红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统技术方案

红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统,包括安装在钢轨旁侧的钢轨水平检测头和安装在接触网旁侧的接触网检测头,所述接触网检测头包括接触网识别头和斜向下方发射的光斑发射头;所述监测系统还包括标靶电板,所述标靶电板上设置有第一标靶和第二标靶,分别对应钢轨水平检测头和光斑发射头的发射方向,所述第一标靶和第二标靶上安装有可检测光斑面积的光线传感器;所述监测系统还包括中央处理器,所述中央处理器与所述光线传感器,接触网识别头和光斑发射头信号连接。本发明专利技术可以实时监测一对钢轨之间的水平一致性,并同时检测接触网导高,发现异常随时报警,对于高速行驶的列车,时刻保证接触网和列车之间维持在安全距离范围内。

Infrared Digital Image Track Level and Track Elevation Monitoring System

The infrared digital image track level and track network height monitoring system includes a rail level detection head installed on the side of the rail and a contact network detection head installed on the side of the catenary. The contact network detection head includes a catenary identification head and a spot emitter emitted obliquely downward. The monitoring system also includes a target plate, which is equipped with a first target and a second target. The first target and the second target are equipped with a light sensor capable of detecting the area of the spot. The monitoring system also includes a central processing unit, the central processing unit and the light sensor, the catenary recognition head and the spot emitter signal connection. The invention can real-time monitor the horizontal consistency between a pair of rails, and simultaneously detect the height of the catenary guide, and alarm whenever abnormal is found. For high-speed trains, it is always ensured that the catenary and the train are maintained within a safe distance.

【技术实现步骤摘要】
红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统
本专利技术属于轨道交通
，涉及高铁安全行驶技术，具体涉及一种红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统。
技术介绍
高铁在高速行驶时，通过悬挂在钢轨上方的高压接触网上汲取电能，保证高铁有充足的动力。电弓是在高铁列车行驶时连接在接触网和高铁列车之间的装置,电弓要从高压电线取电，就需要用电弓接触电线，必然要造成摩擦,同时电弓与接触网之间的接触又不能过于紧密,以免在高速行驶状态中接触网损坏甚至短路,在电弓和车体高度一定的情况下,接触网和钢轨之间的垂直距离变化,以及钢轨之间的水平一致是影响电弓安全取电的重要因素。导高下限主要是考虑到和机车车辆的绝缘距离，例如机车车辆限界最大高度为4800mm，要求电气绝缘的最小安全距离是350mm，即5150mm。如低于此高度，可能会引起接触网对车顶放电，设计规范中，最小一般按5300控制，留有冗余。最大导高有两方面考虑，一是要考虑到受电弓升起的最高高度，要保证受电弓和接触线紧密接触，即最大不能超过6500mm，超出可能造成受电弓够不着网，动车组因车顶高度低，部分车型在导高高于6000mm时，就可能脱弓了；另一方面要考虑该条线路的运输情况，是否需要通过双层集装箱等超限列车，如导高太低，则超限列车无法通过。设计单位在设计线路导高时，会根据本线车型，运输情况等进行导高选择。通常在高铁，因动车组高度较低，故非混跑线路方案设计一般在5300-5500mm间。普速线因考虑货物运输，一般在5700-6300之间。现有技术中,电弓自身的支架具有弹簧可以在一定范围内调节电弓高度,也可以通过定时检测车来回巡检检查接触网,但这些方式都不能从根本上解决上述导高和水平一致的情况发生突发变化的即时监测和报警问题,特别是由于导高发生较大偏差造成脱弓的情况下,车顶高压会发生放电拉弧现象,不仅造成线网损坏,且对行车安全造成严重威胁。
技术实现思路
为克服现有技术存在的技术缺陷，本专利技术公开了一种红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统。本专利技术所述红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统,包括安装在钢轨旁侧的钢轨水平检测头和安装在接触网旁侧的接触网检测头,所述接触网检测头包括接触网识别头和斜向下方发射的光斑发射头;所述监测系统还包括标靶电板,所述标靶电板上设置有第一标靶和第二标靶,分别对应钢轨水平检测头和光斑发射头的发射方向,所述第一标靶和第二标靶上安装有可检测光斑面积的光线传感器;所述监测系统还包括中央处理器,所述中央处理器与所述光线传感器,接触网识别头和光斑发射头信号连接。优选的，所述钢轨水平检测头和光斑发射头为红外发射头。优选的，所述接触网识别头为高清摄像头,所述中央处理器内包括图像识别模块。优选的，还包括与中央处理器信号连接,并能检测轨道振动的振动传感器。优选的，所述中央处理器内还包括角度检测模块,所述角度检测模块可检测光斑发射头发射方向与接触网识别头识别方向的夹角;,所述中央处理器还能控制光斑发射头的发射方向。本专利技术所述红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统，具有如下优越性:1.本专利技术可以实时监测一对钢轨之间的水平一致性,并同时检测接触网导高,发现异常随时报警,对于高速行驶的列车,时刻保证接触网和列车之间维持在安全距离范围内。2.本专利技术运行中只需要上传光斑检测数据和图像识别结果,对于网络带宽要求小,可以高密度布置检测头,适用于各种信号覆盖强度不足的地区。3.本专利技术使用的硬件设施数量少,占地小,可以就近安装在铁轨附近或铁轨设施部件上,施工作业量小,便于对现有铁道进行改造。附图说明如图1所示给出本专利技术所述监测装置的一种具体实施方式示意图,如图2所示给出本专利技术所述标靶上形成光斑的示意图;图中附图标记名称为:1-接触网支撑架,2-接触网悬架,3-接触网,4-钢轨水平检测头,5-接触网检测头,6-钢轨,7-标靶电板,8-第一标靶,9-第二标靶,10-水平光路,11-斜向光路,A-夹角,12-钢轨顶面截线。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术所述红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统,包括安装在钢轨旁侧的钢轨水平检测头4和安装在接触网3旁侧的接触网检测头,所述接触网检测头5包括接触网识别头和斜向下方发射的光斑发射头;所述监测系统还包括标靶电板7,所述标靶电板上设置有第一标靶8和第二标靶9,分别对应钢轨水平检测头和光斑发射头的发射方向,所述第一标靶和第二标靶上安装有可检测光斑面积的光线传感器;所述监测系统还包括中央处理器,所述中央处理器与所述光线传感器,接触网识别头和光斑发射头信号连接。本专利技术所述红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统,主要针对已经在初期进行调校安装好的钢轨和接触网,在后期使用过程中对一对钢轨之间的水平高度误差,及钢轨与上方接触网的垂直距离变化进行精密检测。本系统安装时,将钢轨水平检测头的发射位置设置为与钢轨高度一致,并可以使钢轨顶面截线12位于钢轨水平检测头发射光斑的中部,不完全脱离光斑即可,一般选在在高度的三分之一或一半等位置,如图2所示。下面以钢轨水平检测头和接触网检测头的斜向检测头采用红外光斑发射头为例说明本专利技术的检测过程。位于钢轨左侧的钢轨水平检测头沿水平光路10发射光斑,依次被两根钢轨阻挡后,被阻挡削除的部分光斑落在第一标靶上,如果钢轨垂直高度没有发生变化,第一标靶接收到的光斑应与安装时的高度一致,如果钢轨垂直高度发生变化,则剩余光斑的钢轨顶面截线高度必然发生变化,同时被截后的光斑面积也会发生变化,标靶通过检测截线高度或计算光斑面积判断钢轨水平高度是否发生变化。钢轨水平检测头和标靶电板一般紧邻钢轨布置在混凝土基座上,避免基座整体沉降造成的误报。本专利技术针对钢轨的混凝土基座整体沉降进行检测,一对钢轨设置在同一水泥基座上,一般不会发生单根钢轨高度变化,而另一钢轨高度完全不变的情况;基座整体沉降或倾斜,必然导致钢轨高度整体下降或某一钢轨高度上升,另一钢轨高度下降,都会导致钢轨顶面截线的高度变化。如果钢轨顶面出现异物,也会导致光斑形状发生变化,触发报警状态。对于接触网的高度检测采用组合检测方式,接触网检测头包括直接检测接触网的接触网识别头,一般为高清摄像头。高清摄像头以一定角度,一般是水平拍摄对接触网进行视觉识别,高清摄像头的视野范围设置较小,在视野范围内,能通过高清摄像识别出接触网即可,对接触网的监测不宜采用光斑检测的原因在于需要在接触网所处高度设置一个光斑接收板,在工程上增加了工作量,而悬挂在接触网悬架2上的接触网高度较高,在空中为一根水平的细长直线,背景视觉干扰因素很少,完全可以很容易的被现有的图像识别技术识别出;同时现有图像识别技术对于接触网这样的细长水平图形,不仅能识别出接触网,而且可以在视野中自动计算出接触网所处的相对位置,如果接触网高度发生变化,采集图像的相对位置必然发生变化;图像识别可以在本地进行,上传数据时,只需要发送对图像的识别结果信号即可,对网络带宽要求很小。采用图像识别技术对接触网进行识别,不仅可以监测接触网位置,而且可以及时发现接触网上缠绕的树枝,田间大棚碎片等异物。所述接触网检测头还包括斜向下方发射的光斑发射头,采用类似于钢轨检测的原理,在初始设置发射角度时,使发射的光斑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统,其特征在于,包括安装在钢轨旁侧的钢轨水平检测头和安装在接触网旁侧的接触网检测头, 所述接触网检测头包括接触网识别头和斜向下方发射的光斑发射头;所述监测系统还包括标靶电板,所述标靶电板上设置有第一标靶和第二标靶, 分别对应钢轨水平检测头和光斑发射头的发射方向,所述第一标靶和第二标靶上安装有可检测光斑面积的光线传感器;所述监测系统还包括中央处理器,所述中央处理器与所述光线传感器, 接触网识别头和光斑发射头信号连接。

【技术特征摘要】
1.红外数字图像轨道水平和轨道电网导高监测系统,其特征在于,包括安装在钢轨旁侧的钢轨水平检测头和安装在接触网旁侧的接触网检测头,所述接触网检测头包括接触网识别头和斜向下方发射的光斑发射头;所述监测系统还包括标靶电板,所述标靶电板上设置有第一标靶和第二标靶,分别对应钢轨水平检测头和光斑发射头的发射方向,所述第一标靶和第二标靶上安装有可检测光斑面积的光线传感器;所述监测系统还包括中央处理器,所述中央处理器与所述光线传感器,接触网识别头和光斑发射头信号连接。2.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜忠华，
申请(专利权)人：姜忠华，
类型：发明
国别省市：四川,51