地鐵車(chē)輛受電弓及車(chē)頂狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)

王業(yè)超

【摘 要】地鐵車(chē)輛受電弓及車(chē)頂狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)利用非接觸式圖像測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)受電弓滑板磨耗、中心線偏移、工作壓力等關(guān)鍵特性參數(shù)的在線檢測(cè)和車(chē)頂異物，車(chē)頂關(guān)鍵部件缺失、變形等異常檢測(cè)功能。系統(tǒng)可以有效提高地鐵車(chē)輛受電弓及車(chē)頂狀態(tài)的檢修效率，有效保障地鐵車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)安全。

【Abstract】The non-contact image measurement technology is used in the on-line detection system of the pantograph and the roof condition of Metro vehicles， which can be used to detect the key characteristic parameters of pantograph slide plate， center line offset and working pressure. It can also complete the detections such as the foreign body on the roof， the missing and abnormality of key parts of the roof. The system can effectively improve the efficiency of the maintenance of the subway vehicle pantograph and roof， and effectively guarantee the safety of metro vehicles.

【關(guān)鍵詞】受電弓；在線檢測(cè)；地鐵車(chē)輛

【Keywords】pantograph； dynamic detection； metro vehicle

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM922.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0105-02

1 引言

受電弓作為地鐵車(chē)輛從接觸網(wǎng)收取電流的關(guān)鍵設(shè)備，其狀態(tài)直接影響地鐵運(yùn)營(yíng)安全。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，車(chē)頂容易出現(xiàn)異物、部件缺失等故障情況。在國(guó)內(nèi)地鐵受電弓及車(chē)頂檢修是在月修時(shí)人工登頂檢查，檢修周期長(zhǎng)不能及時(shí)排除故障，效率低下，因此，對(duì)地鐵車(chē)輛受電弓及車(chē)頂狀態(tài)的監(jiān)測(cè)就顯得十分重要。

2 系統(tǒng)組成及功能

受電弓及車(chē)頂狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)由基本檢測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)控制中心、遠(yuǎn)程傳輸通道和遠(yuǎn)程控制中心4個(gè)部分組成。

2.1 基本檢測(cè)單元

基本檢測(cè)單元分為受電弓磨耗中心線檢測(cè)子系統(tǒng)、壓力檢測(cè)子系統(tǒng)、車(chē)頂故障動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)視系統(tǒng)，以及輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能的車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等其它單元?；緳z測(cè)單元位于檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)功能。

受電弓磨耗中心線檢測(cè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)受電弓碳滑板磨耗和中心線偏移量的檢測(cè)功能；壓力檢測(cè)子系統(tǒng)在線檢測(cè)受電弓工作位接觸壓力值；車(chē)頂故障動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)視系統(tǒng)使用高分辨率線陣相機(jī)自動(dòng)完成對(duì)車(chē)頂及車(chē)頂側(cè)面的高清圖像獲取，實(shí)現(xiàn)車(chē)頂異物，車(chē)頂關(guān)鍵部件缺失、變形等異常檢測(cè)。車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)受檢車(chē)輛車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別功能；安防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安防監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)安防報(bào)警和錄像功能。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)控制中心

現(xiàn)場(chǎng)控制中心一般位于基本檢測(cè)單元旁邊或者相鄰軌道旁的設(shè)備間，實(shí)現(xiàn)基本檢測(cè)單元的供電、控制、數(shù)據(jù)和圖像采集、分析處理與存儲(chǔ)。

2.3 遠(yuǎn)程傳輸通道

遠(yuǎn)程傳輸通道連接現(xiàn)場(chǎng)控制中心和遠(yuǎn)程控制中心，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)和檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

2.4 遠(yuǎn)程控制中心

遠(yuǎn)程控制中心是系統(tǒng)的控制中心、數(shù)據(jù)管理中心和監(jiān)控中心。遠(yuǎn)程控制中心由大屏幕顯示器、控制臺(tái)、控制機(jī)及其附屬設(shè)備組成，一般位于DCC，在遠(yuǎn)程控制中心，可以通過(guò)大屏幕顯示器回放車(chē)頂狀態(tài)監(jiān)控錄像，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和檢測(cè)過(guò)程，查看、統(tǒng)計(jì)、分析、打印檢測(cè)數(shù)據(jù)。

3 檢測(cè)原理

3.1 碳滑板磨耗檢測(cè)

如圖1所示，碳滑板磨耗檢測(cè)采用“圖像測(cè)量法”實(shí)現(xiàn)受電弓磨耗的非接觸動(dòng)態(tài)檢測(cè)。系統(tǒng)采用磨耗相機(jī)1和磨耗相機(jī)2以設(shè)定角度分別對(duì)受電弓前滑板的一部分進(jìn)行拍攝，磨耗相機(jī)3和磨耗相機(jī)4拍攝后滑板，圖像采集后結(jié)合標(biāo)定信息進(jìn)行拼接處理，并繪制成碳滑板磨耗曲線，從而獲得整個(gè)受電弓滑板的磨耗情況。

3.2 碳滑板中心線偏差檢測(cè)

中心線偏差采用“圖像測(cè)量法”實(shí)現(xiàn)受電弓中心線偏差的非接觸動(dòng)態(tài)檢測(cè)。檢測(cè)原理如圖2所示。系統(tǒng)采用2臺(tái)中心線相機(jī)對(duì)受電弓左右兩端的羊角進(jìn)行拍攝，受電弓羊角在圖像中的位置包含了受電弓相對(duì)于軌道中心線的位置信息。

如圖3所示，系統(tǒng)可以計(jì)算出受電弓左側(cè)羊角頂點(diǎn)的坐標(biāo)（X1，Y1）和右側(cè)的羊角頂點(diǎn)坐標(biāo)（X2，Y2），X1和X2分別為左側(cè)羊角和右側(cè)羊角距離軌道中心的相對(duì)距離。那么X1-X2的差值加上接觸網(wǎng)偏離軌道中心偏移量的結(jié)果就是受電弓中心線的偏移量。

3.3 受電弓工作壓力檢測(cè)

如圖4所示，檢測(cè)受電弓動(dòng)態(tài)接觸壓力是通過(guò)杠桿原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，車(chē)輛在通過(guò)該檢測(cè)裝置時(shí)受電弓會(huì)對(duì)接觸網(wǎng)有一個(gè)向上的作用力F1，該力通過(guò)測(cè)量臂的傳遞，對(duì)壓力傳感器產(chǎn)生一個(gè)向下的拉力F2，通過(guò)拉力傳感器測(cè)量出后，根據(jù)標(biāo)定信息，即可得到受電弓接觸壓力值。

分析一段時(shí)間內(nèi)壓力數(shù)據(jù)變化的情況，結(jié)合車(chē)速和溫度等因素的分析、優(yōu)化、修正和補(bǔ)充，檢測(cè)出受電弓工作的壓力值。

3.4 車(chē)頂故障動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)視原理

系統(tǒng)采用“圖像線掃技術(shù)”自動(dòng)獲取車(chē)頂和車(chē)側(cè)、車(chē)底走行部位高品質(zhì)圖像，采用HTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法設(shè)計(jì)，對(duì)各種車(chē)型和關(guān)鍵部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，使計(jì)算機(jī)形成各型車(chē)輛車(chē)頂結(jié)構(gòu)的概念信息、數(shù)據(jù)模板。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，直接進(jìn)行目標(biāo)物體的結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)而判斷目標(biāo)物是否異常。

4 系統(tǒng)與其它專業(yè)接口

①為了充分發(fā)揮系統(tǒng)的在線檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)在車(chē)輛段出入段咽喉區(qū)的直線段處設(shè)置基本檢測(cè)單元。

②檢測(cè)設(shè)備設(shè)置在檢測(cè)棚內(nèi)，龍門(mén)架上，線路平直，長(zhǎng)度滿足設(shè)備安裝要求；檢測(cè)棚需考慮防雷接地。

③現(xiàn)場(chǎng)控制中心宜設(shè)置在基本檢測(cè)單元旁，如受到現(xiàn)場(chǎng)土建條件制約，應(yīng)提前預(yù)埋過(guò)軌線纜?，F(xiàn)場(chǎng)控制中心需要鋪設(shè)防靜電地板，并考慮機(jī)械通風(fēng)。

④遠(yuǎn)程傳輸通道光纜應(yīng)隨通信施工作業(yè)，提前做好預(yù)埋。

5 結(jié)語(yǔ)

受電弓及車(chē)頂在線檢測(cè)系統(tǒng)能夠有效地提高受電弓及車(chē)頂狀態(tài)的檢修效率，保證車(chē)輛在線運(yùn)營(yíng)安全，有效預(yù)防地鐵運(yùn)營(yíng)安全事故的發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

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