牛大鹏[1]2008年在《非接触式接触网几何参数检测系统研究》文中研究说明随着我国电气化铁路事业的飞速发展,城市轨道交通及大铁路对高速接触网动态特性的要求日益提高。由于高速动态检测所获得的参数与中低速有较大差别,前者更能反映列车高速运行的实际、也更具参考价值,从而使得不断开发、应用更先进的高速动态接触网检测技术以实现对铁路运行质量的评判研究受到越来越多的重视。本文在研究国内外现有接触网检测方法的基础上,针对目前接触网几何参数检测中存在的问题与不足,提出了利用由二维激光雷达对视距内障碍物所产生的轮廓曲线加以目标识别、运动跟踪以达到获得接触网几何参数目的的非接触式检测方案。这样,由于检测实现的非接触性,此测试系统就能同时具有两种工作模式:其一是动态参数测试模式,即在检测车的模拟受电弓与接触网实际接触的条件下进行测量;由于激光雷达装置安装于车体顶部,检测车模拟受电弓除自身重量外,不受其它附加质量的影响,因而可以保持良好的动态跟随特性,使检测数据非常接近列车实际运行时的状况。其二是静态参数测试模式,即在无需模拟受电弓和接触线接触的情况下进行接触网参数的测量;此状况下,接触线不会产生由受电弓压力引起的抬升和振动,完全处于自然状态,所以此时测得的参数基本接近静态值。此外,两种状态下的测量数据除了能够分别独立应用于动态品质研究或静态检修维护外,还可进行综合对比,以便为动态品质的分析研究提供更加直观、可靠的基础。本文方案实现大体过程如下:首先对系统的硬件设备进行了选型及功能设定,即采用了基于光束飞行时间测距原理的高频激光雷达作为数据采集单元,接口丰富、数据处理能力强大的嵌入式电脑作为前端处理器,稳定可靠的工控机作为数显、运算、输出及交互终端;出于实时性及灵活接口的考虑,设计了基于上述硬件设备的多种连接方式。随后,针对检测原理、误差影响因素、数据有效性控制方法,及不同安装方式对检测结果的利弊影响等分别进行了讨论;针对测得的检测参数,采用并比较了几种常用的数字滤波器。此外,以软件工程思想为指导,软件工程技术为依托,对系统检测软件进行了分析、设计与实现;经现场测试,及与接触式检测结果的对比,验证了本设计方案的合理性与可行性。
刘涛[2]2008年在《接触网几何参数振动补偿系统研究》文中进行了进一步梳理接触网几何关系是高速接触网的安全技术基础,精确测定接触网几何参数是高速弓网关系众多的难题之一。接触网检测车在动态检测的过程中会产生复杂的振动,对接触网静态几何参数的测定会产生不利的影响。因此,必须补偿因车体振动产生的垂直和水平方向的位移量,而对接触网几何参数检测造成的偏差。本文详细分析了接触网检测车的振动特性,给出不同振动形式下接触网检测几何参数补偿几何模型。结合检测车的振动特性把激光扫描系统引进车体振动位移测量,并确定了激光扫描系统的安装方案,既简化测量系统,又提高了可靠性,达到接触网检测精确测量接触网几何参数的目的。两套激光扫描系统安装在车底,在检测车运行中各自扫描相对应的钢轨,并实时把数据发送到振动补偿处理计算机。计算机对扫描数据滤波和提取处理得到车体相对于两个钢轨面的位移,进而通过几何关系计算得到补偿数据。最后由计算机把补偿数据发送到接触网几何参数检测计算机与几何参数合成,完成几何数据补偿。整个系统在检测过程实时测量车体振动位移,实时发送补偿数据。本文详细介绍了接触网检测车振动补偿的硬件搭建和安装,完成了实时检测软件方案设计及代码编写。经实际运行,证明了系统设计的合理性和可行性,达到了预期的效果。
马玉琪[3]2016年在《基于激光扫描的手推式接触网状态检测装置研究》文中指出接触网是牵引供电系统向电力机车提供动力的重要途径,在电气化铁路中占有重要地位,因此保证接触网工作状态正常对铁路运输有着至关重要的意义。接触网的各种静态参数中导高和拉出值对于维护良好的弓网关系非常重要,而传统采用测杆、线坠的接触式测量方法因效率低、劳动强度大,己不能满足接触网静态检测要求。因此研制一种高效率的接触网参数自动检测装置具有重要意义。本文综合分析了国内外接触网几何参数检测现状,提出采用激光扫描系统对接触网几何参数进行非接触式测量的方案,研发设计了手推式接触网几何参数检测装置。该系统以手推式检测小车为主体结构,安装激光扫描传感器、倾角仪、轮轴编码器获取检测数据,计算处理得到导高、拉出值、超高、里程,在交互界面中同步显示当前里程位置的接触网几何参数。系统在硬件方面完成了传感器选型与信号调理电路设计,为数据采集提供硬件支持。软件方面设计接触网数据提取算法,根据接触线位置特征,提取接触线数据：基于卡尔曼滤波算法对传感器信号进行滤波处理,降低噪声干扰,并分析了滤波效果；设计系统标定方案,采用改进迭代最近点算法(ICP算法)对激光扫描传感器进行标定。为了验证接触网检测系统的可靠性,在实验室环境和中国铁道科学研究院的环形铁道实验基地对系统进行测试。通过与精度更高的静态接触网几何参数测量仪测量结果进行对比,精度可以达到±5mm,表明该系统可以较为准确地检测接触网几何参数。
黄健煜[4]2003年在《高速接触网参数检测系统的设计与实现》文中研究说明随着传感器、光纤通信、计算机等技术的高速发展，如何把这些最新技术应用到接触网参数检测中，以提高检测系统的整体性能和检测结果的精确度，是当前接触网参数检测系统开发和研究的一个新热点，也是适应当前铁路大提速背景下，开发新一代高速接触网检测车的需要。 本论文根据高速接触网参数检测的特点，给出了接触网相关参数的检测原理及方法，并设计了检测系统的软硬件组成方案。在这个方案中，使用了新型的光电、光纤传感器进行检测；采用CAN总线和光纤作为模块间串行数据传输的总线协议和传输介质，既提高了数据传输速率，又简化了高低压模块间传输通道的隔离设计；把低压环境下的检测参数通过扩展A／D卡直接由主机采集，挖掘了高性能工控机的处理能力；由主机直接采集速度脉冲信号，使其能够主动地控制和协调整个系统的工作时序，提高了系统的可靠性、简化了系统的设计并缩短了开发周期。另外，还采用了多种措施来提高系统的抗干扰能力，使系统能够在接触网强电场强磁场环境下可靠地运行。 经过现场运行证明，所采用的方案能够在200km/h速度下对接触网有关参数进行检测，系统工作稳定可靠、检测结果精确度满足现场要求，可以为更高速度下检测系统的研究和设计提供参考。
韩峰[5]2004年在《接触网参数小型检测系统的设计与开发》文中提出随着电气化铁路的飞速发展，对接触网参数检测系统的需求呈现出多样化和普及化的趋势。随着嵌入式系统、以太网等技术的飞速发展，如何将这些新技术应用到接触网参数检测系统，以提高检测系统整体性能和良好适应性，已成为接触网参数检测中的热点问题。 本文在传统接触网参数检测系统的基础上，通过对接触网参数和不同用户的需求进行分析，提出了一种接触网参数小型检测系统的设计与实现方法。它安装在接触网工区的接触网检修作业车上，不占用列车运行区间和运行时间，实现了接触网参数检测系统普及化。 在本检测系统中，使用了新型的光电、光纤传感器进行检测；采用CAN总线和光纤作为采集调理单元与前置单元间数字量传输的总线协议和传输介质，既保证了数据传输的速度，又使检测项目的增减变得灵活方便；采用V／F转换作为模拟量采集方式，使信号检测独立进行和实现光纤传输，提高了系统的可靠性和抗干扰能力；采用ARM微控制器构建前置单元硬件平台，提高了数据采集速度，并便于实现软件的模块化和良好移植性，简化了系统的设计和缩短了开发周期；采用以太网作为前置单元与主机单元的通信方式，提高了系统的开放性，更利于检测设备便携化。 经过调试运行证明，本检测系统运行可靠、灵活、方便，工作环境要求低，将是接触网参数检测系统的发展趋势。
陈鹏[6]2017年在《基于线阵CCD的接触网几何参数检测系统设计与实现》文中认为高铁作为国家外交的新名片,它是技术集成、产业配套、国际贸易、国际关系协调等综合能力的体现,对我国经济和政治的发展具有不可替代的战略意义。接触线作为电气化铁路中供电系统的重要组成部分,其几何参数直接影响着受电弓的受流质量,对保证电力机车的安全运行至关重要。随着“后高铁时代”的到来,运维检修成为了铁路部门的工作重点,特别是在当前铁路里程高速增加的形势下,维护和检修工作日益繁重。但是,国内的接触网检测技术相对滞后,检测效率难以满足需求,而且成本相对较高,如何高效、准确、低成本的检测接触网的几何参数已经成为了铁路建设和维护部门亟待解决的问题。本文依托北京天格高通有限公司合作项目,对国内外的接触网检测方法进行充分研究和分析,针对现有的检测系统效率低、稳定性差、连续性不足、造价成本高等问题,对基于双目技术的检测方法进行改进,设计并实现一种基于线阵CCD的接触网几何参数非接触式检测系统。论文具体工作如下:通过对目前常用的两种接触网几何参数检测方法的原理进行深入分析,针对常用检测方法在检测吊弦位置几何参数时存在的问题,本文利用线阵CCD高扫描频率和高分辨率的特点,对基于双目技术的检测方法进行了改进,并设计和实现了一种高效、智能、稳定、低成本的接触网几何参数检测系统。针对接触网非接触式检测系统的需求,设计并实现了硬件和软件系统。利用FPGA和线阵CCD设计了用于接触网检测的专用线阵相机,提高了检测系统的扫描频率和响应速度,并在系统中加入曝光强度自适应调节算法,增强了系统对于外界光照变化的适应能力。为了提高检测系统的测量精度,系统采用中值滤波算法和多项式最小二乘法对线阵相机输出的图像数据进行处理。基于类聚的思想,设计了接触线像素位置的标定算法,该算法对于复杂环境中多线组合的问题提供了很好的解决方案。为了验证基于线阵CCD的接触网检测系统的准确性,搭建了检测系统实验平台,并通过多组实验数据进行分析。实验结果表明,该检测系统的精确度和稳定性满足铁路接触网检测要求,具有很好的实际应用价值。
张少华[7]2014年在《基于图像处理的接触网几何参数检测方法研究》文中研究指明电力机车因其速度快、运输效率高、环境污染小和营运成本低等优点,成为当今国内外运输交通行业的主要运输工具。在电力机车整个运行机制当中,决定机车运行速度的动力源为机车电力牵引系统。电力接触网和受电弓是机车电力牵引系统的重要组成部分。在受电弓沿着接触网导线滑行过程中,实现电力从变电站到机车供电系统的传输,进而牵引机车运行。弓网系统间运行的跟随性、平顺性、可靠性,决定了机车能否安全稳定运行。弓网系统的工作状况主要由其动力学参数、结构参数表征,其中接触网几何参数是反映弓网系统运行工况的重要参数之一,有必要对其进行检测。因此,文章提出一种基于图像处理的电力接触网几何参数检测方法。首先,在对国内外接触网导线的几何参数(拉出值、导线高度)检测方法进行了跟踪调查,在分析比较了各检测方法的优势和不足的基础上,提出了利用图像处理法检测接触网几何参数的方法思路。研究分析双目测量的原理,并建立利用两个对称布置的CCD相机检测接触网拉出值、导线高度的理论模型,推到出空间点的坐标位置表达式。推算空间某点坐标到其在CCD成像平面对应点图像坐标间的变换矩阵公式,并对相机标定的常见方法进行了介绍。其次,详细阐述了检测系统的硬件设备(工业相机、镜头,光源)的工作原理和主要性能参数,结合检测要求确定各选用设备的型号和参数,搭建整个检测系统并实验采集弓网运行图像。之后,在Halcon专业图像处理软件环境下,调用各种算子对图像进行处理,重点研究对图像进行区域分割、边缘检测、特征点提取过程,获取受电弓中点和接触点的图像坐标。最后,实验验证基于图像处理方法对接触网拉出值、导线高度检测的可行性,并进行结果误差分析。对产生测量数据误差的原因进行分析,并提供了减小实验测量误差的方法思路。实验测量数据表明该检测方法对接触网几何参数检测的可行性,且能达到预期的检测精度。这为接触网检测部门相关技术人员提供一定的检测思路、方法参考。
李武[8]2003年在《高速接触网检测车数据处理软件的研制》文中研究指明本论文以软件工程思想为指导，采用软件工程技术，对高速接触网检测车数据处理软件进行了分析、设计与实现。 论文分为四大部分：第一部分介绍本课题的研究背景，指出进行本研究的必要性；第二部分介绍进行本软件开发所用到的软件工程原理与技术；第叁部分对接触网检测数据处理软件进行了系统分析；第四部分依次对高速接触网检测车数据处理软件的叁个子系统：原始资料录入子系统、检测数据实时处理子系统和检测结果分析子系统的设计与实现进行论述。 原始资料录入子系统可以让用户直观、快捷、正确地输入检测接触网所需的接触网原始资料；检测数据实时处理子系统能及时、正确地接收、转换、合成、显示、存储前置系统传送的检测数据；检测结果分析子系统能按照用户选择的多种条件，以多种方式对检测结果显示、存储、统计、对比、报表、打印和回放。 高速接触网参数检测结果经过本软件处理后，一方面能准确地反映高速接触网的运行状态，为接触网的维护和调整提供科学依据；另一方面也能为高速接触网的受流分析和弓网系统的优化设计提供试验数据和参考。 本软件功能全面、结构清晰、界面友好。现场运行表明，它具有较高的可靠性、可理解性和可维护性，满足用户的合理要求。
张玉峰[9]2006年在《第叁轨参数检测及评价系统研究》文中研究表明目前我国的城市轨道交通正处在快速发展阶段,城轨交通供电方式多种多样,对于架空接触网来说,接触网的参数检测系统可以参照已有的检测系统方案。但是对于第叁轨供电系统,其特点与架空接触网系统差异较大,目前尚无成型的检测系统方案。为适应城轨交通事业快速发展的需要,研究具有自主知识产权的第叁轨参数检测系统就成为了一个迫切的课题。 本论文基于架空接触网参数检测技术,结合第叁轨的特点,给出了第叁轨相关参数的检测原理及方法,并设计了检测与评价系统的软硬件组成方案。在这个方案中,使用了新型的光电、激光位移、激光雷达传感器进行检测;采用V/F转换作为模拟量采集方式,使信号检测独立进行和实现光纤传输,提高了系统的可靠性和抗干扰能力;数据采集系统和数据处理系统间采用光纤作为传输介质,进而简化了高低压模块间传输通道的隔离设计;数据处理系统和主机系统间的数据传输协议采用CAN总线来提高数据传输速率;采用了多种硬件措施来提高系统的抗干扰能力,使系统能够在强电场强磁场环境下可靠地运行;根据专家系统原理设计了评价系统软件,给出评价结果及维修参考。
曾明[10]2004年在《基于模块化的接触网参数检测系统的设计与实现》文中研究表明随着电气化铁路的发展，对接触网检测设备的需求呈现多样化的趋势。本文提出了基于模块化的接触网参数检测系统设计方法，将接触网参数检测系统分成不同的功能模块，通过不同功能模块的组合，来形成满足不同用户需求的产品，以缩短开发周期，节约开发成本。 在分析传统机械产品模块化设计方法的基础上，针对接触网参数检测系统的特点，提出了“逻辑模块”概念，将系统功能模块在逻辑上视为一个整体，在结构上分为接口层、数据层和应用层叁层，在设计上分为硬件和软件部分进行设计。在硬件结构上，对安装在运行时带有高电压的设备上的传感器输出信号(高压侧信号)进行处理的各检测模块通过CAN总线与主计算机通信，对安装在与检测车车体等电位设备上的传感器输出信号(低压侧信号)进行处理的各检测模块，通过在主机扩展A／D采集卡来采集检测数据。由于CAN节点和A／D采集卡输入通道可以根据需要自由配置，易于实现模块化．另外，对高压侧模拟量信号采集采用V／F变换方式，易于实现光纤传输，在检测车内低压环境中处理采集信号，增强了系统稳定性。在软件结构设计上，依照分层设计方法进行设计，实现数据层和应用层模块与硬件设备的无关性。各层软件模块通过不同函数来实现各“逻辑模块”功能。 模块化接触网参数检测系统搭建了一个接触网参数检测设备平台，经过调试运行，基于该平台的检测设备运行稳定可靠，易于实现功能扩展和升级。
参考文献：
[1]. 非接触式接触网几何参数检测系统研究[D]. 牛大鹏. 西南交通大学. 2008
[2]. 接触网几何参数振动补偿系统研究[D]. 刘涛. 西南交通大学. 2008
[3]. 基于激光扫描的手推式接触网状态检测装置研究[D]. 马玉琪. 北京交通大学. 2016
[4]. 高速接触网参数检测系统的设计与实现[D]. 黄健煜. 西南交通大学. 2003
[5]. 接触网参数小型检测系统的设计与开发[D]. 韩峰. 西南交通大学. 2004
[6]. 基于线阵CCD的接触网几何参数检测系统设计与实现[D]. 陈鹏. 湖南大学. 2017
[7]. 基于图像处理的接触网几何参数检测方法研究[D]. 张少华. 上海工程技术大学. 2014
[8]. 高速接触网检测车数据处理软件的研制[D]. 李武. 西南交通大学. 2003
[9]. 第叁轨参数检测及评价系统研究[D]. 张玉峰. 西南交通大学. 2006
[10]. 基于模块化的接触网参数检测系统的设计与实现[D]. 曾明. 西南交通大学. 2004