线阵列CCD摄像技术在铁路检测领域的应用

为了实现电力接触导线磨损非接触式动态检测和轨道磨损非接触式动态检测,上海铁路局科研所采用高速线阵列电荷耦合器件(CCD)摄像技术研发了非接触式动态检测平台,应用到上海局鹰厦线电力接触导线磨损检测.以此为背景,介绍了CCD传感器成像过程,描述了非接触式电力接触导线动态检测和非接触式轨道磨损动态检测技术的原理、数学模型、设备配置、软件开发环境和线阵列CCD单色图像处理用户软件类的设计.     

应用机器视觉技术研制符合技规要求的综合动态检测车

铁路检测设备已经由单项检测发展到多项检测、由静态检测发展到动态检测、由接触式检测发展到非接触式检测，由低速运行状态检测发展到高速运行状态检测。日本的综合检测列车是这种趋势的典型代表，支撑这种发展趋势的核心技术是机器视觉技术。我所承担的铁道部重点课题《非接触式接触线动态检测设备研制》，2005年4月，在福州供电段青州网工区、沙县网工区接触线磨损实测，     

非接触式接触网动态检测系统

《非接触式接触网动态检测系统》由上海铁路局技术中心主持开发。该成果采用了基于两台共面线阵摄像机的三角法立体测量技术，能在电气化铁路接触网不停电、不影响运输秩序的情况下，实现对接触线磨损和几何位置（导高、拉出值、导线坡度、偏磨等）进行非接触式动态检测，并且不受行车速度制约。该成果实现了非接触式接触网测量技术的创新，属国内首创。     

成果信息

非接触式接触线磨损动态测试系统非接触式接触线磨损动态测试系统能够在接触网不停电、不占用天窗、不打乱运输秩序的情况下,对CT-85、CT-110、CT-120、GLCA100、GLCA215及各类型号接触线磨损(接触线残剩截面积)、     

接触线抬升量测量方案探讨

阐述了接触线抬升测量在接触网受电弓检测中的重要地位,并介绍了两种传统的测量接触线抬升量的方案,结合测量对象的实际工作和安装环境,提出了一种基于无线组网、图像处理技术等的测量方案,并通过该方案和两种传统方案的对比分析,说明所提方案不仅切实可行,而且具有较高的测量精度.创新之处在于首次提出以固定非接触式测量接触线抬升量,这是一种具有较高测量精度的方式.     

基于摄像机标定的非接触式接触线导高和拉出值的检测

提出一种基于摄像机标定的非接触式接触线几何参数检测方法:在Matlab软件平台基础上,对CCD摄像机采集到的接触线二维图像进行预处理;利用迭代阈值法,对图像中由车载激光器发射到接触线上所形成的激光光斑的中心点进行定位;最后,根据摄像机针孔成像模型,将该激光光斑点在图像坐标系中的坐标与该点由摄像机标定的世界坐标系中的三维空间坐标建立对应关系,并据其算出接触线的几何参数。将用此方法计算与用光学测量仪对同一段实际线路测量的结果进行比较得知,此方法求得的拉出值与光学测量仪的实测值之差小于11mm,所得导高之差小于10mm。该结果表明:此方法较准确地计算出接触线导高、拉出值,可满足检测的需求。     

移动式接触线位置非接触检测和分析系统在高铁接触网检修工作中的应用

架空接触线相对于钢轨平面的位置对于保证电气化铁路,尤其是对于高速电气化铁路的弓网关系安全极其重要。本文分析了接触网参数激光测量仪进行高铁接触线位置检测存在的不足,介绍了移动式接触线位置非接触检测和分析系统,供我国高速电气化铁路建设、运营管理和科研人员参考。     

地铁接触线磨损动态非接触检测方法

为了实现地铁接触线磨损的高效检测,研发了一套地铁接触线磨损动态非接触检测系统.通过线激光器照射接触线,双相机配合滤光片避免外部光干扰,提高接触线图像的拍摄质量.对拍摄的图像先采用自适应中值滤波、接触线图像初步分割方法分割出接触线图像,再利用改进Canny算法计算图像梯度与方向,然后采用 自适应阈值分割方法,消除由于噪声...     

NCDDS型非接触式接触网动态检测系统

基于两台共面线阵摄像机的三角法立体测量技术，实现了非接触式接触线磨损测量技术的创新。2005年通过铁道部技术评审和验收。在此基础上对原有系统软、硬件进行不断升级优化。具备了完整的接触线几何参数和磨耗检测功能。根据用户不同需求开发了基于时速120km接触网作业车的第一代产品。基于时速160km客车车体接触网检测车的第二代产品和基于高速动检车的第三代产品。2011年起作为“十二五”国家科技支撑项目的子课题，研究应用拓展到城市轨道交通接触网检测领域。     

线阵与面阵CCD在钢轨外形在线测量中的应用对比

以钢轨外形三维在线测量为例,通过对比线阵CCD和面阵CCD在采集图像的数据量与图像复原的质量,说明基于线阵CCD进行图像采集在长距离、大尺寸物体的三维在线测量上具有更高的实用价值。基于相位测量轮廓术(PMP),分别对采用2种阵列的CCD采集的钢轨外形图像进行三维重建,仿真和试验结果表明,面阵CCD采集的图像分辨率高、处理数据误差小,但处理数据量大,适于小尺寸物体的静态或低速测量,而线阵CCD虽然采集图像的分辨率较低,但处理数据量小、采集频率可控,适用于长距离、大尺寸物体的高速在线测量。     

中,高速电气化铁路接触线的选择

主要介绍可供中、高速（１４０￣３００ｋｍ／ｈ）电气化铁路接触网设计选择的银铜、银锡铜多元铜合金接触线及铝包钢接触线近年来的研究成果。与国外同类产品对比试验结果表明，当前我国在中、高速接触线的研究领域中，已步入了国际先进行列。鉴于这三种接触线显著的技术经济效果，为此提出在我国“九五”期间发展中、高速电气化铁路时应减少引进，优先采用国产铜合金及铝饮钢接触线的建议，以推动我国接触线生产技术的不断完善和促     

基于DSP和线阵CCD的接触网检测系统

介绍了一种基于DSP和线阵CCD技术的电力机车接触网瞬时拉出值的高速测量系统的总体框架,阐述了其数字图像信号的实时处理与传输,描述了提高可靠性及抗干扰的措施,在高速接触网的检测中,该系统能快速检测接触网的瞬时拉出值,又能记录接触网的杆位及杆号,测量分辨率可达1mm。     

线阵CCD摄像技术在接触导线磨耗检测中的应用

阐述了线阵CCD基本结构和原理,介绍了国内外几种利用线阵CCD进行磨耗检测的技术及相关原理。     

基于多目立体视觉的接触网几何参数测量方法

采用多目立体视觉技术,研究基于4个线阵相机的接触网几何参数非接触式测量方法。运用欧式空间变换和透视投影变换建立线阵相机模型,运用立体视觉的三角法测量原理建立拉出值和导高的几何参数测量模型,经过图像差分预处理、目标探测、特征描述和目标定位4个环节,实现接触网几何参数的非接触测量。基于该非接触式测量方法的检测装置经在中国铁道科学研究院环形铁道试验基地和沪昆客运专线进行现场测试,结果表明:拉出值和导高的测量精度满足±10mm的要求;在160~385km·h-1列车速度下,测量数据的重复性良好,可用于新建接触网工程的低速静态检测以及运营线路接触网的周期性动态巡检。     

高速电气化铁路用铜合金接触线的研究

阐述了高速电气化铁路用铜合金接触线的合金化、生产工艺和应用,并从导电率、抗拉强度、耐磨性等技术特性对目前使用的铜合金接触线进行了比较分析,从中选择具有优异综合性能的接触线材料以及未来新型接触线的研究和发展方向.     

客运专线接触线的使用与研究状况

介绍了作为客运专线的高速铁路对接触线的技术要求,强调了提高接触线机械强度是主要努力方向.本文还介绍了国外高速铁路接触线使用概况,提高接触线机械强度的技术途径和工艺方法,通过比较介绍了我国自主创新的接触线制造的上引连挤工艺方法;本文最后介绍了国内企业进行的用于高速客运专线的铜锡、铜镁合金接触线的研制、试验情况.其技术性能已达到国外同类产品水平.希望有志之士,为我国接触线产品的不断提高和创新做出新的贡献.     

基于摄像机标定与卡尔曼滤波的接触网几何参数检测值修正

提出一种基于单目摄像机标定原理的非接触式接触网几何参数修正检测方法。通过分析检测车振动对检测系统的影响,推导几何参数补偿公式,建立接触线几何模型的卡尔曼滤波方程,达到修正接触线几何参数检测值的目的。最后,以某检测车的实际运行数据验证了该方法有效性和准确性。     

轮轨高速电报导化铁路接触网用接触线的研究

根据轮轨高速电气化铁路接触网用接触线的要求，结合我国目前接触线的生产现状，研讨了接触线研究、开发的可能性，在综合分析抗拉强度与导电率的矛盾，接触线的允许最高强度、最大截面、耐磨性及抗疲劳性等技术特性，国产化的可能性和现实性后，指出应研究开发镁铜合金、锡铜合金和铜包钢接触线。另外，对现有的银铜类合金接触线应改善它的平直度，以降低高线率，使质量达到国外同类先进产品的水平。并建议及时组织机械和铁道系统的研究、设计和制造单位的专家进行技术论证和工件协调，做好高速接触网用接触线研究开发的前期工作，为国产化统一和明确方向，以赶上京-沪轮轨高速电气化铁路对国产接触线的需要，加速高速、准高速接触网用接触线国产化的进程。     

大尺寸断面轮廓视觉测量中的存储技术探讨

目前,随着光学精密仪器技术、DSP技术、嵌入式技术、FPGA技术等的发展与综合应用,机器视觉的分辩率大大提高。如单摄像机的分辩率可达1280×1024、而CCD阵列的分辩率更是突破了16000×16000。视觉感知的信息量非常丰富、信息非常细腻,加之视觉测量为非接触式柔性测量,测量范围宽、测量精度高、安装方式灵活等独特的优势,机器视觉在测量的各种领域获得了广泛的应用。     

一种非接触式接触网动态拉出值实时测量方法

针对目前铁路供电检测领域静态拉出值测量流程繁琐、效率低、测量值与实际动态拉出值存在一定偏差等问题,提出一种基于实时图像处理的非接触式动态拉出值测量方法。该方法利用可见光相机实时检测定位受电弓区域,通过边缘检测算法得到受电弓的中心点坐标;借助弓网接触点必然存在高温的特点,利用红外相机得到精确的弓网接触点;通过预先对红外和可见光相机进行相应标定得到弓网接触点在可见光图像中的坐标,计算弓网接触点距受电弓中心的距离,进而得到接触线相对受电弓中心的动态拉出值。该方法具有一定推广应用价值。