地鐵接觸網(wǎng)缺陷檢測(cè)中的多重融合定位技術(shù)淺析

劉峙岳

摘要：本文主要介紹了多重融合定位技術(shù)，重點(diǎn)介紹了多普勒雷達(dá)技術(shù)、激光測(cè)距技術(shù)以及多重融合定位技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，多重融合定位技術(shù)可以提高定位的準(zhǔn)確度，還可以提升檢測(cè)工作的質(zhì)量，因此可以在列車接觸網(wǎng)缺陷檢測(cè)中進(jìn)行廣泛地應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地鐵接觸網(wǎng)；缺陷檢測(cè)；多重融合定位

1多重融合定位技術(shù)

列車在運(yùn)行的過程中，接觸網(wǎng)以及其他發(fā)揮供電作用的基礎(chǔ)設(shè)備非常容易出現(xiàn)故障，如果工作人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的存在并對(duì)其進(jìn)行解決，那么就會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。因此，對(duì)地鐵接觸網(wǎng)故障進(jìn)行檢測(cè)是一項(xiàng)非常重要的工作。多重融合定位技術(shù)將多種技術(shù)結(jié)合起來，大大提升了接觸網(wǎng)故障檢測(cè)的質(zhì)量和效率，下面對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)地介紹。

1.1多普勒雷達(dá)技術(shù)

一般情況下，列車底部的雷達(dá)中都會(huì)有特定的天線，而物體在運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)發(fā)射出特定的信號(hào)，這些信號(hào)可以利用微波探測(cè)技術(shù)來檢測(cè)，微波探測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)是多普勒效應(yīng)，微波探測(cè)設(shè)備所發(fā)射出來的波信號(hào)的頻率和幅度都會(huì)隨著物體的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生一定的變化，在此基礎(chǔ)上，可以利用雷達(dá)對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的速度進(jìn)行準(zhǔn)確的捕捉，這樣就可以利用速度數(shù)據(jù)和其他信息來獲得位于發(fā)射波與接收波之間的多普勒頻率。

1.2激光測(cè)距技術(shù)

激光三角測(cè)距方法的核心為三角光路，該光路是由物面、光源以及接收元件組成的，一般情況下，將激光二極管作為光源，整個(gè)激光三角測(cè)距的原理如圖1所示。在進(jìn)行實(shí)際測(cè)距的過程中，會(huì)在同一個(gè)探測(cè)模塊中對(duì)光源和接受元件進(jìn)行統(tǒng)一的放置，光源信號(hào)向外發(fā)出后，接收元件以及鏡頭就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)反射光源的信號(hào)進(jìn)行接收，然后信號(hào)會(huì)在微處理器內(nèi)完成整流和轉(zhuǎn)換，在這個(gè)過程中，信號(hào)傳播的終點(diǎn)是位于接收鏡頭中的接收元件。測(cè)量到相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息之后，就可以根據(jù)數(shù)學(xué)幾何原理知識(shí)對(duì)被測(cè)物以及接收元件之間的具體距離進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測(cè)量和計(jì)算，同時(shí)也可以得到光束傳播的角度。

1.3RFID技術(shù)

RFID技術(shù)的最大特點(diǎn)就是可以進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，而且完成識(shí)別工作并不需要與識(shí)別對(duì)象進(jìn)行接觸，與其他識(shí)別技術(shù)相比，RFID技術(shù)不會(huì)過多地受到環(huán)境的影響。整個(gè)RFID識(shí)別設(shè)備是由天線、標(biāo)簽和閱讀器三個(gè)部分組成的。一般情況下，標(biāo)簽位于列車的出入站中，而天線則被安裝在列車的底部位置。如果進(jìn)出站的列車底部裝有RFID天線，那么列車在運(yùn)行的過程中就會(huì)完成對(duì)標(biāo)簽的掃描，這樣車站的所有信息就可以被快速地記錄下來。

2地鐵接觸網(wǎng)缺陷檢測(cè)中的多重融合定位技術(shù)的應(yīng)用

多重融合定位技術(shù)在列車上的具體體現(xiàn)就是弓網(wǎng)缺陷定位設(shè)備的應(yīng)用，該設(shè)備的構(gòu)成模塊有測(cè)速雷達(dá)、激光測(cè)距傳感設(shè)備以及RFID。多重融合定位技術(shù)模塊在列車上具體的安裝位置如圖2所示。

列車在運(yùn)行的過程中，雷達(dá)所發(fā)揮的主要作用就是對(duì)列車運(yùn)行的實(shí)時(shí)速度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，然后再利用相關(guān)的算法對(duì)列車此刻的里程進(jìn)行智能化的計(jì)算，激光測(cè)距傳感設(shè)備發(fā)揮的主要作用就是將列車的速度、里程數(shù)據(jù)與接觸網(wǎng)門庭結(jié)構(gòu)的具體位置匹配起來，再加上RFID采集到的詳細(xì)的站點(diǎn)信息，這樣就可以利用多重融合定位技術(shù)對(duì)地鐵接觸網(wǎng)的缺陷進(jìn)行較為準(zhǔn)確地檢測(cè)。

2.1測(cè)速雷達(dá)

測(cè)量列車速度的雷達(dá)一般情況下都位于列車的底部位置，與其他位置相比，列車底部的速度可以更加準(zhǔn)確地反映出整個(gè)列車的速度，因此列車在行進(jìn)的過程中，雷達(dá)可以利用多普勒技術(shù)對(duì)其實(shí)時(shí)速度進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量，然后將這些信息傳輸?shù)较嚓P(guān)的工作人員手里。需要注意的是，測(cè)速雷達(dá)的工作溫度必須處于零下40攝氏度到70攝氏度的范圍之內(nèi)，否則就會(huì)導(dǎo)致速度測(cè)量的準(zhǔn)確性在一定程度上有所降低。

2.2激光測(cè)距傳感設(shè)備

激光測(cè)距傳感設(shè)備與測(cè)速雷達(dá)不同，該設(shè)備安裝在列車的頂部位置，該測(cè)距方法的原理為光學(xué)領(lǐng)域的三角測(cè)法。利用激光測(cè)距傳感設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)漏檢的意外情況，而且測(cè)量的準(zhǔn)確度最高可以達(dá)到百分之百，對(duì)同一個(gè)接觸網(wǎng)支柱進(jìn)行抓拍時(shí)，兩次抓拍甚至多次抓拍產(chǎn)生的誤差最大不會(huì)超過5毫米，而且激光測(cè)距傳感設(shè)備測(cè)距時(shí)并不會(huì)受到測(cè)量環(huán)境光線變化的影響，但是環(huán)境的溫度也必須保持在零下40攝氏度到70攝氏度的范圍內(nèi)。

2.3RFID模塊與天線

RFID模塊的安裝位置并不在列車上，而是位于列車出入站隧道中的側(cè)面墻壁上，而RFID天線則位于列車底部位置的側(cè)面。如果列車本身裝有RFID天線，那么列車在進(jìn)站或者出站時(shí)，RFUD模塊就會(huì)迅速地對(duì)列車標(biāo)簽進(jìn)行掃描，并對(duì)掃描之后得到的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和保存。RFID模塊的頻率一般保持在902兆赫茲到928兆赫茲之間，最大功率為6瓦，最大抗風(fēng)強(qiáng)度可以達(dá)到每小時(shí)216千米。

3小結(jié)

地鐵接觸網(wǎng)缺陷檢測(cè)中使用的多重融合定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多普勒雷達(dá)技術(shù)、激光測(cè)距傳感技術(shù)以及RFID技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，與現(xiàn)有的缺陷定位技術(shù)相比都很大的優(yōu)越性，在很大程度上提升了缺陷定位的精準(zhǔn)度，可以幫助工作人員快速高效地對(duì)接觸網(wǎng)的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，這樣，列車接觸網(wǎng)存在的故障就可以被快速地維修，那么列車的正常運(yùn)行就不會(huì)受到大的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]李永光，吳寬，王熙楠，宗立明，房金萍.地鐵接觸網(wǎng)缺陷檢測(cè)中的多重融合定位技術(shù)[J].城市軌道交通研究，2018，21（08）：156-159.

[2]劉賀.基于線結(jié)構(gòu)光的輕軌接觸網(wǎng)缺陷三維檢測(cè)方法研究[D].重慶大學(xué)，2017.

（作者單位：南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司）