受电弓碳滑板病害边缘检测技术研究

人工检测受电弓碳滑板磨耗情况难以实现高效率、高精度,且工作量繁重。为解决北京地铁6号线受电弓病害检测的实际需求,应用一种非接触式检测系统。对基于该检测系统得到的图像进行算法设计,采用canny算子、形态学算法及简化版canny算子等方法,最终得到4根弓条的磨耗深度曲线。该检测方法可实现对受电弓磨耗程度的预测与实时跟踪,并提高了检修效率、节约了运营成本。     

一种受电弓安全状态检测方法

受电弓的安全状态直接影响到地铁列车运行的安全可靠。针对受电弓在列车运行过程中容易出现的故障问题，文中介绍了一种受电弓安全状态检测方法。通过在列车顶部安装受电弓安全状态检测系统，采用相机成像、紫外探测、光纤MEMS技术、红外热成像等多种技术手段，对受电弓羊角断裂、升弓位置异常、弓头滑板倾斜、燃弧、弓网压力、硬点等状态进行识别，并对获取的图像和数据信息进行检测分析，最终实现全天候在线对受电弓进行安全性能检测及异常检测的需求。     

弓网检测系统在全自动无人驾驶地铁中的应用

全自动无人驾驶地铁列车所用的弓网检测系统可针对受电弓结构异常、接触网关键悬挂异常、弓网接触异常等弓网运行异常状态进行在线动态实时检测。详细介绍了该弓网检测系统的功能及组成,具体阐述了弓网检测系统所运用的深度学习技术、图像智能识别技术、燃弧紫外探测技术、红外热成像技术、激光三角测量技术、车体姿态补偿技术、大电流实时监测技术等前沿技术和检测方法。弓网检测系统可实现对弓网运行状态进行全面监视、检测,从技术实现角度确保无人驾驶线路的运营安全和效率。     

接触网零部件螺母与受电弓间隙的检测

通过理论仿真计算和模拟试验相结合的方式,用试验小车调节真实受电弓与接触线形成不同的倾角,检测接触线吊弦线夹、定位线夹、接触线电连接线夹所用锥压抱紧螺栓螺母与受电弓滑板之间的间隙。结果表明,锥压抱紧螺栓螺母与受电弓滑板存在足够的间隙,不会因螺栓过长引起打弓、碰弓事故。     

吊弦失效对弓网系统受流质量的影响规律研究

吊弦是链型悬挂接触网的重要组成部分,其布置对受电弓接触网系统受流性能有重要的影响。针对接触网故障中的吊弦失效,基于ANSYS软件平台建立了含吊弦失效的接触网有限元模型;受电弓采用归算质量模型;通过直接积分法对弓网系统相互作用进行仿真计算。对比分析吊弦失效对弓网受流性能的影响,得出吊线失效影响力与运行速度有关,且只在局部范围内有影响。同时对比单双弓计算结果得出吊线失效对单双弓影响规律相同的结论。     

基于EfficientDet与Vision Transformer的接触网吊弦故障检测

针对传统检测方法在铁路接触网吊弦故障状态检测中存在识别率低,识别速度慢的问题,提出一种基于轻量型网络EfficientDet与Vision Transformer网络相结合的接触网吊弦状态检测算法。该算法包括目标定位和分类检测2个部分,利用改进EfficientDet进行吊弦定位,将定位出的吊弦送入改进Vision Transformer网络进行故障类别检测。首先,使用空洞卷积替代EfficientDet网络中第2层和第3层的普通卷积,以扩大感受野,并用CBAM代替原网络中的SE注意力机制,汇聚吊弦的高层语义信息,使得改进后的EfficientDet能有效定位出接触网中尺寸占比较小的吊弦;其次,为减少参数量并保留较大范围的特征相关性,应用4个3×3的小卷积替代Vision Transformer中Embedding的16×16的卷积层,以深度提取浅层与深层特征之间的联系,同时对比当Num-head取值不同时,分析注意力机制对空间信息的影响,以确定吊弦故障分类检测的最优模型;最后分别与定位网络YOLOv3,Faster R-CNN和分类网络AlexNet,VGG16进行对比分析,吊弦定位...     

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。     

基于视频图像的弓网接触位置动态监测方法

针对列车人工检测受电弓状态效率低下的问题,提出基于视频图像的弓网接触位置动态监测方法.首先,将运用帧间差抓取受电弓视频中得到的包含弓网的图像作为原始训练数据集;然后,对复杂的受电弓图像背景进行分割处理,采用超像素分割获得最大特征区域,结合特征图像的HOG(方向梯度直方图)获得最大特征ROI(感兴趣区域),形成训练数据集...     

基于有限元法的高速铁路接触网吊弦动态特性研究

以简单链型接触网为研究对象,利用有限元软件Ansys WorkBench对弓-网系统进行瞬态动力学分析,得到受电弓通过接触网一跨范围内的所有吊弦动态特性。结合吊弦的振动形变、压缩形变、弯曲特性及形变方向矢量结果对吊弦服役过程中典型故障进行逐一分析。结果表明,跨中位置的吊弦对垂向抬升更为敏感,其压缩幅值、反复弯曲频率及曲率均最大,伴随着表面超细晶导致的内外形变不协调情况,导致出现疲劳断裂、扭结、松弛和零部件松动等现象;跨端位置的吊弦对于水平方向摆动更为敏感,易与钳压管发生摩擦引发微动弯曲疲劳断裂从而加速裂纹萌生及断口扩展;吊弦形变速度矢量呈螺旋上升状态,并同时存在左旋与右旋情况,这是导致吊弦鼓包与开股的重要原因。     

基于直接积分法的弓网耦合系统动态性能仿真分析

针对提速铁路采用的弹性链型悬挂接触网及受电弓结构,建立包含承力索、辅助线、接触线和吊弦4个部件的接触网模型、以及简化为弹簧阻尼机构的受电弓模型。通过接触单元将接触网和受电弓直接耦合起来得到弓网系统的整体模型,进而构建弓网耦合系统的动力学平衡方程。采用直接积分法对建立的平衡方程进行求解,得到反映弓网系统动态性能的抬升位移、接触压力以及应力等数据。与先前研究的参考数据比对结果表明,采用接触单元和直接积分法分析弓网耦合系统的动态性能,切实可行。     

接触网吊弦自动化生产线研究

吊弦是铁路接触网设备重要零部件,其主要作用是控制接触线高度,保证弓网关系安全和良好的受流质量,是控制接触线与机车受电弓接触稳定性关键结构。其多采用人工预配方式,无法对吊弦预配参数做到标准化,预配精度无法得到有效保障。本文结合铁路接触网施工现状,介绍一种接触网吊弦自动化生产线,通过伺服电机、光线传感器、PLC控制器等机构研制及优化,实现对接触网吊弦自动化预制,可量化预制参数,精准控制吊弦预配质量,显著提高吊弦预制工效,达到自动化、智能化预配管理目标,彻底替代传统人工吊弦预配模式,助力铁路智能化建设,具有重大意义。     

地铁刚性接触网供电系统弓网状态在线检测装置

城市轨道交通弓网异常磨耗会增加接触网和列车的维护成本，影响城市轨道交通的正常运营。弓网状态在线检测装置通过采集受电弓、接触网的相关数据，经过非接触式测量、图像识别及人工智能算法可实现弓网状态的实时监测，能够及时发现和解决弓网问题。介绍了弓网状态在线检测装置的功能模块、弓网状态数据可视化分析和仪表板交互界面设计等内容。该装置基于收集到的燃弧、拉出值、碳滑板厚度等数据，以FineBI数据平台为分析工具进行数据整合和分析，并在交互界面以可视化方式展现分析结果。该检测装置可为监测把控弓网关系，尤其是监测燃弧点、燃弧区域的变化情况，为受电弓碳滑板检修、接触网拉出值检查及平推提供技术支撑。     

基于关键特征梯形的城市轨道交通车辆受电弓羊角形变检测方法

针对城市轨道交通车辆受电弓羊角的形变和断裂，提出了基于关键特征梯形的受电弓羊角形变检测方法。首先，进行图像滤波预处理，去除图片中的高斯噪声；其次，对预处理图像进行LC(亮度对标)显著性检测，将图像的前景和背景分离，利用GrabCut算法完成图像分割，简化除采集图像中的受电弓以外的复杂环境背景，保留受电弓的完整特征；最后，按一阶梯度和二阶梯度信息为特征关键点匹配模板，得到2个羊角尖和2个螺母的关键点位置，将4个关键点连接形成特征梯形，对特征梯形面积进行计算，并与标准的受电弓特征面积进行比对，进而计算出受电弓羊角的形变比。试验结果表明：该算法能准确地定位羊角位置和计算其形变，可为维修人员及时更换受电弓提供依据。     

基于力学几何形态的高速铁路接触网附加弹性吊弦的接触压力研究

通过对弹性链型悬挂工作特性分析,在对接触线施加一定抬升力后即受电弓抬升力,对该处接触线造成一定的位移后,引发相邻接触线发生位移作用,进而引起接触压力变化。从这样的结果出发,在引起接触线位移的地方,在已设弹性吊弦的地方另增设弹性吊弦,再对接触线的位移进行分析,进而在受电弓的接触压力方面对弓网关系配合情况进行了对比分析,得出了改善弓网压力关系的结论,为今后高速铁路的发展方向提供理论基础。     

考虑分段绝缘器的高速铁路弓网动态特性研究

为研究受电弓通过高速铁路接触网分段绝缘器时的动态性能,建立了受电弓等效三质量块模型、考虑分段绝缘器的接触网模型以及弓网耦合模型,分析了受电弓运行速度、分段绝缘器安装弛度以及吊弦阻尼对弓网受流的影响。结果表明：受电弓通过分段绝缘器时产生的冲击力以及分段绝缘器所在跨的接触力标准偏差均随受电弓运行速度的增加而增大,即受流质量随速度增加而变差;当分段绝缘器的安装负弛度选择20mm时,与受电弓接触具有较小的冲击力和较小的接触力标准偏差,即具有较好的受流质量;分段绝缘器的吊弦阻尼系数选择10或50时具有良好的受流质量。     

高速铁路接触网拉出值和定位器坡度优化研究

高速铁路接触网定位器与受电弓的相对位置关系直接影响弓网运行安全。通过合理设置拉出值和定位器坡度,既能保证弓网受流性能和弓网安全,又能降低受电弓滑板的损耗。通过对直线、曲线区段跨距值、拉出值、定位器坡度、第一吊弦点位置之间的相互关系进行详细研究,为高铁接触网设计优化提供依据。通过研究,在接触网其他主要设计参数一定的情况下,得出针对直线、曲线区段的不同跨距下拉出值的推荐设置,在保证定位器具有合理坡度值的同时,使得受电弓与定位器的匹配关系更加安全可靠,可指导工程设计。     

LV2600型受电弓滑板剩余磨耗量检测

受电弓是给电力机车及动车组提供能量的主要部件之一,为保证车辆行车安全必须对受电弓进行安全检测。介绍了图像处理技术在LV2600型受电弓滑板剩余磨耗检测中的应用,首先利用滑板图像的特征对图像进行剪裁,大大减少了运算量,然后使用滤波等技术去除图像的噪声提高图像质量,最后对滑板图像进行边缘检测,得到有效滑板边缘,通过摄像机标定参数计算得到滑板剩余磨耗量。该技术有效的监测了滑板的运行状况,为铁路运输安全提供了保障。     

高速受电弓-接触网动态受流性能及双弓距离的研究

高速列车运行的关键技术之一是弓网动态受流问题。当动车双弓运行时,弓网动态受流性能限制了高速列车运行速度。本文采用无限长弦模型,将受电弓看作集中质量模型,对弓网系统动态受流性能进行分析,推导并计算其解析解,对接触网-受电弓的动态相互作用进行研究;通过计算运行速度为200 km/h的俄罗斯高速接触网的弓网参数来验证该方法的正确性;对我国高速铁路受电弓-接触网系统的动态受流性能进行分析,得到接触线的弛度、悬挂刚度和波动分量以及机车车辆振动对受电弓滑板及接触线垂向位移的影响情况;对动车双弓运行工况下双弓的最佳距离进行分析,并研究受电弓归算质量对弓网受流的影响。研究结果为进一步优化受电弓参数提供了参考。     

面向重载机车智能运维的车载弓网检测系统集成研究

提高弓网系统服役在线检测水平并评估其服役状态,已成为重载机车智能运维建设中弓网系统检测运维需解决的关键性问题。在介绍现役弓网系统检测现状的基础上,分析总结了弓网系统检测需求、检测对象和面临的技术挑战,通过弓网检测系统集成研究并综合运用车载网络、物联网、云计算、图像识别和机器视觉算法等技术,提出并建立了一种适应重载机车并包含接触网状态巡检、受电弓动态运行参数检测和弓网动态相互作用关系检测功能的车载弓网检测系统。试验表明,该系统可实现弓网系统在线检测、故障诊断、智能预测、应急处理和受电弓健康管理,提升弓网系统在线检测评估效果,保障线路牵引供电安全可靠。     

基于机器视觉的吊弦动态抬升量测量方法

为研究吊弦的疲劳寿命问题须先对吊弦的动态抬升量进行定点实时测量,因此提出一种基于机器视觉的测量方法。首先,通过鼠标交互的方式,在输入视频流的第1帧图像上框选吊弦在接触线侧线夹处的图像作为初始模板图像,并将其中心点定义为初始测量点,以此确定测量的定位。在此基础上,基于二维离散余弦变换将模板图像的信息从图像域转换到频率域,选取其中低频信号代表的系数矩阵,通过哈希算法将该矩阵转换为哈希值,并对输入的每帧图像均采用模板匹配方法,实现对测量点的跟踪,提取测量点的像素坐标。然后,根据相机成像原理,建立吊弦抬升量测量模型,通过摄像机内参标定和坐标系逆变换推导出像素坐标与实际位移之间的转换公式,完成对吊弦动态抬升量的计算。为验证测量方法的有效性,选取京广高速铁路武汉至乌龙泉东区间段进行现场测试。结果表明：采用该方法处理单帧图像的时间仅需0.1 s,吊弦动态抬升量测量误差最大为4.6%,具有较高的测量精度,能够实时、有效地获得吊弦动态抬升量。