紅外相機(jī)成 像的像素坐標(biāo)（x'，y'，w'）與受電弓升降平面的現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)（u，v，w)存在映射關(guān)系滿足如下 公式：
公式（1)中，現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)中的w為常量，all、al2、al3、a21、a22、a23、a31、a32和a33均 為映射系數(shù)； a42通過(guò)映射系數(shù)進(jìn)行矯正：采集高速動(dòng)車(chē)紅外相機(jī)所采集的原始像素坐標(biāo)圖像，即 公式（1)中的[u，v，w]，結(jié)合公式（1)對(duì)應(yīng)得到矯正后的像素坐標(biāo)x，y，滿足如下公式：
a43根據(jù)矯正后的像素坐標(biāo)x，y精確算出導(dǎo)高值和拉出值：根據(jù)矯正后的像素坐標(biāo)得 到受電弓中心點(diǎn)坐標(biāo)（xa,ya,za)，接觸線與受電弓的接觸點(diǎn)坐標(biāo)（xb,yb,zb)，得出拉出值 為xb-xa，導(dǎo)高值為yb。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法，其特征 在于，步驟a4中計(jì)算映射系數(shù)的過(guò)程包括如下步驟： a411、根據(jù)矩陣乘法定義，變換公式（1)即可得到如下公式：
同理根據(jù)九個(gè)水泥電阻高溫?zé)狳c(diǎn)的像素坐標(biāo)得到九組（x'，y'，w'）與u，v，w的關(guān)系式， 得到27個(gè)方程式； a412、根據(jù)現(xiàn)有的matlab工具中的pinv函數(shù)求得27個(gè)方程中的九個(gè)未知數(shù)的最優(yōu) 解。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于高速動(dòng)車(chē)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量與標(biāo)定方法，其特征 在于，步驟a3中紅外相機(jī)為單目熱紅外相機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01B11/03GK104501724SQ201510024769
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月19日
【發(fā)明者】范國(guó)海, 陳玉浩, 石永祿, 高偉, 薛虎 申請(qǐng)人:成都國(guó)鐵電氣設(shè)備有限公司