基于圖像識(shí)別自動(dòng)捕捉功能的集電器在雙源無(wú)軌電車的應(yīng)用

北京公共交通控股（集團(tuán)）有限公司 邵 強(qiáng) 趙汝亮

1 無(wú)軌電車傳統(tǒng)集電器捕捉線網(wǎng)的問(wèn)題和不足

傳統(tǒng)雙源無(wú)軌電車的集電器依靠通斷閥控制氣缸，實(shí)現(xiàn)集電器的單一升降功能，集電器的橫擺運(yùn)動(dòng)不受控制。在定點(diǎn)停車升集電器捕捉線網(wǎng)時(shí)，對(duì)駕駛員停車位置要求高，若停車左右偏差稍大，一次捕捉線網(wǎng)成功率會(huì)很低，嚴(yán)重時(shí)需要駕駛員下車手動(dòng)拉集電桿搭線（圖1），導(dǎo)致停車時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響正常運(yùn)營(yíng)秩序并可能造成交通擁堵。另一方面，一次捕捉線網(wǎng)成功率低，也導(dǎo)致在車輛捕捉線網(wǎng)后行車時(shí)易發(fā)生脫線情況，若駕駛員不注意就會(huì)發(fā)生集電器刮擦線網(wǎng)，損壞集電桿和集電靴。

圖1 駕駛員手工升桿

此外，雙源無(wú)軌電車的集電器沒(méi)有狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，在車輛行駛時(shí)發(fā)生脫線，不能及時(shí)收回集電器，輕則集電器與架空線網(wǎng)設(shè)備發(fā)生刮擦，損壞集電桿和集電靴，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致架接觸線網(wǎng)垮塌、電線桿傾倒等事故。

2 無(wú)軌電車集電器圖像識(shí)別和姿態(tài)控制技術(shù)的應(yīng)用

基于現(xiàn)有集電器以上不足點(diǎn)，在現(xiàn)有集電器基礎(chǔ)上增加智能捕捉系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)用圖像識(shí)別技術(shù)和集電器姿態(tài)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了停車時(shí)集電器自動(dòng)捕捉線網(wǎng)的功能，大大提高了一次捕捉線網(wǎng)成功率，降低了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)應(yīng)用集電器姿態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)集電器的姿態(tài)，在集電器姿態(tài)發(fā)生異常時(shí)自動(dòng)及時(shí)收回集電桿，既減少分散駕駛員的注意力，也避免安全事故的發(fā)生。圖2為智能集電器俯視圖。

智能捕捉系統(tǒng)通過(guò)超廣角相機(jī)配合圖像識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)以車輛為中心4米寬度內(nèi)的線網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)識(shí)別，并通過(guò)屏幕顯示給駕駛員，駕駛員按下升集電器按鍵授權(quán)后，集電器的姿態(tài)控制器發(fā)指令給橫擺運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和豎擺運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)整集電器位置，使集電器運(yùn)動(dòng)到線網(wǎng)設(shè)備處，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)捕捉線網(wǎng)設(shè)備，此過(guò)程不需要任何人為因素的介入。智能捕捉系統(tǒng)夜間可向駕駛員提示識(shí)別情況（圖3）。

在車輛運(yùn)行過(guò)程中若發(fā)生集電器脫線，集電器姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠立刻識(shí)別并采取速降保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)對(duì)駕駛員進(jìn)行聲光警告提示，還能對(duì)車輛進(jìn)行限速，以避免發(fā)生集電器刮擦線網(wǎng)。

圖2 智能集電器俯視圖

圖3 智能捕捉系統(tǒng)夜間提示駕駛員已經(jīng)識(shí)別到線網(wǎng)設(shè)備（圖中白線）

3 智能集電器的應(yīng)用及效果

（1）從2015年12月起，北京公交電車分公司在102路電車進(jìn)行了智能集電器車輛道路試驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)對(duì)保養(yǎng)記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，4輛試驗(yàn)車?yán)塾?jì)試驗(yàn)運(yùn)營(yíng)里程超過(guò)25.3萬(wàn)公里，其中201號(hào)單車試驗(yàn)運(yùn)營(yíng)里程超過(guò)10萬(wàn)公里，運(yùn)營(yíng)時(shí)間超過(guò)2年6個(gè)月。

圖4 北京公交無(wú)軌電車車頂安裝的智能集電器

經(jīng)對(duì)4輛試驗(yàn)車的返廠記錄和保養(yǎng)記錄進(jìn)行查詢，在升級(jí)為智能捕捉集電器以后，車輛的集電器刮擦及返廠維修明顯降低，經(jīng)過(guò)對(duì)駕駛員進(jìn)行調(diào)查，試驗(yàn)車在運(yùn)行期間，集電器自動(dòng)捕捉性能穩(wěn)定可靠，避免停車時(shí)看標(biāo)記對(duì)位，提高了捕捉成功率，而且脫線后可自動(dòng)收回避免掛線，得到駕駛員的好評(píng)。圖4為安裝在車頂部的智能集電器。

（2）青島公交集團(tuán)從2017年2月起，在青島5路電車隊(duì)1556號(hào)車進(jìn)行了進(jìn)行智能集電器車輛道路試驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)（圖5），該車?yán)塾?jì)運(yùn)行6萬(wàn)多公里，智能集電器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，碳?jí)K維護(hù)方便，贏得車隊(duì)駕駛員的點(diǎn)贊。

圖5 青島公交1556號(hào)運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)車

（3）2017年9月，青島溫馨巴士投入20輛搭載智能集電器的純電動(dòng)公交車，在新韻路場(chǎng)站776路示范運(yùn)營(yíng)，20輛車?yán)塾?jì)運(yùn)行里程超過(guò)50萬(wàn)公里，在車輛運(yùn)營(yíng)間隔快速充電方面表現(xiàn)優(yōu)異，車輛的出勤率達(dá)到了傳統(tǒng)燃油車輛水平，無(wú)需再為車輛進(jìn)行夜間充電。