基于三角測量的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)動態(tài)檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測方法，尤其涉及一種運用于車載弓網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)或手推式 接觸網(wǎng)巡檢車的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的動態(tài)檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 接觸網(wǎng)是電氣化鐵路系統(tǒng)的重要的架空設(shè)備，是整個牽引供電系統(tǒng)最為關(guān)鍵的部 件。接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)直線影響電氣化列車的運行效果，在安全提速和高速運行方面起著 至關(guān)重要的作用。當前對接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)檢測，作為接觸網(wǎng)維護和檢修的重要參考，主要 有三種方式:接觸式網(wǎng)檢設(shè)備、手持式非接觸的網(wǎng)檢設(shè)備、車載式非接觸的網(wǎng)檢設(shè)備。對于 這三種檢測設(shè)備，均存在著弊端，其中，接觸式網(wǎng)檢設(shè)備操作繁瑣，檢測數(shù)據(jù)因人而異，耗 時，不能適用于平時網(wǎng)檢;手持式非接觸的網(wǎng)檢設(shè)備采用的點激光測試技術(shù)，在檢測過程中 需人工對位，且對位困難，測試速度慢，不能適用于平時網(wǎng)檢;而車載式非接觸的網(wǎng)檢設(shè)備 自動化程度高，能夠自動采集相關(guān)數(shù)據(jù)，無需人工操，一定程度上可以彌補傳統(tǒng)技術(shù)的不 足，但其采用的是雙目視覺的檢測方法，對兩個相機的安裝要求高，實際工程運用難于達到 高精度測量。
[0003] 由于接觸網(wǎng)的參數(shù)測量對列車的行駛起著至關(guān)重要的作用，而現(xiàn)有的測量技術(shù)又 存在諸多不足，因此亟需一種精度高、誤差小的測量方法取代現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于三角測量的接觸網(wǎng)幾何參 數(shù)動態(tài)檢測方法。
[0005] -種基于三角測量的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)動態(tài)檢測方法，用于車載弓網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 或手推式接觸網(wǎng)巡檢車上，以檢測接觸網(wǎng)的相關(guān)參數(shù)，其包括以下步驟：
[0006] (1)，獲取圖像中接觸網(wǎng)的像素坐標xPixel、yPixel以及三角測量裝置的角度變化 xAngle、yAngle，基于三角測量的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)動態(tài)檢測方法提供一檢測裝置，該檢測 裝置包括線激光器、工業(yè)相機及傾角傳感器，所述列車和手推巡檢車均包括車身部分，所述 線激光器和工業(yè)相機裝設(shè)于車身頂部，線激光器的照射方向垂直于車身本并朝向接觸網(wǎng)， 所述工業(yè)相機與車身呈一夾角，并且線激光器與工業(yè)相機在同一直線上，線激光器的光照 射在接觸網(wǎng)形成一亮光區(qū)域，線激光器、工業(yè)相機及亮光區(qū)域呈三角分布，從工業(yè)相機所拍 攝的圖像獲取目標點在圖像中的位置，得出接觸網(wǎng)的坐標值，傾角傳感器獲取行駛中的列 車或手推巡檢車車身的傾斜角度(xAngle，yAngle);
[0007] (2)，數(shù)據(jù)處理，將整個測量范圍分為N段標定高度段，對每段進行標定，從而使每 段形成一組相機標定參數(shù)，將步驟(1)所獲取的像素坐標值與每一段的標定參數(shù)作比較，獲 取該像素坐標所位于標定高度段，再通過該高度段的相機標定參數(shù)，得出拉出值、導(dǎo)高值， 即為 xVal、hVal;
[0008] (3)，數(shù)據(jù)較正，根據(jù)計算的xVal和hVal及傾角傳感器的參數(shù)對數(shù)據(jù)進行補償，通 過校正轉(zhuǎn)換，獲取實際的拉出值和導(dǎo)高值；
[0009] (4)，坡度計算，計算相鄰兩接觸網(wǎng)定位點的高度差與兩定位點距離的比值；
[0010] (5)，實時判斷報警，根據(jù)步驟（1)、（2)、（3)、（4)所獲得的數(shù)據(jù)的大小判斷是否需 要報警提示，當所有的數(shù)據(jù)均沒有超出設(shè)定值時，則認定為安全;當其中的一個或一個以上 的數(shù)據(jù)超出設(shè)定值時，系統(tǒng)剛認定存在隱患，進行報警。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:采用三角測距原理，算法簡單可靠，能夠有效的檢測接觸 網(wǎng)的導(dǎo)高、拉出和坡度、兩線間距，且具備很高的測量精度，精度為±1.5mm。在測量過程中， 采用逐段線性標定，則將測試范圍分為N段，每段進行精確標定，這樣可保證整個量程內(nèi)的 測量精度，消除較大范圍的誤差，使得量程在3550-4800處的誤差控制在± 1.5mm，量程在 300-1500范圍的誤差控制在±1_。整個檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量數(shù)據(jù)全面，實用性好，具 有較強的推廣意義。
【附圖說明】
[0012] 圖1為發(fā)明基于三角測量的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)動態(tài)檢測方法進行測量時的示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 為了使發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對發(fā) 明進行進一步詳細說明。
[0014] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于三角測量的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)動態(tài)檢測方法，該方 法可用于車載弓網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)或手推式接觸網(wǎng)巡檢車上，以檢測接觸網(wǎng)的相關(guān)參數(shù)，該 基于三角測量的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)動態(tài)檢測方法包括以下步驟：
[00?5]步驟(1)，獲取圖像中接觸網(wǎng)的像素坐標(xPixel，yPixel)以及角度變化(xAngle， yAngle)，本發(fā)明提供一檢測裝置，該檢測裝置包括線激光器10、工業(yè)相機20、一傾角傳感 器、水平位移傳感器(圖未示）、限界檢測儀（圖未示），所述列車和手推巡檢車均包括車身部 分，所述線激光器和工業(yè)相機安裝于列車車頂或者手推式接觸網(wǎng)檢測車的設(shè)備安裝臺，所 述接觸網(wǎng)40設(shè)在車身上方，接觸網(wǎng)40與列車上的受電弓相互配合，進行電力傳輸以提供動 力。
[0016]所述線激光器10垂直于車頂30或安裝臺并朝向接觸網(wǎng)，線激光器10的照射方向朝 向接觸網(wǎng)40,所述工業(yè)相機與車頂30或安裝臺呈一夾角，并且線激光器10與工業(yè)相機20在 同一直線上。進行檢測時，線激光器10的光照射在接觸網(wǎng)40形成一亮光區(qū)域，線激光器10、 工業(yè)相機20及亮光區(qū)域呈三角分布，工業(yè)相機20進行連接拍照，傾角傳感器對行駛中車身 的傾斜角度進行測量。完成拍照后，對照片進行二值化處理，設(shè)定一個基點，建立坐標，獲取 接觸網(wǎng)在圖像中的位置，從而得出目標點的坐標值，如果列車或手推巡檢車的車身發(fā)生傾 斜或振動，目標點在圖像中的位置將發(fā)生變化。
[0017] 步驟(2)，數(shù)據(jù)處理，將整個測量范圍分為N段高度段，對每段進行標定，從而使每 段形成一組相機標定參數(shù)，將步驟(1)所獲取的像素坐標值與每一段的標定參數(shù)作比較，判 斷所獲取的像素坐標值落入到測量范圍的哪一段，從而獲取該像素坐標所位于標定高度 段，再通過該高度段的相機標定參數(shù)，得出拉出值、導(dǎo)高值，即為xVal、hVal。
[0018] 計算時，先簡化以下公式
[0019] "'l ~ ~~~ ~
~ ' __' V ~ ' TV
[0020] 再將以上公式進行換算，
[0021]
[0022] 那么，得到以下簡式：
[0023]
，
[0024] 將像素坐標值代入對應(yīng)的標定高度段的測量公式中，其中x、y為像素坐標 (xPixel，yPixel)的取值，測試范圍的不同高度段中，k、j、a、b的取值不相同，X'的結(jié)果為拉 出值的直接測量結(jié)果，X"為導(dǎo)高值的直接測量結(jié)果。步驟(3)，數(shù)據(jù)較正，根據(jù)計算的xVal和 hVal及傾角傳感器的參數(shù)對數(shù)據(jù)進行補償：
[0025] hReal=f(hVal,xVal,hlnc,KaH,KbH,xAngle,yAngle)
[0026] xReal=f(hVal,xVal,xlnc,KaX,KbX,xAngle,yAngle)
[0027] 其中，xRea 1、hRea 1為補償后的拉出值、導(dǎo)高值，xAng 1 e為X方向的角度變化， yAngle為Y方向的角度。高度補償為hlnc，水平的補償為xlnc，激光器到固定支點之間的距 離為L，直接測試結(jié)果為(xVal，hVal)，高度方向的矯正參數(shù)為KaH、KbH，水平方向的矯正參 數(shù)為 KaX，KbY。