基于机器视觉的接触网几何参数检测方法

基于模板匹配图像算法的高速铁路接触网几何参数测量赵东兴【期刊名称】《铁道技术监督》【年(卷),期】2015(043)009【摘要】利用机器视觉三角测量原理,建立基于弓网视频的接触网几何参数测量参考坐标系,并进行测量标定.通过合理提取模板类型,利用时序图像滤波方法,实现连续视频图像快速匹配与参数测量.以海南东环铁路公司综合检测列车200 km/h的弓网视频检测数据为例,对比接触式检测系统测量数据和现场实测数据,分析测量结果准确性,用3次测量结果分析重复性.分析结果表明,基于模板匹配方法测量接触网几何参数方案可行,在200 km/h运行速度下,测量误差可控制在±20 mm.%By applying the machine vision triangulation principle,this paper establishes a reference coordinate system for OCS geometric parameter measurement based on pantograph-catenary video to measure and calibrate. By rationally extracting template type and utilizing sequential image filtering, it can realize continuous fast video image matching and parameter measurement. Taking the 200 km/h pantograph-catenary video test data on the comprehensive inspection train of Hainan East RingRailway for example,the test data and the field data on the contact system has been compared to analyze the accuracy of the measurement results,with the repeatability analyzed based on the measurement results of three times. The analysis results show that geometric parameter measurement basedon template matching image algorithm is feasible. With a running rate of 200 km/h,the measurement error can be controlled within ±20 mm.【总页数】5页(P11-14,31)【作者】赵东兴【作者单位】粤海铁路公司供电部,海南海口 570100【正文语种】中文【中图分类】U226.54【相关文献】1.准高速铁路接触网动态参数测量研究2.基于图像处理的接触网动态几何参数测量研究3.基于多目立体视觉的接触网几何参数测量方法4.基于二维图像直线标定的接触网几何参数测量方法5.基于力学几何形态的高速铁路接触网附加弹性吊弦的接触压力研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于激光扫描的接触网几何参数检测方法研究张东;余朝刚【摘要】针对当前电气化铁路接触网几何参数日常检测的需求,提出了一种基于激光扫描的接触网几何参数检测方法,即结合激光扫描仪、光电编码器和工控机等硬件设备进行编程处理以实现相关几何参数的非接触式采集、采样点定位和数据处理以获得接触网的各个几何参数,经试验该方法能有效的提高接触网几何参数检测精度,测量精度达到±3 mm,具有实际意义.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2016(024)001【总页数】4页(P57-60)【关键词】接触网几何参数;激光扫描;光电编码器;非接触式检测【作者】张东;余朝刚【作者单位】上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】U226.8接触网是电气化铁路中重要的供电设备，列车运行时通过受电弓与接触网滑动接触，向车辆牵引系统及其附属设备供电。

接触网的几何参数直接影响着列车的行车安全和接触网及受电弓的使用寿命。

为保证铁路系统的正常运营，需对接触网各项几何参数进行周期性检测，保证行车安全[1]。

目前国内在接触网参数检测方面的测量方法主要有两种：接触式检测和非接触式检测。

接触式检测通常是在受电弓滑条或弓架上安装传感器与高压接触线直接接触进行检测，这样在检测过程中就存在很大的安全隐患，而且测量精度较低。

非接触式测量常用CCD成像检测法，它是利用安装在列车顶部的高速摄像机对接触网进行拍摄，通过成像位置计算出接触线相对摄像机的高度和横向偏移，从而得到接触线的导高和拉出值等几何参数。

这种方法因采集来的图像包含过多冗余信息及算法过于复杂而影响系统稳定性[2]。

本文提出采用激光扫描仪对接触网的几何参数进行数据采集，利用光电编码器得到行驶路程信息来对数据进行定位，并通过对数据的过滤、处理并计算得到接触网的各个几何参数。

1.1 检测项目及意义本系统主要是对接触网的导高和拉出值这两个参数进行检测。

电气化铁路接触网几何参数检测方法与标准研究赵隽（中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心，北京100081）摘要：根据我国铁路相关标准文件，从术语定义、设计、施工、运营等方面对我国电气化铁路接触网几何参数的技术要求进行梳理，对运营的主要电力机车、动车组的受电弓工作范围、滑板工作范围等参数进行总结分析，探讨受电弓与接触网几何参数在空间位置的匹配关系，分析接触网几何参数检测方法及检测评判标准，并结合商合杭高铁在接触网几何参数静态值检测和动态值检测方面的实例，说明现有检测标准的准确性及实用性。

关键词：商合杭高铁；电气化铁路；接触网；几何参数；受电弓；检测方法；检测标准中图分类号：U225文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）06-0088-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.06.0880引言接触网是电气化铁路重要的行车设备，在保障铁路运输安全、提高运输效率、降低运输能耗等方面发挥着重要作用，我国电力牵引完成运输任务占比80%以上［1］。

截至2019年底，全国铁路营业里程13.9万km 以上，其中高铁3.5万km；电气化里程10.0万km，电化率71.9%［2］。

电力机车、电动车组均采用受电弓从接触网获取电能，接触网在空间的布置要满足受电弓动态包络线的要求，即在任何状态下都能实现受电弓安全、平顺、无障碍地滑动取电受流。

接触网动态检测通常采用综合检测列车、接触网检测车按照运行图进行，检测数据用于评价接触网运行条件下的动态状态。

接触网是由承力索-接触线与腕臂等支撑结构组成的柔性机械悬挂系统，在受电弓作用下发生抬升振动，因此静态与动态参数差异较大。

弓网关系及其检测技术始终是国内外研究的热点。

方岩［3］结合接触网设计及受电弓特征，研究了接触网静态几何参数确定依据。

安英霞［4］研究了接触网静态几何参数偏差对弓网动态性能的影响。

周威等［5］研究了接触网几何参数测量中的车辆振动补偿方法，实现了车辆相对钢轨平面的空间姿态参数的光学非接触式测量。

基于弓网监测系统应用检修技术摘要：轨道交通车辆运行通过受电弓受流接触网获得充足动力能源，两者以一定的速度相对运动。

随轨道交通车辆运营快速发展，车辆对接触网维护保养要求也随之提高。

过去接触网存在维修时间不足、漏修、过修等问题，严重影响车辆运行品质。

检修质量提高是确保车辆安全运营前提，为此，本文提出基于弓网监测系统应用于检修。

本系统采用机器视觉技术对接触网检测，将接触网存在隐患通过车载PIDS系统传输至用户综合系统。

车辆段检修作业员通过用户综合系统查看故障数据，大大减少接触网排故及维护时间，并杜绝人为因素导致漏修问题，从而提高车辆运行安全的可靠性。

关键词：弓网检测、接触网检修、机器视觉、车载PIDS系统、可靠性0引言接触网作为轨道交通车辆最关键供电设施，其可靠性对车辆运行安全具有重要意义。

随着轨道交通技术的发展，轨道交通已作为城市圈经济发展的重要命脉。

为加快城市圈快速发展，地铁每日以频繁高速密集方式运转，其行车时间间隔短、速度高、振动频繁等，这将导致接触网各个部件易出现裂损、松动、脱落等问题，问题未及时处理这对地铁运营安全带来重大隐患。

为了消除该隐患，本系统基于市域城际动车平台研究一套弓网监测系统应用于接触网检修作业。

该系统通过监测接触网导高、拉出值、接触网磨耗、弓网燃弧时长、弓网燃弧频次、接触网锚接紧固件等参数，分析判断接触网存在的问题，通过车载无线网络将故障信息传输至地面服务平台。

接触网维护人借助地面服务平台可查看接触网维修需求，这将大大提高维护人员作业效率，并解决作业质量低下问题。

1.弓网监测系统整体方案车辆弓网监测系统包括车载弓网检测装置和地面数据中心组成。

车载弓网检测装置用于检测受电弓、接触网、弓网关系等多个参数，通过分析检测参数特性判断车辆运行弓网环境状态。

弓网监测装置通过车载网络系统平台将弓网环境状态信息传输至地面数据中心，地面数据中心对数据管理，提供人机界面，输出系统报表。

车载弓网监测装置包括1C集成模块、3C集成模块、4C集成模块（正反）、硬点压力检测模块、车顶振动补偿装置、车内处理主机单元、定位检测装置组成。

技术应用接触网视频与几何参数同步检测技术张翼（中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所，北京100081）摘要：接触网视频与几何参数检测系统是接触网检测监测系统（6C系统）中的重要组成部分。

通过视频系统拍摄的图片，可以很好地观测到接触网几何参数检测系统运行时的外部设备工作环境，两系统的同步检测对于检测数据的超限判断及综合分析具有重要意义。

基于现场可编程门列阵（FPGA）嵌入式技术，自主研制接触网视频采集板，优化现有系统架构，确定检测数据间的同步方式、时序关系及关联标记，并通过实验室测试验证该设备的可行性，对提高接触网供电设备检测工作效率具有现实意义。

关键词：接触网；视频；几何参数；检测系统；同步；采集板；FPGA中图分类号：U225文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）10-0110-05 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.1100引言在接触网检测监测系统（6C系统）中，接触网视频与几何参数检测系统既是高速接触网综合检测装置（1C装置），也是接触网悬挂状态检测监测装置（4C装置）的重要组成部分。

接触网视频系统相机靶面拍摄受电弓、接触网及几何参数测量系统测量面等区域，实时监测接触网动态作用关系以及部分接触网零部件的工作状态，当检测系统排查出缺陷数据时，用于比对缺陷数据出现位置所对应的外部设备实际工作环境。

接触网几何参数检测系统测量接触线的导高、拉出值和双支接触线相互位置等参数［1-5］，既可运用于新建接触网工程联调联试中，测试静态几何参数和平顺性参数，也可应用于运营接触网设施周期性动态检测中，测试运营状态下的接触线动态几何参数。

针对接触网视频与几何参数检测系统进行同步检测技术研究，设计全新的系统架构，发掘两检测系统的关联性，研制同步设备，并进行实验室测试，实现几何参数每1组测量数据均能关联到线路实际位置的视频图像，方便判断超限数据形成原因，进一步完善检测系统功能。