一种城轨列车受电弓故障监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种城轨列车受电弓故障监测装置及方法。该装置包括现场控制单元、现场数据采集单元、远程传输单元、数据分析单元、数据存储与发布单元和客户端访问单元；其中现场数据采集单元包括相机、闪光灯和光电传感器；现场控制单元包括车轮轴位传感器、PLC和车号识别装置AEI；远程传输单元包括交换机和光纤；数据分析单元包括处理服务器；数据存储与发布单元包括数据库服务器。方法为：数据分析单元将现场采集到的受电弓图像同时进行受电弓滑板磨耗监测、受电弓中心线偏移监测和羊角缺失监测处理，并将车号识别的处理结果与监测结果打包传输到数据存储与发布单元。本发明专利技术使用在线非接触式测量，具有测量精度高、实施简单方便的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种城轨列车受电弓故障监测装置及方法
本专利技术属于城轨列车监测
，特别是一种城轨列车受电弓监测装置及方法。
技术介绍
城轨列车受电弓是城轨列车从接触网上受取电流的装置，其滑板与接触网导线直接接触，从接触网导线上受取电流供城轨列车使用。受电弓状态的好坏直接影响到城轨列车的安全运行，受电弓滑板的过度磨耗不仅影响城轨列车的正常供电，由此产生电弧放电还会进一步加剧受电弓滑板和接触线的磨耗。受电弓的中心线过度偏移或者受电弓羊角缺失严重不仅影响城轨列车的平稳运行，严重时会造成城轨列车故障。随着城轨列车的飞速发展，对受电弓的可靠运行提出了更高的要求，实现对受电弓状态的智能监测具有重大意义。目前国内外受电弓状态的检测方法主要包括车载设备检测和在线定点式检测两种方式。车载式检测装置有一定的局限性，在实际运作中的投资规模大，成本高。在线定点式检测方式，国内外有基于超声波传感器的检测、基于激光测距的检测、基于图像的检测等多种实现方式。在这些方法中，有的系统机构复杂，可靠性不高，有的系统只能获取受电弓滑板磨耗情况，不能反映受电弓中心线偏移和羊角缺失情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种监测精度高、稳定性好的城轨列车受电弓监测装置与方法，实现城轨列车受电弓状态的自动监测，为受电弓维修提供技术支持。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种城轨列车受电弓故障监测装置，该装置包括现场控制单元、现场数据采集单元、远程传输单元、数据分析单元、数据存储与发布单元和客户端访问单元：所述现场控制单元，包括PLC、车轮轴位传感器、车号识别装置AEI，其中车轮轴位传感器用于判断城轨列车的到来，PLC用于接收车轮轴位传感器的信号以控制车号识别装置，车号识别装置通过车号识别天线读取列车车号；所述现场数据采集单元，包括安装支架、闪光灯、光电传感器和相机，其中相机用于图像采集，光电传感器用于外部触发相机和闪光灯，闪光灯为相机拍摄提供光照条件；所述远程传输单元，包括交换机和光纤，其中交换机用于网络信号和光纤信号的互相转换，光纤用于远程传输光纤信号；所述数据分析单元，包括处理服务器，用于对接收到的采集图像进行处理；所述数据存储与发布单元，包括数据库服务器，用于实现数据的存储和发布；所述客户端访问单元，用于实现远程访问。进一步地，所述现场数据采集单元中的安装支架通过膨胀螺栓与隧道顶部连接，安装于轨道正上方，安装支架长3800mm宽3200mm，安装支架与隧道的固定点包括第一固定点1、第二固定点2、第三固定点3、第四固定点4，其中第一固定点1、第三固定点3位于接触线的一侧，第二固定点2、第四固定点4相对于接触线和第一固定点1、第三固定点3对称，位于接触线的另一侧；所述闪光灯包括第一闪光灯组a1-1、第二闪光灯组a1-2、第三闪光灯组a2-1、第四闪光灯组a2-2，每个闪光灯组包括两台闪光灯；第一闪光灯组a1-1、第三闪光灯组a2-1分别安装于第一固定点1、第三固定点3的同侧，第二闪光灯组a1-2、第四闪光灯组a2-2分别安装于第二固定点2、第四固定点4的同侧且与第一闪光灯组a1-1、第三闪光灯组a2-1相对于接触线对称；所述相机采用正、反两组工业相机组分别对受电弓两侧进行拍摄，其中正相机组包括第三磨耗相机c3、第四磨耗相机c4和第二中心线相机d2，反相机组包括第一磨耗相机c1、第二磨耗相机c2和第一中心线相机d1；正、反相机组分别安装于接触线正上方的支架上，正相机组与第三固定点3、第四固定点4同侧，反相机组与第一固定点1、第二固定点2同侧；所述光电传感器包括第一光电传感器b1-1、第二光电传感器(b1-2)、第三光电传感器b2-1和第四光电传感器b2-2，依次和第一闪光灯组a1-1、第二闪光灯组a1-2、第三闪光灯组a2-1、第四闪光灯组a2-2安装在相同位置，用于外部触发相机和闪光灯。进一步地，所述第一闪光灯组a1-1与第二闪光灯组a1-2、第三闪光灯组a2-1与第四闪光灯组a2-2、第一光电传感器b1-1与第二光电传感器b1-2、第三光电传感器b2-1与第四光电传感器b2-2分别两两对称安装于距正反相机组连线两侧水平1600mm处，距接触线下方100～200mm处；正反相机组分别安装于接触线正上方500mm处的支架上，正相机组与第三固定点3、第四固定点4同侧，反相机组与第一固定点1、第二固定点2同侧；第一磨耗相机1、第二磨耗相机2分别安装在与行车方向相反的接触线正上方500mm两侧的200mm处，以俯角8.36°的角度俯拍受电弓；第三磨耗相机3、第四磨耗相机4分别安装在与行车方向相同的接触线正上方500mm两侧的200mm处，以俯角8.36°的角度俯拍受电弓；第一中心线相机d1和第二中心线相机d2安装在接触线正上方500mm处，以俯角8.36°的角度俯拍受电弓；所述第一闪光灯组a1-1、第二闪光灯组a1-2、第三闪光灯组a2-1、第四闪光灯组a2-2从斜下方向上对受电弓进行补光。一种城轨列车受电弓故障监测方法，包括以下步骤：步骤1，受电弓故障监测装置的采集系统进行在线采集：车轮轴位传感器检测到列车的到来后，为PLC提供信号并开启车号识别天线；PLC用于接受车轮轴位传感器的信号以控制车号识别装置；列车车标经过车号识别天线时，车号识别装置AEI通过车号识别天线读取列车车号，并传输至数据分析单元；光电传感器触发闪光灯进行补光，并触发相机采集受电弓图像；采集到的数据通过远程传输单元传输至数据分析单元；数据分析单元处理完毕后再将数据传输至数据存储与发布单元；步骤2，数据分析单元对采集的数据进行处理：数据分析单元对现场数据采集单元输入的图像信息进行处理，根据相机的型号将采集到的受电弓图像分为用于滑板磨耗监测的受电弓半弓图像和用于中心线偏移监测、羊角监测的受电弓全弓图像，同时进行受电弓滑板磨耗监测、受电弓中心线偏移监测和羊角监测；同时数据分析单元对车号识别装置AEI传输过来的城轨列车的车号信息进行处理，并与数据分析单元中的滑板磨耗监测结果、中心线监测结果和羊角监测结果打包传送至数据存储与发布模块进行存储和发布。进一步地，步骤1所述受电弓故障监测装置的采集系统进行在线采集，具体如下：列车沿行驶方向行驶时，当现场控制单元中的车轮轴位传感器检测到列车到来后，开启车号识别天线，列车车标经过车号识别天线时，车号识别天线读取车号信息，并将其传输至数据分析单元；当第一光电传感器1-1和第二光电传感器1-2检测到受电弓时，发送外部触发信号给正相机组和第三闪光灯组2-1、第四闪光灯组2-2，触发第三闪光灯组2-1、第四闪光灯组2-2进行补光，正相机组进行图像采集；当第三光电传感器2-1和第四光电传感器2-2监测到受电弓时，发送外部触发信号给反相机组和第一闪光灯组1-1、第二闪光灯组1-2，触发第一闪光灯组1-1、第二闪光灯组1-2进行补光，反相机组进行图像采集，并关闭车号识别天线；然后相机和车号识别天线分别把获取到的图像信息、城轨列车的车号信息通过远程传输单元传输到数据分析单元。进一步地，步骤2所述数据分析单元对图像数据进行处理中，电弓滑板磨耗监测方法具体如下：第一受电弓滑板磨耗监测方法为：首先对第三磨耗相机3和第四磨耗相机4采集到的半弓图像进行滤波处理，再采用自适应Ca本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城轨列车受电弓故障监测装置，其特征在于，该装置包括现场控制单元、现场数据采集单元、远程传输单元、数据分析单元、数据存储与发布单元和客户端访问单元：所述现场控制单元，包括PLC、车轮轴位传感器、车号识别装置AEI，其中车轮轴位传感器用于判断城轨列车的到来，PLC用于接收车轮轴位传感器的信号以控制车号识别装置，车号识别装置通过车号识别天线读取列车车号；所述现场数据采集单元，包括安装支架、闪光灯、光电传感器和相机，其中相机用于图像采集，光电传感器用于外部触发相机和闪光灯，闪光灯为相机拍摄提供光照条件；所述远程传输单元，包括交换机和光纤，其中交换机用于网络信号和光纤信号的互相转换，光纤用于远程传输光纤信号；所述数据分析单元，包括处理服务器，用于对接收到的采集图像进行处理；所述数据存储与发布单元，包括数据库服务器，用于实现数据的存储和发布；所述客户端访问单元，用于实现远程访问。

【技术特征摘要】
1.一种城轨列车受电弓故障监测装置，其特征在于，该装置包括现场控制单元、现场数据采集单元、远程传输单元、数据分析单元、数据存储与发布单元和客户端访问单元：所述现场控制单元，包括PLC、车轮轴位传感器、车号识别装置AEI，其中车轮轴位传感器用于判断城轨列车的到来，PLC用于接收车轮轴位传感器的信号以控制车号识别装置，车号识别装置通过车号识别天线读取列车车号；所述现场数据采集单元，包括安装支架、闪光灯、光电传感器和相机，其中相机用于图像采集，光电传感器用于外部触发相机和闪光灯，闪光灯为相机拍摄提供光照条件；所述远程传输单元，包括交换机和光纤，其中交换机用于网络信号和光纤信号的互相转换，光纤用于远程传输光纤信号；所述数据分析单元，包括处理服务器，用于对接收到的采集图像进行处理；所述数据存储与发布单元，包括数据库服务器，用于实现数据的存储和发布；所述客户端访问单元，用于实现远程访问。2.根据权利要求1所述的城轨列车受电弓故障监测装置，其特征在于，所述现场数据采集单元中的安装支架通过膨胀螺栓与隧道顶部连接，安装于轨道正上方，安装支架长3800mm宽3200mm，安装支架与隧道的固定点包括第一固定点(1)、第二固定点(2)、第三固定点(3)、第四固定点(4)，其中第一固定点(1)、第三固定点(3)位于接触线的一侧，第二固定点(2)、第四固定点(4)相对于接触线和第一固定点(1)、第三固定点(3)对称，位于接触线的另一侧；所述闪光灯包括第一闪光灯组(a1-1)、第二闪光灯组(a1-2)、第三闪光灯组(a2-1)、第四闪光灯组(a2-2)，每个闪光灯组包括两台闪光灯；第一闪光灯组(a1-1)、第三闪光灯组(a2-1)分别安装于第一固定点(1)、第三固定点(3)的同侧，第二闪光灯组(a1-2)、第四闪光灯组(a2-2)分别安装于第二固定点(2)、第四固定点(4)的同侧且与第一闪光灯组(a1-1)、第三闪光灯组(a2-1)相对于接触线对称；所述相机采用正、反两组工业相机组分别对受电弓两侧进行拍摄，其中正相机组包括第三磨耗相机(c3)、第四磨耗相机(c4)和第二中心线相机(d2)，反相机组包括第一磨耗相机(c1)、第二磨耗相机(c2)和第一中心线相机(d1)；正、反相机组分别安装于接触线正上方的支架上，正相机组与第三固定点(3)、第四固定点(4)同侧，反相机组与第一固定点(1)、第二固定点(2)同侧；所述光电传感器包括第一光电传感器(b1-1)、第二光电传感器(b1-2)、第三光电传感器(b2-1)和第四光电传感器(b2-2)，依次和第一闪光灯组(a1-1)、第二闪光灯组(a1-2)、第三闪光灯组(a2-1)、第四闪光灯组(a2-2)安装在相同位置，用于外部触发相机和闪光灯。3.根据权利要求2所述的城轨列车受电弓故障监测装置，其特征在于，所述第一闪光灯组(a1-1)与第二闪光灯组(a1-2)、第三闪光灯组(a2-1)与第四闪光灯组(a2-2)、第一光电传感器(b1-1)与第二光电传感器(b1-2)、第三光电传感器(b2-1)与第四光电传感器(b2-2)分别两两对称安装于距正反相机组连线两侧水平1600mm处，距接触线下方100～200mm处；正反相机组分别安装于接触线正上方500mm处的支架上，正相机组与第三固定点(3)、第四固定点(4)同侧，反相机组与第一固定点(1)、第二固定点(2)同侧；第一磨耗相机(1)、第二磨耗相机(2)分别安装在与行车方向相反的接触线正上方500mm两侧的200mm处，以俯角8.36°的角度俯拍受电弓；第三磨耗相机(3)、第四磨耗相机(4)分别安装在与行车方向相同的接触线正上方500mm两侧的200mm处，以俯角8.36°的角度俯拍受电弓；第一中心线相机(d1)和第二中心线相机(d2)安装在接触线正上方500mm处，以俯角8.36°的角度俯拍受电弓；所述第一闪光灯组(a1-1)、第二闪光灯组(a1-2)、第三闪光灯组(a2-1)、第四闪光灯组(a2-2)从斜下方向上对受电弓进行补光。4.一种基于权利要求1、2或3的城轨列车受电弓故障监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，受电弓故障监测装置的采集系统进行在线采集：车轮轴位传感器检测到列车的到来后，为PLC提供信号并开启车号识别天线；PLC用于接受车轮轴位传感器的信号以控制车号识别装置；列车车标经过车号识别天线时，车号识别装置AEI通过车号识别天线读取列车车号，并传输至数据分析单元；光电传感器触发闪光灯进行补光，并触发相机采集受电弓图像；采集到的数据通过远程传输单元传输至数据分析单元；数据分析单元处理完毕后再将数据传输至数据存储与发布单元；步骤2，数据分析单元对采集的数据进行处理：数据分析单元对现场数据采集单元输入的图像信息进行处理，根据相机的型号将采集到的受电弓图像分为用于滑板磨耗监测的受电弓半弓图像和用于中心线偏移监测、羊角监测的受电弓全弓图像，同时进行受电弓滑板磨耗监测、受电弓中心线偏移监测和羊角监测；同时数据分析单元对车号识别装置AEI传输过来的城轨列车的车号信息进行处理，并与数据分析单元中的滑板磨耗监测结果、中心线监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世博，张永，戴旺，方立超，张鑫鑫，陈叶健，邢宗义，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32