一種電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，包括傳感控制模塊和安裝在電力機(jī)車行進(jìn)軌道兩外側(cè)的檢測模塊，該兩個(gè)檢測模塊的安裝位置沿行進(jìn)軌道的中軸線相對(duì)稱；每個(gè)檢測模塊均由圖像傳感器、光源和支架組成，圖像傳感器固定在地面上并且其安裝高度低于行進(jìn)軌道的頂面，光源通過支架固定在地面上并且其安裝高度高于行進(jìn)軌道的頂面，光源的光照范圍覆蓋駛過檢測模塊安裝位置的電力機(jī)車的受電靴，并且此刻的受電靴落入圖像傳感器的拍攝范圍之內(nèi)，圖像傳感器的拍攝方向與光源的光照方向不平行；傳感控制模塊在電力機(jī)車駛過檢測模塊的安裝位置時(shí)啟動(dòng)圖像傳感器和光源以采集受電靴的圖像。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)受電靴的實(shí)時(shí)跟蹤在線監(jiān)測。
【專利說明】—種電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著國家城市化的全力推動(dòng)，我國軌道交通事業(yè)取得了長足的發(fā)展。同時(shí)在城市交通運(yùn)輸中扮演更重要的角色，承擔(dān)著更大的運(yùn)輸任務(wù)。所以其安全性、穩(wěn)定性、舒適性就越來越凸顯重要。
[0003]受電靴是電力機(jī)車的重要取電設(shè)備，是保障機(jī)車運(yùn)行系統(tǒng)和電力機(jī)車附件空調(diào)、照明等正常工作的核心部件。受電靴工作狀況的好壞直接決定了電力機(jī)車能否正常運(yùn)行，是否安全，甚至決定是否發(fā)生大的公共交通安全事故。例如，未處于正常運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的受電靴將導(dǎo)致電力機(jī)車無法取電，具有缺口或者裂紋的受電靴將導(dǎo)致其與接觸軌之間存在間隙而形成拉弧放電、造成故障，而在受電靴的碳滑板損耗過度后將失去潤滑作用造成受電靴與接觸軌之間直接進(jìn)行金屬摩擦。
[0004]因此，隨著城市軌道交通的高速發(fā)展，迫切需要一套安全保障監(jiān)測裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車關(guān)鍵部件受電靴重點(diǎn)參數(shù)監(jiān)測，使得電客車在線監(jiān)測系統(tǒng)針對(duì)可靠的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析反饋，對(duì)于提高新型機(jī)車運(yùn)行的可靠性，保障行車安全，提升我國鐵路運(yùn)輸技術(shù)水平，不僅具有十分重大的意義，還具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種電力機(jī)車受電靴的在線軌道監(jiān)測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)受電靴的實(shí)時(shí)跟蹤在線監(jiān)測。
[0006]解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，其特征在于:所述的檢測裝置包括傳感控制模塊和安裝在電力機(jī)車行進(jìn)軌道兩外側(cè)的檢測模塊，該兩個(gè)檢測模塊的安裝位置沿所述行進(jìn)軌道的中軸線相對(duì)稱；每個(gè)所述檢測模塊均由圖像傳感器、光源和支架組成，所述圖像傳感器固定在地面上并且其安裝高度低于所述行進(jìn)軌道的頂面，所述光源通過支架固定在地面上并且其安裝高度高于所述行進(jìn)軌道的頂面，所述光源的光照范圍覆蓋駛過檢測模塊安裝位置的電力機(jī)車的受電靴，并且此刻的受電靴落入所述圖像傳感器的拍攝范圍之內(nèi)，所述圖像傳感器的拍攝方向與光源的光照方向不平行；所述傳感控制模塊在電力機(jī)車駛過檢測模塊的安裝位置時(shí)啟動(dòng)所述圖像傳感器和光源以采集受電靴的圖像，并在電力機(jī)車駛離檢測模塊的安裝位置后關(guān)閉所述圖像傳感器和光源。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述的傳感控制模塊包括第一車輪傳感器；該第一車輪傳感器固定在所述檢測模塊的安裝位置，其在感應(yīng)到電力機(jī)車來車后控制所述圖像傳感器和光源在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)處于啟動(dòng)狀態(tài)，以采集受電靴的完整圖像。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的檢測裝置還包括車號(hào)識(shí)別模塊；該車號(hào)識(shí)別模塊包括車號(hào)識(shí)別射頻天線、第二車輪傳感器和設(shè)有電力機(jī)車車號(hào)信息的電子標(biāo)簽，所述電子標(biāo)簽固定在位于受電靴附近位置的電力機(jī)車底部，所述車號(hào)識(shí)別射頻天線安裝在位于所述行進(jìn)軌道中軸線位置的地面上，所述第二車輪傳感器安裝在任意一條行進(jìn)軌道的內(nèi)側(cè)位置，所述第二車輪傳感器感應(yīng)到電力機(jī)車車輪通過后控制所述車號(hào)識(shí)別射頻天線讀取所述電子標(biāo)簽中的電力機(jī)車車號(hào)信息，用以對(duì)圖像傳感器采集到的受電靴圖像進(jìn)行標(biāo)記。
[0010]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式，所述光源為激光光源。
[0011]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式，所述圖像傳感器為CXD圖像傳感器。
[0012]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式，所述圖像傳感器采集到的受電靴圖像和車號(hào)識(shí)別射頻天線讀取到的電力機(jī)車車號(hào)信息通過分線箱分別傳輸給用于計(jì)算出受電靴輪廓的探測站。
[0013]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式，所述的檢測裝置安裝在電力機(jī)車行進(jìn)軌道沿線的一個(gè)或以上的檢測點(diǎn)上，每個(gè)檢測點(diǎn)均設(shè)有所述傳感控制模塊、檢測模塊和車號(hào)識(shí)別模塊。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0015]第一，本實(shí)用新型通過傳感控制模塊和檢測模塊能夠快速獲得反映列車受電靴的三維運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、缺口、裂紋和碳滑板厚度等狀態(tài)的圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)受電靴的實(shí)時(shí)跟蹤在線監(jiān)測，以便正確判別受電靴運(yùn)行狀態(tài)是否異常并及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)異常，使得電力機(jī)車經(jīng)過檢測點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)能及時(shí)報(bào)警，預(yù)防故障進(jìn)一步擴(kuò)大，有效的保障了電力機(jī)車的穩(wěn)定取流受電，受電靴能夠根據(jù)其工作狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行維修，為第三軌供電技術(shù)在城市軌道交通中應(yīng)用推廣提供了有力保障。
[0016]第二，本實(shí)用新型通過車號(hào)識(shí)別模塊還能自動(dòng)識(shí)別通過車輛的列車號(hào)和車輛號(hào)，為系統(tǒng)提供有關(guān)電客車的數(shù)據(jù)管理信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0018]圖1為本實(shí)用新型的俯視布置示意圖圖；
[0019]圖2為圖1的G向視圖；
[0020]圖3為圖1的K向視圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型的在線軌道檢測裝置的電路連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型的電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置由傳感控制模塊、檢測模塊和車號(hào)識(shí)別模塊組成，其安裝在電力機(jī)車行進(jìn)軌道5沿線的一個(gè)或以上的檢測點(diǎn)上，每個(gè)檢測點(diǎn)均設(shè)有傳感控制模塊、兩個(gè)檢測模塊和車號(hào)識(shí)別模塊。
[0023]對(duì)于每一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，兩個(gè)檢測模塊安裝在電力機(jī)車行進(jìn)軌道5兩外側(cè)它們的安裝位置沿行進(jìn)軌道5的中軸線相對(duì)稱；每個(gè)檢測模塊均由圖像傳感器1、光源2和支架3組成，圖像傳感器I采用CXD圖像傳感器，其固定在地面上并且其安裝高度低于行進(jìn)軌道5的頂面，光源2采用激光光源，其通過支架3固定在地面上并且其安裝高度高于行進(jìn)軌道5的頂面，光源2的光照范圍覆蓋駛過檢測模塊安裝位置的電力機(jī)車的受電靴4，并且此刻的受電靴4落入圖像傳感器I的拍攝范圍之內(nèi)，圖像傳感器I的拍攝方向與光源2的光照方向不平行；其中，支架3由鋁合金型材構(gòu)成，其可以根據(jù)檢測模塊安裝位置的不同而相應(yīng)設(shè)置(如圖2和3所示)。
[0024]傳感控制模塊包括第一車輪傳感器；該第一車輪傳感器固定在所述檢測模塊的安裝位置，其在感應(yīng)到電力機(jī)車來車后控制圖像傳感器I和光源2在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)處于啟動(dòng)狀態(tài)，以采集受電靴4的完整圖像；即傳感控制模塊在電力機(jī)車駛過檢測模塊的安裝位置時(shí)啟動(dòng)圖像傳感器I和光源2以采集受電靴4的圖像，并在電力機(jī)車駛離檢測模塊的安裝位置后關(guān)閉圖像傳感器I和光源2。
[0025]車號(hào)識(shí)別模塊包括車號(hào)識(shí)別射頻天線RF、第二車輪傳感器Mrf和設(shè)有電力機(jī)車車號(hào)信息的電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽固定在位于受電靴4附近位置的電力機(jī)車底部，車號(hào)識(shí)別射頻天線RF安裝在位于行進(jìn)軌道5中軸線位置的地面上，第二車輪傳感器Mkf安裝在任意一條行進(jìn)軌道5的內(nèi)側(cè)位置，第二車輪傳感器Mrf感應(yīng)到電力機(jī)車車輪通過后控制車號(hào)識(shí)別射頻天線RF讀取電子標(biāo)簽中的電力機(jī)車車號(hào)信息，用以對(duì)圖像傳感器I采集到的受電靴4圖像進(jìn)行標(biāo)記。
[0026]圖像傳感器I采集到的受電靴4圖像和車號(hào)識(shí)別射頻天線RF讀取到的電力機(jī)車車號(hào)信息通過分線箱6分別傳輸給用于計(jì)算出受電靴4輪廓的探測站。
[0027]由于CCD具有自掃描、光電靈敏度高、幾何尺寸精確、敏感單元尺寸小等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且高頻率響應(yīng)，其可測量的車速范圍為:3~80km/h，要求使用的環(huán)境溫度為:-15°C~70°C，完全可以滿足受電靴的在線高速采集，因此，圖像傳感器I能夠采集到的受電靴4的完整圖像，而該圖像通過分線箱6分別傳輸?shù)教綔y站中，通過采用灰度級(jí)切片處理方法和candy算法即可把該受電靴的光學(xué)影像圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像邊緣的提取，從而獲得便于分析受電靴三維運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、缺口、裂紋和碳滑板厚度等狀態(tài)的數(shù)據(jù)。站臺(tái)監(jiān)察室檢修調(diào)度室通過網(wǎng)絡(luò)即可讀取到該探測站計(jì)算出的受電靴狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0028]其中，灰度級(jí)切片又稱為灰度窗口切片(slicing)，是為了將某一區(qū)間的灰度級(jí)和其他部分(背景)分開。清除背景是把不在灰度窗口范圍內(nèi)的像素都賦值最小灰度級(jí)，在灰度窗口內(nèi)的像素都賦值最大灰度級(jí)，相當(dāng)于一種窗口圖像的二值化處理。
[0029]圖像邊緣是圖像的基本特征之一，它包含對(duì)人類視覺和機(jī)器識(shí)別有價(jià)值的物體圖像邊緣信息。邊緣在測量過程中是一個(gè)相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，很多時(shí)候我們測出的邊緣與真實(shí)邊緣都會(huì)存在一些誤差，對(duì)于圖像測量高精度要求的測量技術(shù)很有必要進(jìn)行邊緣增強(qiáng)。但是邊緣增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致圖像噪聲增大，給圖像的測量準(zhǔn)確度造成影響。所以我們需要在噪聲抑制和邊緣檢測之間取得較好的平衡。Canny算子這種法是以待處理像素為中心的鄰域作為進(jìn)行灰度分析的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像邊緣的提取并已經(jīng)取得了較好的處理效果。由于C a ηn y邊緣算子具有許多優(yōu)點(diǎn):①低誤碼率，很少把邊緣點(diǎn)誤認(rèn)為非邊緣點(diǎn)高定位精度，即精確地把邊緣點(diǎn)定位在灰度變化最大的像素上；③抑制虛假邊緣。因此這一方法能夠滿足受電靴在檢線 測的準(zhǔn)確度和精確度要求。
[0030]candy算法檢測邊緣主要步驟:
[0031]I)用高斯濾波器平滑圖象。
[0032]二維高斯函數(shù)為:
[0034]在某一方向η上G(x，y)的一階方向?qū)?shù)為:#[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，其特征在于:所述的檢測裝置包括傳感控制模塊和安裝在電力機(jī)車行進(jìn)軌道(5)兩外側(cè)的檢測模塊，該兩個(gè)檢測模塊的安裝位置沿所述行進(jìn)軌道(5)的中軸線相對(duì)稱；每個(gè)所述檢測模塊均由圖像傳感器(I)、光源(2)和支架(3 )組成，所述圖像傳感器(I)固定在地面上并且其安裝高度低于所述行進(jìn)軌道(5 )的頂面，所述光源(2 )通過支架(3 )固定在地面上并且其安裝高度高于所述行進(jìn)軌道(5 )的頂面，所述光源(2)的光照范圍覆蓋駛過檢測模塊安裝位置的電力機(jī)車的受電靴(4)，并且此刻的受電靴(4)落入所述圖像傳感器(I)的拍攝范圍之內(nèi)，所述圖像傳感器(I)的拍攝方向與光源(2)的光照方向不平行；所述傳感控制模塊在電力機(jī)車駛過檢測模塊的安裝位置時(shí)啟動(dòng)所述圖像傳感器(I)和光源(2)以采集受電靴(4)的圖像，并在電力機(jī)車駛離檢測模塊的安裝位置后關(guān)閉所述圖像傳感器(I)和光源(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，其特征在于:所述的傳感控制模塊包括第一車輪傳感器；該第一車輪傳感器固定在所述檢測模塊的安裝位置，其在感應(yīng)到電力機(jī)車來車后控制所述圖像傳感器(I)和光源(2)在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)處于啟動(dòng)狀態(tài)，以采集受電靴(4)的完整圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，其特征在于:所述的檢測裝置還包括車號(hào)識(shí)別模塊；該車號(hào)識(shí)別模塊包括車號(hào)識(shí)別射頻天線(RF)、第二車輪傳感器(MRF)和設(shè)有電力機(jī)車車號(hào)信息的電子標(biāo)簽，所述電子標(biāo)簽固定在位于受電靴(4)附近位置的電力機(jī)車底部，所述車號(hào)識(shí)別射頻天線(RF)安裝在位于所述行進(jìn)軌道(5)中軸線位置的地面上，所述第二車輪傳感器(MRF)安裝在任意一條行進(jìn)軌道(5)的內(nèi)側(cè)位置，所述第二車輪傳感器(MRF)感應(yīng)到電力機(jī)車車輪通過后控制所述車號(hào)識(shí)別射頻天線(RF)讀取所述電子標(biāo)簽中的電力機(jī)車車號(hào)信息，用以對(duì)圖像傳感器(I)采集到的受電靴(4)圖像進(jìn)行標(biāo)記。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，其特征在于:所述光源(2)為激光光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，其特征在于:所述圖像傳感器(I)為CXD圖像傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，其特征在于:所述圖像傳感器(I)采集到的受電靴(4)圖像和車號(hào)識(shí)別射頻天線(RF)讀取到的電力機(jī)車車號(hào)信息通過分線箱(6)傳輸給用于計(jì)算出受電靴(4)輪廓的探測站。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力機(jī)車受電靴的在線軌道檢測裝置，其特征在于:所述的檢測裝置安裝在電力機(jī)車行進(jìn)軌道(5)沿線的一個(gè)或以上的檢測點(diǎn)上，每個(gè)檢測點(diǎn)均設(shè)有所述傳感控制模塊、檢測模塊和車號(hào)識(shí)別模塊。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK203766824SQ201420065282
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】朱茂芝, 黃俊偉 申請(qǐng)人:廣州市奧特創(chuàng)通測控技術(shù)有限公司