一种接触网硬点检测方法及系统

技术领域

本发明涉及铁路接触网检测领域，特别涉及一种接触网硬点检测方法及系统。

背景技术

目前，对于滑板结构的检测主要采用人工检查，通过目力观察碳滑条结构表面的缺陷，或者采用接触式测量方法，在受电弓头上加装压力传感器以及加速度传感器等，通过测量受电弓弓头所受压力以及加速度来推算硬点。

上述两种方法缺点为：

1、人工巡检费力、耗时，检测过程需要占道，检测时间受运行时间限制。

2、接触式测量需要对受电弓弓头进行改造，加装压力传感器以及加速度传感器等，同时可能对原有受电弓的结构以及强度带来隐患和风险。

发明内容

本发明提供一种接触网硬点检测方法及系统，用于解人工检测耗时、耗力和接触式测量对电弓弓头改造带来风险的问题。

本发明为实现上述目所采用的技术方案是：

一种接触网硬点检测方法，包括激光器、工业面阵相机和受电弓滑板，所述激光器和工业面阵相机设置于所述受电弓滑板侧面，其特征在于，包括：

通过所述激光器向所述受电弓滑板固定发射激光，确定所述受电弓滑板侧面上激光点的位置信息；

通过所述工业面阵相机，在所述激光器向所述受电弓滑板固定点发射激光时，获取所述受电弓滑板监测的监测图像；

根据所述监测图像，确定所述激光点的位移距离集合；

将所述位移距离集合中的位移距离分别与预设的距离阈值进行对比，确定位移距离不小于预设的距离时对应的激光点；

根据所述激光点确定接触网硬点。

优选地，所述根据所述监测图像，确定所述激光点的位移距离集合，包括以下步骤：

步骤1：根据所述监测图像确定所述受电弓滑板侧面无位移的初始激光点位置；

步骤2：以所述初始激光点位置为原点，确定关于激光点位移的距离坐标系；

步骤3：将所述监测图像中的激光点转换到所述坐标系中，确定所述激光点的位移距离集合。

优选地，所述将所述位移距离集合中的位移距离分别与预设的距离阈值进行对比，确定位移距离不小于预设的距离时对应的激光点，包括以下步骤：

步骤S1：预先获取所述受电弓滑板与接触网硬点接触时激光点产生的位移，确定位移距离；

步骤S2：把所述位移距离确定为硬点距离阈值；

步骤S3：将所述位移距离集合中的位移距离分别与所述硬点距离进行对比，确定所述位移集合中位移距离不小于所述硬点距离时对应的激光点。

优选地，所述根据所述车辆在行驶中对应的地点位置，确定接触网硬点的位置包括：

步骤1：获取监测时间，并确定所述拍摄激光点的位置变量Z

所述Z

步骤2：根据所述拍摄激光点的位置变量和车辆位置变量，计算所述接触网硬点位置的变量特征C：

其中，所述

步骤3：根据所述变量特征，对所述硬点位置进行判断计算，判断硬点是否正确：

其中，所述γ表示位置系数；所述F

当所述H≥1时，表示硬点位置正确；

当所述H＜1时，表示硬点位置错误，重新计算硬点位置。

为达到上述目的，本发明实施例还提供了一种接触网硬点检测系统，包括激光器、工业面阵相机和受电弓滑板，所述激光器和工业面阵相机设置于所述受电弓滑板侧面，其特征在于，包括：

初始激光点获取模块，通过所述激光器向所述受电弓滑板固定发射激光，确定所述受电弓滑板侧面上激光点的位置信息；

图像获取模块，通过所述工业面阵相机，在所述激光器向所述受电弓滑板固定点发射激光时，获取所述受电弓滑板监测的监测图像；

位移距离确定模块，根据所述监测图像，确定所述激光点的位移距离集合；

激光点确定模块，将所述位移距离集合中的位移距离分别与预设的距离阈值进行对比，确定位移距离不小于预设的距离时对应的激光点；

硬点确定模块，根据所述激光点确定接触网硬点。

优选地，所述位移距离确定模块，包括：

初始激光点确定单元，用于根据所述监测图像确定所述受电弓滑板侧面无位移的初始激光点位置；

建立坐标系单元，以所述初始激光点位置为原点，确定关于激光点位移的距离坐标系；

转换单元，用于将所述监测图像中的激光点转换到所述坐标系中，确定所述激光点的位移距离集合。

优选地，所述激光点确定模块，包括：

预先获取单元，预先获取所述受电弓滑板与接触网硬点接触时激光点产生的位移，确定位移距离；

硬点距离确定单元，把所述位移距离确定为硬点距离阈值；

激光点确定单元，用于将所述位移距离集合中的位移距离分别与所述硬点距离进行对比，确定所述位移集合中位移距离不小于所述硬点距离时对应的激光点。

优选地，所述硬点位置确定模块，还包括：

硬点时间确定单元，用于根据所述接触网硬点确定工业面阵相机拍摄所述激光点监测图像的时间；

地点位置确定单元，用于根据所述时间确定车辆在行驶中对应的地点位置；

硬点位置确定单元，用于根据所述车辆在行驶中对应的地点位置确定接触网硬点的位置。

优选地，所述硬点位置确定单元通过下述步骤确定硬点位置：

步骤1：获取监测时间，并确定所述拍摄激光点的位置变量Z

所述Z

步骤2：根据所述拍摄激光点的位置变量和车辆位置变量，计算所述接触网硬点位置的变量特征C：

其中，所述

步骤3：根据所述变量特征，对所述硬点位置进行判断计算，判断硬点是否正确：

其中，所述γ表示位置系数；所述F

当所述H≥1时，表示硬点位置正确；

当所述H＜1时，表示硬点位置错误，重新计算硬点位置。

本发明有益效果在于：通过固定设置的工业面阵相机和激光器进行对接触网硬点检测，借助预先设置的器件，本发明能够不受环境和车速影响(激光器发射的激光并不受环境和车速的干扰)，是的本发明硬点位置的确定只和车辆的位置相关，只和车辆行驶在不同位置时，激光点位移的距离相关，不管车速、环境如何变化。本发明的测量的硬点的相关变量不会变化。因此本方法能够不对受电弓弓头进行改造从而带来风险，减小了外在因素的影响，还能提高检测效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种接触网硬点检测方法的流程图；

图2为本发明实施例中一种接触网硬点检测系统的系统组成图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种接触网硬点检测方法及系统，用于解人工检测耗时、耗力和接触式测量对电弓弓头改造带来风险的问题。

如附图1所述，本发明为一种接触网硬点检测方法，包括激光器、工业面阵相机和受电弓滑板，所述激光器和工业面阵相机设置于所述受电弓滑板侧面，其特征在于，包括：

一种接触网硬点检测方法，包括激光器、工业面阵相机和受电弓滑板，所述激光器和工业面阵相机设置于所述受电弓滑板侧面，其特征在于，包括：

通过所述激光器向所述受电弓滑板固定发射激光，确定所述受电弓滑板侧面上激光点的位置信息；

通过所述工业面阵相机，在所述激光器向所述受电弓滑板固定点发射激光时，获取所述受电弓滑板监测的监测图像；

根据所述监测图像，确定所述激光点的位移距离集合；

将所述位移距离集合中的位移距离分别与预设的距离阈值进行对比，确定位移距离不小于预设的距离时对应的激光点；

根据所述激光点确定接触网硬点；

根据所述接触网硬点确定接触网硬点的具体位置。

上述技术方案的原理为：通过固定设置在受电弓滑板侧面的激光器对受电弓滑板侧面进行固定的激光照射，在侧面形成一个激光点，再通过固定设置在受电弓滑板侧面的工业面阵相机进行拍摄受电弓侧面激光点，当机车进行运行时，受电弓滑板与接触网相互接触，会对受电弓滑块产生垂直方向的位移，那么激光器照射的激光点在受电弓滑板侧面位置就会垂直方向的移动，产生一个位移距离，此时固定设置在受电弓滑板侧面的工业面阵相机就会拍摄激光点在受电弓滑板侧面产生的位移图像，拍摄的图像是多个的，把激光器初始照射的位置点作为原点，建立一个关于激光点位移的距离坐标系，把这些图像中的激光点位置分别转换到坐标系当中去，得到多个激光点位移距离，预先获取受电弓滑板与接触网硬点接触时激光点产生的位移距离，把这个位移距离作为距离阈值，通过多个激光点位移距离与距离阈值进行比较，得到的对应激光点就是接触网硬点，再根据对应的激光点获取工业面阵相机拍摄的时间，通过这个时间来得到机车运行到的地点位置，再通过地点位置确定接触网具体的硬点位置。

上述技术方案的有益效果在于：通过固定设置的工业面阵相机和激光器进行对接触网硬点检测，借助预先设置的器件，本发明能够不受环境和车速影响(激光器发射的激光并不受环境和车速的干扰)，是的本发明硬点位置的确定只和车辆的位置相关，只和车辆行驶在不同位置时，激光点位移的距离相关，不管车速、环境如何变化。本发明的测量的硬点的相关变量不会变化。因此本方法能够不对受电弓弓头进行改造从而带来风险，减小了外在因素的影响，还能提高检测效率。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述监测图像，确定所述激光点的位移距离集合，包括以下步骤：

步骤1：根据所述监测图像确定所述受电弓滑板侧面无位移的初始激光点位置；

步骤2：以所述初始激光点位置为原点，确定关于激光点位移的距离坐标系；

步骤3：将所述监测图像中的激光点转换到所述坐标系中，确定所述激光点的位移距离集合。

上述技术方案的原理和有益效果为：通过激光器初始照射的激光点进行位置确定，然后把此激光点作为参考点对产生位移的激光点进行距离确认，也就是通过建立把初始激光点位置作为原点进行建立一个关于激光点位移的距离坐标系，通过坐标系来得到位移激光点的位于距离，能够快速得到对获取监测图像中位移激光点的位移距离。

作为本发明的一种实施例：所述将所述位移距离集合中的位移距离分别与预设的距离阈值进行对比，确定位移距离不小于预设的距离时对应的激光点，包括以下步骤：

步骤1：预先获取所述受电弓滑板与接触网硬点接触时激光点产生的位移，确定位移距离；

步骤2：把所述位移距离确定为硬点距离阈值；

步骤3：将所述位移距离集合中的位移距离分别与所述硬点距离进行对比，确定所述位移集合中位移距离不小于所述硬点距离时对应的激光点。

上述技术方案的原理和有益效果为：通过本发明检测接触网硬点的方法，预先得到受电弓滑板与接触网硬点接触产生的激光点位移距离，把此位移距离作为判断激光点位移距离的标准，当监测图像中的激光点位移距离大于等于此位移距离，那么这些对应的激光点就是接触网的硬点，能够通过预设的阈值与监测图像中激光点位移的距离进行快速比较，从而找出接触网硬点，提高了检测接触网硬点的效率。

作为本发明的一种实施例：所述根据所述接触网硬点确定接触网硬点的具体位置，还包括：

根据所述接触网硬点确定工业面阵相机拍摄所述激光点监测图像的时间；

根据所述时间确定车辆在行驶中对应的地点位置；

根据所述车辆在行驶中对应的地点位置确定接触网硬点的位置。

上述技术方案的原理和有益效果为：本发明通过接触网硬点是通过激光点位移距离来判断的，接触网硬点会对应激光点，此激光点是工业面阵相机拍摄的监测图像中的激光点，那么进行拍摄监测图像都会有个时间，通过这个时间能得到机车运行时的地点位置，通过此地点位置就能够得知接触网硬点的具体位置，能够提高接触网硬点位置检测的准确性。

优选地，所述根据所述车辆在行驶中对应的地点位置，确定接触网硬点的位置包括：

步骤1：获取监测时间，并确定所述拍摄激光点的位置变量Z

所述Z

步骤2：根据所述拍摄激光点的位置变量和车辆位置变量，计算所述接触网硬点位置的变量特征C：

其中，所述

步骤3：根据所述变量特征，对所述硬点位置进行判断计算，判断硬点是否正确：

其中，所述γ表示位置系数；所述F

当所述H≥1时，表示硬点位置正确；

当所述H＜1时，表示硬点位置错误，重新计算判断是不是硬点。

上述技术方案中，在对本发明进行接触网硬件进行检测时，因为接触网在轨道上分布的，接触网的位置对应的火车或者高铁等车辆需要经过的位置，因此车辆的位置和接触网硬点的位置是对应固定不变的。本发明在检测确定硬点位置时，通过监测图片，能够明确的显示激光器发射的激光位置，而车辆位置的变量通过行车的系统能够自动获得，因为本发明是基于距离坐标系，因此可以明确车辆位置的距离变量是根据坐标确定的，车辆每经过一次接触网都能获取一次坐标数据，多个坐标数据之间的特征变量就是本发明中的激光点的位置变量和车辆的位置变量。通过激光点的位置变量和车辆的位置变量，并基于车辆在第g帧监测图片的变化参数，基于残差公式确定总的接触网硬点的变量特征，其代表着在激光点下接触网硬点总的变化参数。因为本发明在检测硬点时，是一个持续监测的过程，监测图像不止一张，因此，本发明在确定硬点时，会根据位置、然后从多个激光点的位置变量中进行判断，判断那张监测图片上的硬点正确。在本发明位置系数，是车辆所在位置的位置系数，车辆位置和硬点的位置因为是对应的，所以可以判断出那一帧监测图片上的硬点是检测出来的真正硬点。

为达到上述目的，如附图2所示，本发明实施例还提供了一种接触网硬点检测系统，包括激光器、工业面阵相机和受电弓滑板，所述激光器和工业面阵相机设置于所述受电弓滑板侧面包括：

初始激光点获取模块，通过所述激光器向所述受电弓滑板固定发射激光，确定所述受电弓滑板侧面上激光点的位置信息；

图像获取模块，通过所述工业面阵相机，在所述激光器向所述受电弓滑板固定点发射激光时，获取所述受电弓滑板监测的监测图像；

位移距离确定模块，根据所述监测图像，确定所述激光点的位移距离集合；

激光点确定模块，将所述位移距离集合中的位移距离分别与预设的距离阈值进行对比，确定位移距离不小于预设的距离时对应的激光点；

硬点确定模块，根据所述激光点确定接触网硬点；

硬点位置确定模块，根据所述接触网硬点确定接触网硬点的具体位置。

上述技术方案的原理为：通过固定设置在受电弓滑板侧面的激光器对受电弓滑板侧面进行固定的激光照射，在侧面形成一个激光点，再通过固定设置在受电弓滑板侧面的工业面阵相机进行拍摄受电弓侧面激光点，当机车进行运行时，受电弓滑板与接触网相互接触，会对受电弓滑块产生垂直方向的位移，那么激光器照射的激光点在受电弓滑板侧面位置就会垂直方向的移动，产生一个位移距离，此时固定设置在受电弓滑板侧面的工业面阵相机就会拍摄激光点在受电弓滑板侧面产生的位移图像，拍摄的图像是多个的，把激光器初始照射的位置点作为原点，建立一个关于激光点位移的距离坐标系，把这些图像中的激光点位置分别转换到坐标系当中去，得到多个激光点位移距离，预先获取受电弓滑板与接触网硬点接触时激光点产生的位移距离，把这个位移距离作为距离阈值，通过多个激光点位移距离与距离阈值进行比较，得到的对应激光点就是接触网硬点，再根据对应的激光点获取工业面阵相机拍摄的时间，通过这个时间来得到机车运行到的地点位置，再通过地点位置确定接触网具体的硬点位置。

上述技术方案的有益效果在于：通过固定设置的工业面阵相机和激光器进行接触网硬点检测的方法，能够不受环境和车速影响，因为激光器发射的激光并不受环境和车速的干扰，该方法能够不对受电弓弓头进行改造从而带来风险，还能提高检测效率。

作为本发明的一种实施例：所述位移距离确定模块，包括：

初始激光点确定单元，用于根据所述监测图像确定所述受电弓滑板侧面无位移的初始激光点位置；

建立坐标系单元，以所述初始激光点位置为原点，确定关于激光点位移的距离坐标系；

转换单元，用于将所述监测图像中的激光点转换到所述坐标系中，确定所述激光点的位移距离集合。

上述技术方案的原理和有益效果为：通过激光器初始照射的激光点进行位置确定，然后把此激光点作为参考点对产生位移的激光点进行距离确认，也就是通过建立把初始激光点位置作为原点进行建立一个关于激光点位移的距离坐标系，通过坐标系来得到位移激光点的位于距离，能够快速得到对获取监测图像中位移激光点的位移距离。

作为本发明的一种实施例：所述激光点确定模块，包括：

预先获取单元，预先获取所述受电弓滑板与接触网硬点接触时激光点产生的位移，确定位移距离；

硬点距离确定单元，把所述位移距离确定为硬点距离阈值；

激光点确定单元，用于将所述位移距离集合中的位移距离分别与所述硬点距离进行对比，确定所述位移集合中位移距离不小于所述硬点距离时对应的激光点。

上述技术方案的原理和有益效果为：通过本发明检测接触网硬点的方法，预先得到受电弓滑板与接触网硬点接触产生的激光点位移距离，把此位移距离作为判断激光点位移距离的标准，当监测图像中的激光点位移距离大于等于此位移距离，那么这些对应的激光点就是接触网的硬点，能够通过预设的阈值与监测图像中激光点位移的距离进行快速比较，从而找出接触网硬点，提高了检测接触网硬点的效率。

作为本发明的一种实施例：所述硬点位置确定模块，还包括：

硬点时间确定单元，用于根据所述接触网硬点确定工业面阵相机拍摄所述激光点监测图像的时间；

地点位置确定单元，用于根据所述时间确定车辆在行驶中对应的地点位置；

硬点位置确定单元，用于根据所述车辆在行驶中对应的地点位置确定接触网硬点，并判断硬点是否正确。

上述技术方案的原理和有益效果为：本发明通过接触网硬点是通过激光点位移距离来判断的，每个接触网硬点都会对应一个激光点，此激光点是工业面阵相机拍摄的监测图像中的激光点，那么进行拍摄监测图像都会有个时间，进一步的，通过这个时间能得到机车运行时的地点位置，通过此地点位置就能够得知接触网硬点的具体位置，能够提高接触网硬点位置检测的准确性。

优选地，所述硬点位置确定单元通过下述步骤判断硬点是否正确包括：

步骤1：获取监测时间，并确定所述拍摄激光点的位置变量Z

所述Z

步骤2：根据所述拍摄激光点的位置变量和车辆位置变量，计算所述接触网硬点位置的变量特征C：

其中，所述

步骤3：根据所述变量特征，对所述硬点位置进行判断计算，判断硬点是否正确：

其中，所述γ表示位置系数；所述F

当所述H≥1时，表示硬点位置正确；

当所述H＜1时，表示硬点位置错误，重新计算判断是不是硬点。

上述技术方案中，在对本发明进行接触网硬件进行检测时，因为接触网在轨道上分布的，接触网的位置对应的火车或者高铁等车辆需要经过的位置，因此车辆的位置和接触网硬点的位置是对应固定不变的。本发明在检测确定硬点位置时，通过监测图片，能够明确的显示激光器发射的激光位置，而车辆位置的变量通过行车的系统能够自动获得，因为本发明是基于距离坐标系，因此可以明确车辆位置的距离变量是根据坐标确定的，车辆每经过一次接触网都能获取一次坐标数据，多个坐标数据之间的特征变量就是本发明中的激光点的位置变量和车辆的位置变量。通过激光点的位置变量和车辆的位置变量，并基于车辆在第g帧监测图片的变化参数，基于残差公式确定总的接触网硬点的变量特征，其代表着在激光点下接触网硬点总的变化参数。因为本发明在检测硬点时，是一个持续监测的过程，监测图像不止一张，因此，本发明在确定硬点时，会根据位置、然后从多个激光点的位置变量中进行判断，判断那张监测图片上的硬点正确。在本发明位置系数，是车辆所在位置的位置系数，车辆位置和硬点的位置因为是对应的，所以可以判断出那一帧监测图片上的硬点是检测出来的真正硬点。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。