一种自动测量接触网交叉线索间距的方法技术

本发明专利技术涉及接触网测量技术领域，涉及一种自动测量接触网交叉线索间距的方法，其包括以下步骤，步骤1.参数获取，步骤2.线索识别；步骤3.线间距计算；步骤4.补充手动测量，任选三维点云中的任意两点，可直接计算出两点的直线距离和各二维面的投影距离，步骤5.重复上述步骤1

【技术实现步骤摘要】
一种自动测量接触网交叉线索间距的方法


[0001]本专利技术涉及接触网测量
，涉及一种自动测量接触网交叉线索间距的方法。

技术介绍

[0002]在电气化铁路中，为保证电力机车的正常运行，需要接触网对电力机车进行可靠的、不间断的电能供应。接触网作为重要供电线路，是保证列车安全运行的关键一环。而接触网发生故障的比例又相对较高，所以需要对其进行定期的检查，以便及时发现潜在的安全隐患。在检查项目中，接触网中各类接触线索几何参数、尤其是交叉线索间的间距就成为重要的一项，根据线索间的距离，可以判断各类线索是否都在安全距离之间，保证不会对列车的受电弓的稳定取电造成影响，在当前行业领域中，一般测量线索间距的方式分为两种，一种是在现场作业时，采用激光测量仪进行手动测量，即手动控制测量仪，控制激光瞄准线索后进行打点后，测量仪根据激光点进行计算得到结果。这种方式人为因素影响较大，需要反复来回的调整激光点，且不同人瞄准的激光点标准也不统一，一次只能测量一个线间距，效率极低，耗时量大，另一种是结合了图像处理，激光不再采用单点，而是扇形扫描，在接触线索上形成光斑，再利用相机拍照成像，在图像中，根据光斑来计算距离参数。这种方式虽较第一种效率有所提升，但光斑的成像质量会影响后续的计算，精度是否得以保证不得而知。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种自动测量接触网交叉线索间距的方法，解决现有技术无法进行批量、快速以及自动线间距测量的问题。
[0004]本专利技术的目的通过以下述技术方案来实现，包括以下步骤，步骤1.参数获取，根据外设测量装置进行测量参数读取识别，其中测量参数包括铁路接触网本体数据以及接触网周边数据，具体获取方法如下：步骤1
‑
1.依靠外设测量装置，通过激光雷达沿途对测量线路进行扫描，得到接触网及周边环境的点数据；步骤1
‑
2.将1
‑
1中测量得到的数据导入接触网测量及分析系统，系统会读取点数据并形成三维点云，将测量线路场景还原；步骤2.线索识别，根据步骤1
‑
2中的三维点云，利用线索识别算法完成点云的分组、计算和判断，先将点识别为线段，再将线段进行重组，形成完整长线，继而将线索数据按根存储；步骤3.线间距计算，根据步骤2中得到的线索数据进行里程分段，计算每个里程分段处，任意两条线索之间的线间距；当全部里程分段计算完毕后，同样的两条线索之间的间距取最小值为最优保存；步骤4.补充手动测量，任选三维点云中的任意两点，可直接计算出两点的直线距离和各二维面的投影距离。步骤5.重复上述步骤1
‑
步骤4，直至测量结束。
[0005]需要说明的是，按照上述步骤，可以高效进行高铁接触网线索之间的批量计算，同时在提高计算效率的同时，可以提高计算精确度。
[0006]所述步骤2具体包括如下内容：步骤2
‑
1.线段拟合，对线索数据按里程分组，每隔
380mm
‑
410mm取一帧，对当前帧和距离当前帧550mm
‑
620mm的帧数据进行连续点的判断；对这些点采用随机抽样算法，判断是否存在线段并将这些线段数据保存下来，形成线段集合，其中算法采用ransac算法，保存的数据包括该线段起始点和终止点的坐标数据、线段中心点坐标数据、线段的方向向量；步骤2
‑
2.长线拟合，根据步骤2
‑
1中得到的线段集合进行长线匹配，若通过长线匹配流程，则表示待判定线段属于同一条长线，继而整合保存，判定完成后，得到全部里程的长线集合，其中长线匹配具体流程如下：S1.相邻单线段根据匹配规则1，得到较长的线段集合，其中匹配规则1如下：线段之间的方向向量夹角趋于0；若不满足，则表示后一个线段可能有角度的偏差，则计算待判定线段中心点到待判定线段集合末尾点的斜率。得到这个偏转角度需要小于4度；S2.通过S1后得到较长的线段集合，针对这些集合，利用匹配规则2再次进行长线段之间的匹配，得到更长的长线，其中匹配规则2如下：对于长线段之间的间隙不超过4.5米、长线段方向向量夹角趋于0的线段，采用组合特征进行综合考虑，取最小特征值为最佳匹配，其中组合特征为：长线段连接处的斜率以及长线段在垂直于轨道行驶方面的XOY平面上的投影距离。
[0007]需要说明的是，采用匹配规则，进行匹配测定，可以最大程度提高测量精度，同时可以克服很多不确定因素的干扰。
[0008]所述步骤3具体包括如下内容：步骤3
‑
1.将里程分段，将全部线索按照里程分段，每隔100mm为一段，在每隔100mm的里程处，取出全部线索在该里程处的交点，作为进行线间距计算的数据集合保存下来；步骤3
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2.间距计算，根据步骤3
‑
1中取得到的点，根据其坐标，利用勾股定理进行两两间距计算。
[0009]需要说明的是，申请根据多次实验改进，得到相关测量数据，根据上述数据信息，可以将数据准确度大幅度提升。
[0010]所述步骤3还具体包括如下内容：步骤3
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3.保留最优值，根据步骤3
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2得到两两点之间的间距后，与步骤3
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1的里程分段点计算出的对应的两两长线之间的间距进行比较，取较小值保存，舍弃较大的；步骤3
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4.全部里程计算完成后，得到全部线索的两两之间的最短线间距，继而面向用户进行数据选择，三维点云会自动聚焦到最短距离处。
[0011]需要说明的是，上述取舍规则，申请人经过长期大量的实验后，得到，可以最大程度控制测量的准确度。
[0012]所述步骤4具体包括如下内容：步骤4
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1.在三维点云中任选两点：在步骤1
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2中的接触网测量及分析系统中选择“点选择模式”，任选两点；步骤4
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2.自动计算两点的距离，选取两点后，接触网测量及分析系统会将其转换为三维空间中的坐标点，根据坐标值以及勾股定理，计算出两点在三维空间中的距离，以及各二维平面中投影距离。
[0013]需要说明的是，选择模式根据实际测定进行，现有技术一般会采用固定的模式对应选择，无法提高适配度。
[0014]所述步骤5具体包括如下内容：根据步骤1
‑
步骤4的作业，进行重复作业，作业数据参数进行一测一记。
[0015]需要说明的是，实行一测一记，可以提高整体作业参数的稳定程度，同时辅助提高参数的记录便捷度。
[0016]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：在不另外使用测量设备在线路上进行单独距离测量的情况下，能够一次性的批量性质的计算出全线路所有线索间的
最短距离，这种依靠线索识别算法识别得到的线索，选取线索的最优点进行间距的计算，与传统手动测量间距相比，不仅极大的节省了时间和人力，还排除了人为因素的影响，测量结果既准又快，同时补充了手动测量，可以在三维点云场景中任选两点查看它们的直线距离和各二维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动测量接触网交叉线索间距的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1.参数获取，根据外设测量装置进行测量参数读取识别，其中测量参数包括铁路接触网本体数据以及接触网周边数据，具体获取方法如下：步骤1
‑
1.依靠外设测量装置，通过激光雷达沿途对测量线路进行扫描，得到接触网及周边环境的点数据；步骤1
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2.将1
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1中测量得到的数据导入接触网测量及分析系统，系统会读取点数据并形成三维点云，将测量线路场景还原；步骤2.线索识别，根据步骤1
‑
2中的三维点云，利用线索识别算法完成点云的分组、计算和判断，先将点识别为线段，再将线段进行重组，形成完整长线，继而将线索数据按根存储；步骤3.线间距计算，根据步骤2中得到的线索数据进行里程分段，计算每个里程分段处，任意两条线索之间的线间距；当全部里程分段计算完毕后，同样的两条线索之间的间距取最小值为最优保存；步骤4.补充手动测量，任选三维点云中的任意两点，可直接计算出两点的直线距离和各二维面的投影距离；步骤5.重复上述步骤1
‑
步骤4，直至测量结束。2.根据权利要求1所述的一种自动测量接触网交叉线索间距的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下内容：步骤2
‑
1.线段拟合，对线索数据按里程分组，每隔380mm
‑
410mm取一帧，对当前帧和距离当前帧550mm
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620mm的帧数据进行连续点的判断；对这些点采用随机抽样算法，判断是否存在线段并将这些线段数据保存下来，形成线段集合，其中算法采用ransac算法，保存的数据包括该线段起始点和终止点的坐标数据、线段中心点坐标数据、线段的方向向量；步骤2
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2.长线拟合，根据步骤2
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1中得到的线段集合进行长线匹配，若通过长线匹配流程，则表示待判定线段属于同一条长线，继而整合保存，判定完成后，得到全部里程的长线集合，其中长线匹配具体流程如下：S1.相邻单线段根据匹配规则1，得到较长的线段集合，其中匹配规则1如下：线段之间的方向向量夹角趋于0；若不满足，则表示后一个线段可能有角度的偏差，则计算待判定线段中心点到待判定线段集合末尾点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾琦凌，周建波，
申请(专利权)人：成都翰瑞威自动化测控设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：