基于三角测量的接触网几何参数动态检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种运用于车载弓网动态监测系统或手推式 接触网巡检车的接触网几何参数的动态检测方法。
【背景技术】
[0002] 接触网是电气化铁路系统的重要的架空设备，是整个牵引供电系统最为关键的部 件。接触网的几何参数直线影响电气化列车的运行效果，在安全提速和高速运行方面起着 至关重要的作用。当前对接触网的几何参数检测，作为接触网维护和检修的重要参考，主要 有三种方式:接触式网检设备、手持式非接触的网检设备、车载式非接触的网检设备。对于 这三种检测设备，均存在着弊端，其中，接触式网检设备操作繁琐，检测数据因人而异，耗 时，不能适用于平时网检;手持式非接触的网检设备采用的点激光测试技术，在检测过程中 需人工对位，且对位困难，测试速度慢，不能适用于平时网检;而车载式非接触的网检设备 自动化程度高，能够自动采集相关数据，无需人工操，一定程度上可以弥补传统技术的不 足，但其采用的是双目视觉的检测方法，对两个相机的安装要求高，实际工程运用难于达到 高精度测量。
[0003] 由于接触网的参数测量对列车的行驶起着至关重要的作用，而现有的测量技术又 存在诸多不足，因此亟需一种精度高、误差小的测量方法取代现有技术。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对现有技术中的不足，提供一种基于三角测量的接触网几何参 数动态检测方法。
[0005] -种基于三角测量的接触网几何参数动态检测方法，用于车载弓网动态监测系统 或手推式接触网巡检车上，以检测接触网的相关参数，其包括以下步骤：
[0006] (1)，获取图像中接触网的像素坐标xPixel、yPixel以及三角测量装置的角度变化 xAngle、yAngle，基于三角测量的接触网几何参数动态检测方法提供一检测装置，该检测 装置包括线激光器、工业相机及倾角传感器，所述列车和手推巡检车均包括车身部分，所述 线激光器和工业相机装设于车身顶部，线激光器的照射方向垂直于车身本并朝向接触网， 所述工业相机与车身呈一夹角，并且线激光器与工业相机在同一直线上，线激光器的光照 射在接触网形成一亮光区域，线激光器、工业相机及亮光区域呈三角分布，从工业相机所拍 摄的图像获取目标点在图像中的位置，得出接触网的坐标值，倾角传感器获取行驶中的列 车或手推巡检车车身的倾斜角度(xAngle，yAngle);
[0007] (2)，数据处理，将整个测量范围分为N段标定高度段，对每段进行标定，从而使每 段形成一组相机标定参数，将步骤(1)所获取的像素坐标值与每一段的标定参数作比较，获 取该像素坐标所位于标定高度段，再通过该高度段的相机标定参数，得出拉出值、导高值， 即为 xVal、hVal;
[0008] (3)，数据较正，根据计算的xVal和hVal及倾角传感器的参数对数据进行补偿，通 过校正转换，获取实际的拉出值和导高值；
[0009] (4)，坡度计算，计算相邻两接触网定位点的高度差与两定位点距离的比值；
[0010] (5)，实时判断报警，根据步骤（1)、（2)、（3)、（4)所获得的数据的大小判断是否需 要报警提示，当所有的数据均没有超出设定值时，则认定为安全;当其中的一个或一个以上 的数据超出设定值时，系统刚认定存在隐患，进行报警。
[0011]本发明的有益效果在于:采用三角测距原理，算法简单可靠，能够有效的检测接触 网的导高、拉出和坡度、两线间距，且具备很高的测量精度，精度为±1.5mm。在测量过程中， 采用逐段线性标定，则将测试范围分为N段，每段进行精确标定，这样可保证整个量程内的 测量精度，消除较大范围的误差，使得量程在3550-4800处的误差控制在± 1.5mm，量程在 300-1500范围的误差控制在±1_。整个检测装置结构简单，测量数据全面，实用性好，具 有较强的推广意义。
【附图说明】
[0012] 图1为发明基于三角测量的接触网几何参数动态检测方法进行测量时的示意图。
【具体实施方式】
[0013] 为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发 明进行进一步详细说明。
[0014] 如图1所示，本发明提供一种基于三角测量的接触网几何参数动态检测方法，该方 法可用于车载弓网动态监测系统或手推式接触网巡检车上，以检测接触网的相关参数，该 基于三角测量的接触网几何参数动态检测方法包括以下步骤：
[00?5]步骤(1)，获取图像中接触网的像素坐标(xPixel，yPixel)以及角度变化(xAngle， yAngle)，本发明提供一检测装置，该检测装置包括线激光器10、工业相机20、一倾角传感 器、水平位移传感器(图未示）、限界检测仪（图未示），所述列车和手推巡检车均包括车身部 分，所述线激光器和工业相机安装于列车车顶或者手推式接触网检测车的设备安装台，所 述接触网40设在车身上方，接触网40与列车上的受电弓相互配合，进行电力传输以提供动 力。
[0016]所述线激光器10垂直于车顶30或安装台并朝向接触网，线激光器10的照射方向朝 向接触网40,所述工业相机与车顶30或安装台呈一夹角，并且线激光器10与工业相机20在 同一直线上。进行检测时，线激光器10的光照射在接触网40形成一亮光区域，线激光器10、 工业相机20及亮光区域呈三角分布，工业相机20进行连接拍照，倾角传感器对行驶中车身 的倾斜角度进行测量。完成拍照后，对照片进行二值化处理，设定一个基点，建立坐标，获取 接触网在图像中的位置，从而得出目标点的坐标值，如果列车或手推巡检车的车身发生倾 斜或振动，目标点在图像中的位置将发生变化。
[0017] 步骤(2)，数据处理，将整个测量范围分为N段高度段，对每段进行标定，从而使每 段形成一组相机标定参数，将步骤(1)所获取的像素坐标值与每一段的标定参数作比较，判 断所获取的像素坐标值落入到测量范围的哪一段，从而获取该像素坐标所位于标定高度 段，再通过该高度段的相机标定参数，得出拉出值、导高值，即为xVal、hVal。
[0018] 计算时，先简化以下公式
[0019] "'l ~ ~~~ ~
~ ' __' V ~ ' TV
[0020] 再将以上公式进行换算，
[0021]
[0022] 那么，得到以下简式：
[0023]
，
[0024] 将像素坐标值代入对应的标定高度段的测量公式中，其中x、y为像素坐标 (xPixel，yPixel)的取值，测试范围的不同高度段中，k、j、a、b的取值不相同，X'的结果为拉 出值的直接测量结果，X"为导高值的直接测量结果。步骤(3)，数据较正，根据计算的xVal和 hVal及倾角传感器的参数对数据进行补偿：
[0025] hReal=f(hVal,xVal,hlnc,KaH,KbH,xAngle,yAngle)
[0026] xReal=f(hVal,xVal,xlnc,KaX,KbX,xAngle,yAngle)
[0027] 其中，xRea 1、hRea 1为补偿后的拉出值、导高值，xAng 1 e为X方向的角度变化， yAngle为Y方向的角度。高度补偿为hlnc，水平的补偿为xlnc，激光器到固定支点之间的距 离为L，直接测试结果为(xVal，hVal)，高度方向的矫正参数为KaH、KbH，水平方向的矫正参 数为 KaX，KbY。