基于二代曲波变换的电气化铁路接触网连接装置旋转双耳不良状态检测

针对电气化铁路接触网连接装置中旋转双耳耳片状态检测问题,提出一种基于二代曲波变换的非接触式自动检测方法。为降低复杂背景对后期状态检测的干扰,利用快速鲁棒性特征SURF(Speeded-up Robust Features)匹配方法完成旋转双耳模板与待检测旋转双耳局部不变特征点的匹配,实现双耳快速初识别;然后应用Hough变换实现耳片固有特征识别及耳片精确定位;最后利用二代曲波变换的多方向性和各向异性特点分解耳片局部图像,通过曲波系数分布规律及统计特性判别耳片状态。实验表明,基于二代曲波变换的系统方法能在复杂图像中较准确地识别耳片断裂特征,为旋转双耳的状态检测提供一定参考。     

高铁接触网旋转双耳销钉状态检测方法研究

针对高速铁路接触网支撑装置旋转双耳部件销钉的松脱与脱落问题,提出一种基于图像不变性目标定位及灰度分布规律特征的销钉不良状态检测方法。通过分析现场接触网支撑及悬挂装置图像,利用SIFT(Scale Invariant Feature transform)算法和改进的RANSAC(Random Sample Consensus)算法实现双耳部件的定位;采用Hough变换实现目标图像中双耳套筒倾角的提取,并将其旋转至水平方向,进而实现旋转双耳部分的分割;累加目标图像的竖直方向像素灰度值,确定销钉受力部分和两端非受力部分长度;归纳销钉正常工作及故障时这些长度间相关比值的范围,从而判断销钉的工作状态。实验表明,该方法能够较准确地实现销钉不良状态的检测。     

基于曲波域移动平行窗的受电弓滑板裂纹识别

针对受电弓滑板非接触式裂纹故障检测问题,提出一种基于曲波域移动平行窗的受电弓滑板裂纹识别算法。算法利用曲波变换多方向性及各向异性特点,对受电弓滑板图像点状、线性和非线性特征进行分类。在曲波分解方向矩阵中使用移动平行窗口并计算窗口能量值,依据能量值区分线性平行接缝与背景噪声、螺钉和刮痕等其他非线性图像特征,最终获取滑板裂纹信息。实验结果表明,本文算法能有效地分类滑板图像特征,较准确地检测并定位滑板裂纹故障,识别率达到94.1%。     

基于二代曲波系数定向映射的受电弓滑板裂纹检测技术

为防止受电弓滑板出现裂纹而造成重大弓网事故,针对电气化铁路受电弓滑板裂纹自动检测问题进行研究。算法以二代曲波变换为基础,通过研究曲波分解的方向性及各向异性特点,提出一种曲波系数定向映射(CCDP)算法。CCDP变换将分布在多个曲波分解角度矩阵中的高维信息变换到一个单一的二维矩阵中,从而将受电弓滑板上各种图形元素及其相互关系明确地显示出来。通过分析受电弓滑板CCDP变换矩阵,可区分并逐步排除滑板边界提取缺陷、滑板接缝以及滑板划痕的干扰,最终可判断滑板裂纹信息。实验证明,基于CCDP的受电弓滑板裂纹提取方法能够较好获得裂纹信息,可为完善受电弓视频在线监控系统提供一种方案。     

间接接触网自动检测方法的研究

提出了一种通过对受电弓状态的检测,间接判断接触网是否有故障可能的方法。利用图像处理技术,采用霍夫变换分析采集受电弓图像的倾斜角度。建立受电弓形状模板,提出受电弓重合面积比这一参数,利用模板匹配法分析受电弓形变情况。实验证明,该方法可以有效判断受电弓的倾斜和变形情况,从而实现接触网故障报警。     

基于局部特征描述的高速铁路接触网斜撑套筒定位与故障检测

针对高速铁路接触网支撑装置斜撑套筒部件的螺钉松脱与脱落问题,提出一种基于采用局部特征描述的统计模式识别算法和螺钉灰度分布规律的图像检测方法。首先计算斜撑套筒部件正负样本的HOG特征,训练基于AdaBoost算法的级联分类器,实现接触网支撑装置图像中斜撑套筒部件的定位识别。为减少误匹配率,采用支持向量机分类器与AdaBoost分类器级联的方法完成目标的精确定位。对定位得到的斜撑套筒子图像利用Hough变换和边缘检测寻找分割直线分离螺钉和套筒,使螺钉可以被单独分析。实验表明,本文方法能够较准确地实现斜撑套筒2种不良状态的检测。     

小波变换在电力机车主整流器故障检测中的应用研究

提出了一种基于小波变换的小波信息熵,并利用其构造设备状态检测指标计算方法,将这种状态检测方法应用到电力机车主整流器故障检测中。通过各种不同故障状态仿真实验分析,表明这种方法是有效的,同时具有较强的抗干扰性。     

基于相对位置不变性的接触网鸟巢识别检测

针对高速铁路接触网非接触式图像检测中鸟窝难以自动识别定位的问题,结合鸟类筑巢的平台特点,提出一种基于鸟窝和硬横梁相对位置不变性的检测方法。将预处理后的检测图像利用Sobel水平边缘检测算子得到图像边缘,然后再利用概率Hough变换直线检测方法对图像进行角度校正,并结合待分析图像中线段长度关系实现最前景硬横梁的检测,最后对图像进行Otsu二值化处理,通过统计硬横梁之间的白色区域面积,判断该横梁上是否存在鸟窝。实验表明:该方法对于位于硬横梁之间的鸟窝定位准确,识别率较高,实时性强,为铁路接触网的安全检测提供了一定的参考价值。     

高速铁路接触网悬挂装置开口销不良状态检测方法研究

针对高速铁路接触网支撑装置中开口销缺失、松脱和张角不足问题,提出两种基于灰度分布特征的检测判据。在定位阶段,依据斜腕臂及其连接处的线特征,对斜腕臂进行Hough直线检测并提取其两侧边缘的斜率特征,实现斜腕处开口销的初定位,利用PBoW模型对初定位图片进行分类;采用SIFT算法准确定位非斜腕处开口销。在检测阶段,使用Hough累加矩阵提取连接处螺钉的圆形特征,对销钉所处的圆环区域实现精确提取;针对圆环内无其他零部件遮挡和干扰情况,根据圆环内非连通区域分布规律给出表面开口销缺失和张角不足检测判据;根据销钉受力部分和两端非受力部分的灰度分布,给出双耳下方开口销不良状态检测判据。实验表明,本文方法能够较准确地实现多位置开口销不良状态的同时检测。     

基于接触网成像技术的绝缘子故障检测方法

在电气化铁路接触网设备中,绝缘子是最易发生故障的零部件之一。文章运用接触网成像检测图片,采用SVM分类器,基于HOG特征对接触网成像数据中的绝缘子进行初步定位,再使用局部二值化实现绝缘子精确定位。针对绝缘子破损缺片、闪络放电、附着异物等3种典型缺陷,分别设计了故障识别算法,且该方法已在中国铁路广州局集团有限公司部分线路中进行实测,效果良好。     

基于改进Radon变换的直线钢轨识别算法

针对传统Radon变换在直线轨道检测方面速度慢且不能从众多边缘直线中识别出钢轨,提出基于改进Radon变换的直线轨道识别算法。首先,通过阈值筛选的边缘点;其次,利用先验知识,建立极角约束域;然后通过Radon变换提取所有直线,再利用直线角度差和直线平均距离筛选出钢轨边缘直线;最后将本文算法与传统Hough变换算法和传统Radon变换算法的比较,实验结果显示本文算法能精准识别出钢轨,且速度更快。     

基于形函数的隧道衬砌内壁影像展平方法及其应用

通过透视变换和四边形八节点形函数变换2种平面变换方法即可建立影像像素与展平坐标系之间的关系,生成基于影像的展开图,提出一种基于形函数的隧道衬砌影像展平变换方法。通过数值模拟测试,得出展平照片的误差分布以及不同拍摄位置对误差的影响。最后通过案例给出方法实际应用的效果。结果表明：基于形函数变换的展平方法反需要衬砌表面照片及照片中8个控制点的展平坐标即能建立隧道影像与展开平面之间的坐标关系。该方法所产生的误差很小,具有较高的实用性。     

基于连续子波变换的铁路车轮踏面擦伤的在线检测

在分析国内外关于铁路机车车辆车轮擦伤在线检测的应用和方法的基础上,提出了利用连续子波变换对车轮钢轨的振动加速度信号进行分析,当车轮踏面出现擦伤时,其振动信号中的幅值出现突变点。通过对实测数据的分析并与信号的倒谱分析比较证明,这种方法较常规的方法更有效地应用于车轮踏面擦伤的诊断中。     

基于PCA和随机Hough变换的调车信号灯检测

针对传统信号灯检测方法中存在的弊端,提出了一种主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和圆拟合与分段随机Hough变换(Randomized Hough Transform,RHT)圆检测相结合的信号灯检测方法。该方法利用主成分分析结合圆拟合来简化图像的复杂背景,然后通过随机Hough变换进行分段圆检测,得到信号灯的准确位置,最后结合线路特征及信号灯的颜色特点,确定本股道有显示的调车信号灯。对调车信号灯图像进行仿真实验,结果表明,该方法检测准确度高,实时性好,并对有颜色信号灯的检测具有良好的检测效果,适合于对复杂环境中调车信号灯的准确检测和定位。     

小波分析与Hilbert变换在25T型客车故障诊断中的应用

小波具有多分辨特性,可以对信号进行多尺度变换,从而更精细地分析信号。Hilbert变换可以提取信号的包络。使用小波分析与Hilbert变换结合的方法,对采集的25T型客车轮对擦伤和动不平衡数据进行分析,小波分析可以滤去其噪声,得到近似和细节数据,Hilbert变换可以提取小波分解信号的包络。对处理后的数据计算功率谱和能量分布。通过对轮对擦伤数据、动不平衡和正常数据进行处理,处理结果显示了此方法可以有效地进行25T型客车的故障诊断。     

铁路腕臂绝缘子污秽外绝缘状态评估方法研究

为了合理评估电气化铁路绝缘子的外绝缘状态,改进铁路绝缘子污闪预防措施,以电气化铁路腕臂绝缘子为研究对象,利用人工污秽试验方法,研究绝缘子在不同污秽度条件下的染污放电过程。通过监测染污腕臂绝缘子受潮期间的泄漏电流,提取出泄漏电流最大值I_h,依据I_h与污秽度和受潮程度的关联,建立I_h与试品闪络电压Uf的联系。在此基础上,综合考虑腕臂绝缘子的形状系数f和爬电距离L引入综合特征量I*,并提出形如U_f=a I~(*-b)的污闪预警模型。试验研究发现:对于不同结构参数的腕臂类绝缘子,由于放电特性接近,预警模型U_f=a I(*-b)具有一定的普适性,模型预测结果与实测结果吻合良好,且系数a、b可作常数处理;但是,当试验对象为输电线路用悬式绝缘子XWP2-160时,由于XWP2-160型绝缘子和腕臂绝缘子的结构有显著差异,导致两者的染污放电特征迥异,系数a、b要以变量对待。研究认为:对于外形结构接近的染污绝缘子,模型U_f=a I(*-b)能够有效预测该类绝缘子的闪络电压,并能以此评价绝缘子的外绝缘状态。本文相关结论适用于电气化铁路腕臂类绝缘子,对于绝缘子的日常维护工作有指导参考意义。     

改进Hough变换在调车信号灯识别中的应用

提出一种基于改进Hough变换的调车信号灯识别算法。算法利用信号灯图案的几何性质简化了计算，可以应用快速变化的实时图像序列。对现场获取的图像序列的处理验证了本算法的有效性。