专利名称：轨道交通弓网工况监测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于轨道交通的检测技术领域，涉及轨道交通的弓网系统的弓网工况监测系统。
背景技术：
目前大部分的轨道交通系统采用的是电力驱动的列车，通常，通过接触网系统形成额定电压/电流的输送条件、再由列车受电弓部件受流到列车的配电系统进行应用，从而为列车运行提供能量。因此，受电弓与接触网之间相互作用，形成了地面固定供电设备与移动车辆应用之间的纽带，并且二者主要地构成了通常所定义的“弓网系统”。弓网系统在形成电气回路的同时，运行中接触网和受电弓必须保持良好的动态连接工况，这样才能使列车能有良好的受流条件。然而，在轨道交通运行中，常常因为受电弓和接触网之间的工作情况出现异常，产生单系统性的故障，严重影响正常运行作业，其中不乏受电弓或接触网系统各自的原因，但更多反映出来的是存在受电弓与接触网的接合点(也即弓网系统的接合点)的工况存在问题。在受流过程中，受电弓和接触网在机械方面和电气方面均密切相关，车辆运行时，相对滑动接触体之间容易出现电火花，是因为在滑动中两个通电的接触体会短时脱开，此时，电流击穿两个接触体之间的空气隙，从而产生拉弧现象。因此，拉弧现象的出现就说明有可能影响正常受流的情况出现，严重的将导致弓网事故的发生，影响列车的正常运行；拉弧事件也是弓网工况的重要表现方面。因此，保证弓网系统的工况良好、减少弓网系统的故障是减少轨道交通运营故障的关键因素之一。并且，随着列车的速度越来越高，受电弓与接触网分离的可能性越大，弓网电弧越容易产生，弓网系统的弓网工况不良所造成的危害也愈来愈严重。这样，对受电弓和接触网之间的运行工况(也即弓网工况)进行`监测显得愈发重要。目前使用的轨道交通弓网工况监测系统，只是简单地使用摄像头配合硬盘录像机，实时记录受电弓与接触网的结合点的工作状态；当列车完成运营回库后，工作人员将记录的视频数据下载到监控工作站，再采取人工方式查看是否有拉弧现象的发生，并判断发生拉弧现象的大概位置，从而为弓网系统的维护等提供依据。这种轨道交通弓网工况监测方式明显地具有以下缺点:第一，由于列车运行的时间较长，记录的视频数据量非常巨大，仅靠人工审阅判断拉弧现象，难度大、花费时间多、操作繁琐、效率极其低下；第二，人工审阅判断拉弧现象主观性强，并且容易导致判断不准确；第三，所有弓网工况的监测工作是在列车运行后完成，并无实时在线监测功能，从而难以及时有效地发现或预测弓网系统的故障，在进行人工审阅出故障苗头之前，在弓网工况较差的情况下，很可能后续运行经过的列车已经因弓网工况不良发生了故障。有鉴于此，有必要提出一种新型的轨道交通弓网监测系统。
发明内容
本发明的目的之一在于，实现弓网工况的自动监测。本发明的又一目的在于，提高弓网工况的监测准确性。本发明的还一目的在于，实现弓网工况的在线监测和及时报警功能。本发明的再一目的在于，实现弓网工况的故障预警功能。为实现以上目的或者其他目的，本发明提供一种轨道交通弓网工况监测系统，用于对一条或多条轨道线路的弓网系统的弓网工况进行监测，该监测系统包括:车载终端，其包括:车载数据采集模块，其用于对弓网系统进行弓网工况信息采集以实现对弓网系统的弓网工况进行监视，并同时用于采集列车行驶综合信息，车载分析报警模块，其用于存储所采集的弓网工况信息和列车行驶综合信息并基于所述弓网工况信息和列车行驶综合信息进行在线分析处理，以判断弓网工况是否异常并在弓网工况被判定为异常时发出报警信息；地面检测中心，其基于来自一个或多个所述车载终端的所述弓网工况信息和列车行驶综合信息对弓网工况进行关联分析处理；以及数据通信网络，其用于实现所述车载终端和地面检测中心之间的信息传输。按照本发明一实施例的轨道交通弓网工况监测系统，其中，所述弓网工况信息包括可见光视频图像和特定频谱图像；所述车载数据采集模块包括:用于采集弓网系统的可见光视频图像的可见光视频图像采集装置；以及用于拍摄弓网系统产生拉弧时的特定频谱图像的特定频谱采集装置。进一步，优选地，所述特定频谱采集装置为紫外图像传感器和/或红外图像传感器。在一实施例中，所述弓网工况情况通过弓网系统上的拉弧所对应的拉弧事件等级来反映。在之前所述实施例的轨道交通弓网工况监测系统中，在所述在线分析处理中，包括步骤:判别对应于每一电弧现象的一帧或多帧帧特定频谱图像所对应的拉弧事件等级；如果拉弧事件等级大于或等于预定级别，则在线发出所述报警信息。进一步，所述报警信息包括对应该拉弧时刻的特定频谱图像帧、对应该拉弧时刻的可见光视频图像帧、和/或对应该拉弧时刻的列车行驶综合信息。进一步，判别所述拉弧事件等级时，至少基于特定频谱图像帧的灰度等级进行划分。进一步，判别所述拉弧事件等级时，至少还基于列车行驶综合信息的弓网系统受流电流数据进行等级划分。优选地，如果所述弓网系统受流电流数据的变化小于预定值，判别所述拉弧事件至不影响列车运行的等级。进一步，其特征在于，所述拉弧事件等级包括以下四个等级:表示平滑的第一级，
表示产生小电弧且不影响列车运行的第二级，表示大电弧但不影响列车运行的第三级，表示大电弧且影响列车运行的第四级；其中，拉弧事件等级大于或等于第三级，则在线发出所述报警信息。按照本发明又一实施例的轨道交通弓网工况监测系统，其中，所述列车行驶综合信息包括至少包括列车速度、弓网系统受流电流数据和列车位置信息。在之前所述任一实施例的轨道交通弓网工况监测系统中，所述车载数据采集模块包括:用于采集弓网系统受流电流数据的感应电流采集装置；和/或列车速度采集装置；其中所述列车位置信息至少根据所述列车速度计算得出。进一步，优选地，所述车载终端还包括无线通信接口模块，该无线通信接口模块可操作地接入所述数据通信网络系统，以至少传输所述弓网工况信息、列车行驶综合信息以及所述在线分析处理所得到数据至所述地面检测中心。进一步，优选地，所述报警信息通过所述数据通信网络进行实时传输，所述弓网工况信息和列车行驶综合信息在所述列车完成预定运行进入车站或车场后进行离线传输。按照本发明再一实施例的轨道交通弓网工况监测系统，其中，所述车载分析报警模块包括:主控制器、存储子模块和分析子模块；其中，所述存储子模块用于存储所述弓网工况信息和列车行驶综合信息，所述分析子模块用于进行所述在线分析处理，所述主控制器至少用于控制发送所述报警信息。按照本发明再又一实施例的轨道交通弓网工况监测系统，其中，所述地面检测中心包括数据存储服务器、关联分析处理计算装置、操作终端和应用系统服务器，所述数据存储服务器、关联分析处理计算装置、操作终端和应用系统服务器之间通过轨道交通线路局域网实现连接。在之前所述任一实施例的轨道交通弓网工况监测系统中，优选地，所述关联分析处理用于对多个不同时刻的反映弓网工况的拉弧事件进行比较分析处理，以准确监测弓网工况并预警弓网工况的故障。在之前所述任一实施例的轨道交通弓网工况监测系统中，所述地面检测中心基于多个车载终端发送过来的所述弓网工况信息、列车行驶综合信息以及所述在线分析处理所得到数据进行所述关联分析处理。在之前所述任一实施例的轨道交通弓网工况监测系统中，优选地，所述地面检测中心还用于确认所述拉弧事件等级。在之前所述任一实施例的轨道交通弓网工况监测系统中，优选地，所述地面检测中心将所述拉弧事件等级进行进一步细分，并进一步判断所述拉弧所对应的细分的拉弧事件等级。在之前所述任一实施例的轨道交通弓网工况监测系统中，优选地，在所述关联分析处理中，所述地面检测中心将拉弧事件与其对应时刻的可见光视频图像帧、对应时刻的受流电流数据进行关联。本发明的技术效果是，通过车载终端可以实现对弓网工况的在线分析处理，并且基本实时地发出报警信息，并可以通过地面检测中心基于许多采集数据进行关联分析处理，可以实现对弓网工况的科学分析处理，并得到影响弓网工况的因素，准确监测弓网工况的同时，还能实现对弓网工况的故障预警；并且，以上弓网工况的分析过程基本可以自动完成，弓网工况监测的自动化程度高，在提高弓网工况监测的效率的同时，可以适当引入人工判断来分析累积的故障案例以修正并提高其准确性。
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图1是按照本发明一实施例的轨道交通弓网工况监测系统的结构示意图。图2是图1所示车载终端的模块结构示意图，图3示意图2实施例的车载终端在列车上的安装示意图。图3是图2实施例的车载终端安装在列车上的示意图。图4是按照本发明一实施例的车载终端的弓网工况监测处理流程示意图。图5是车载终端与地面检测中心之间通过一实施例的无线通信网络进行数据通信传输的示意图。
具体实施例方式下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一部分，旨在提供对本发明的基本了解，目的并不在于确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式
以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行描述。附图中示出了多个部件为本领域普通技术人员提供本发明的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员来说，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。在本文中，“弓网系统”主要是指列车受电弓和接触网，列车受电弓从接触网受流以给列车提供电能。图1所示为按照本发明一实施例的轨道交通弓网工况监测系统的结构示意图。该实施例的轨道交通弓网工况监测系统10可以适用于使用弓网系统的轨道交通中，其目的在于为轨道交通的良好运行提供保障。轨道交通具体地例如可以为地铁、轻轨、电气铁路交通等，还可以为其他按照规定轨道线路行驶的并采用弓网系统提供驱动所需电力的轨道交通。轨道交通弓网工况监测系统10基本地包括列车上的多个车载终端110、无线通信网络130以及地面检测中心150。多个车载终端110可以同时置于一辆列车上，轨道交通弓网工况监测系统10也可以包括同一轨道线路上的多辆列车上分别所对应的多个车载终端110，可以类推地，轨道交通弓网工况监测系统10也可以包括多条轨道线路上的多辆列车上的多个车载终端110。具体而言，车载终端Iio的数量与该监测系统10的地面检测中心150所定义管辖列车运行区域有关，地面检测中心150所定义管辖列车运行区域可以通过设置无线通信网络130来实现。在轨道交通弓网工况监测系统10中的每个车载终端110可以通过无线通信网络130实时地或者非实时地实现与地面检测中心150无线通信。需要理解的是，车载终端110与地面检测中心150的信息传输形式并不限于该实施例的无线通信网络130，其还可以为其他类型的数据通信网络。图2所示为图1所示车载终端的模块结构示意图，图3示意图2实施例的车载终端在列车上的安装示意图。如图1所示车载终端110具有采集、分析、存储和数据通信的功能，具体而言，如图2所示实施例，车载终端110上设置有车载数据采集模块，其包括但不限于可见光图像采集装置111、特定频谱采集装置112、感应电流采集装置113和列车速度采集装置114。其中，可见光图像采集装置111、特定频谱采集装置112为车载的视频记录设备，可以用来进行图像采集；如图3所示，可见光图像采集装置111和特定频谱采集装置112均对准拉弧容易产生的地方(即受电弓和接触网之间的接合点，也即工况作用点，也即作用点)进行弓网工况信息(以下简称为“工况信息”)采集，以对弓网工况进行监视。可见光图像采集装置111可以采集与作用点相关的弓网系统的弓网图像，具体地其可以采用高清摄像机，其摄像头对准受电弓和接触网之间的接合点安装，在列车运行过程中，可以不间断地拍摄，从而实时采集至少包括弓网系统接触点的可见光视频信息。通过可见光图像采集装置111所采集可见光视频信息，可以读出接触网的状况、受电弓的状况、接合点的状态等相关信息，为地面检测中心的关联分析处理提供判断的信息基础。特定频谱采集装置112具体地可以采用特定频谱的高速图像传感器，其用于感知接触点拉弧时产生的电弧现象。根据拉弧时产生的电弧的特点，选用合适的传感器来实现对电弧的准确、清楚地捕捉。需要理解是的是，特定频谱采集装置112仅是电弧现象采集装置中的一具体实施例，本领域技术人员根据电弧现象拍摄采集的要求，可以选择其他类型的电弧现象采集装置，并且，可以根据电弧现象采集装置的技术发展，而更新地选择电弧现象抓取更准确、感知更清楚的采集装置。在优选实例中，特定频谱采集装置112可以采用紫外图像传感器，紫外图像传感器利用拉弧时产生的电弧所发出的紫外线的特性，来拍摄电弧图片，基于该紫外线感光拍摄的图片可以清晰地表征电弧事件图像。在还一优选实施例中，特定频谱采集装置112可以为包括多种不同频谱的多个图像传感器，例如，同时包括紫外图像传感器和红外图像传感器，紫外图像传感器用于捕抓弓网系统的作用点产生拉弧时的紫外图片，红外图像传感器用于捕抓弓网系统的作用点产生拉弧时的红外图片，多个图片的结合应用，可以更清晰地表征拉弧事件，从而获取更准确的工况监测结果。继续如图2和图3所示，可见光图像采集装置111和特定频谱采集装置112具体而言可以通过USB2.0接口连接至车载分析报警模块117，其分别采集的关于弓网系统的工况数据(例如图像数据)可以该接口传输至车载分析报警模块117，进而或在其存储子模块1172中存储，或在其分析子模块1173被实时进行车载端分析处理。在安装可见光图像采集装置111和特定频谱采集装置112时，它们的安装位置、角度等均会影响图像监测的精度，进而影响弓网工况监测的准确性，因此，需要尽可能地将可见光图像采集装置111和特定频谱采集装置112的镜头对准弓网系统的探测目标区域位置来安装，尽可能减少背景区域的不利影响，使目标区域在采集图像中位置和大小相适用，并使在列车在运行过程中获取的图像相对目标区域基本保持一致。另外，车载数据采集模块还可以为可见光图像采集装置111和特定频谱采集装置112的提供辅助装置，例如，为可见光图像采集装置111安装照明光源，在特定频谱采集装置112为红外图像传感器时，还可以为其安装抑制干扰的辅助装置。继续如图2和图3所示，车载数据采集模块还包括感应电流采集装置113和列车速度采集装置114。通常地，在弓网工况不正常导致的拉弧事件中，会导致受流电流的大小发生变化或者波动，在该实施例中，感应电流采集装置113可以用来在列车行驶过程中采集弓网系统受流电流数据，用来判断分析拉弧事件。感应电流采集装置113具体可以但不限于选择使用诸如直流式电流感应器(也称为开环式霍尔电流传感器，其采用霍尔传感器原理)，其具有高精确度、高线性度、高集成度、体积小、结构简单、工作稳定等特点。通过感应电流采集装置113可以得知在电弧事件发生时弓网系统的电流参数变化，为准确分析弓网工况的拉弧事件进一步提供基础数据。列车速度采集装置114可以采集列车运行的速度信息，例如，拉弧事件发生时刻所对应的列车运行速度；进一步需要理解的是，本领域技术人员基于列车定位技术，一般地可以根据运行时间进行、列车所处的列车区段，并基于列车的速度信息，计算得出列车的位置信息，从而准确找出拉弧事件发生时刻所对应的列车位置，也进而可以找出弓网系统的接触网的位置信息。在该实施例中，列车速度采集装置114可以采用速度传感器。需要说明的是，以上所述计算过程(列车位置计算和速度计算)可以在主控制器1174中完成，当然，在其他实施例中，也可以在如图1所示的地面检测中心150的分析处理计算机中计算完成。具体地，感应电流采集装置113和列车速度采集装置114可以通过串行接口连接至车载分析报警模块117。因此，弓网系统受流电流数据、列车速度数据、列车位置信息等均可以在存储子模块1172中存储，为车载分析报警模块117的车载端弓网工况分析处理和地面检测中心150的弓网工况分析处理提供数据基础。需要指出的是，车载终端110中的感应电流采集装置113和列车速度采集装置114等用于采集列车行驶综合信息的设备可以为专用于该弓网工况监测系统而设置，也可以为列车中的其他任何系统中设置的具备该功能的设备，例如，如果列车自身能采集弓网系统受流电流数据、列车速度数据、列车位置信息等列车行驶综合信息，车载分析报警模块117可以直接从列车中获取这些信息(例如，列车速度和列车位置信息可以从列车检测系统或运控系统获得)，用于采集列车行驶综合信息的设备可以理解为集成于列车中。因此，车载终端110中的感应电流采集装置113和列车速度采集装置114设置形式是不是限制性的。需要说明的是，以上示例检测或计算出的弓网系统受流电流数据、列车速度数据、列车位置信息等均属于列车行驶综合信息，计算得出的数据也可以理解为间接采集或检测得出的列车行驶综合信息。列车行驶综合信息的具体种类并不限于以上给出的数据种类，根据准确进行弓网工况分析处理的需要，可以增加列车行驶综合信息所包括的信息种类，相应地，可以增加数据采集设备。因此，车载数据采集模块所包括的采集装置并不限于以上实施例。列车行驶综合信息也不限于本实施例，除图像信息之外的任何能反映弓网工况的相关信息均可以定义为列车行驶综合信息。需要理解的是，车载数据采集模块中的各个装置所采集的数据信息可以通过时间维度的关联性，实现彼此的关联匹配，从而方便地找出拉弧事件发生时刻所对应的图像和列车行驶综合信息。
继续如图2所示，车载分析报警模块117包括电源子模块1171、存储子模块1172、分析子模块1173、主控制器1174。电源子模块1171可以为车载分析报警模块117的各个子模块、以及与车载分析报警模块117所连接的车载终端110中的各装置的运行提供正常供电，其具体可以将列车的110伏直流电源转换为各个子模块或各装置所需要的工作供电。主控制器1174可以对车载数据采集模块中的各个装置所采集的数据信息进行数据转换等处理，使其符合分析子模块1173所需要的数据格式，主控制器1174还可以控制车载数据采集模块(实现数据采集管理)、无线通信接口模块(实现通信管理)等，例如，数据采集的开始、结束，数据的无线发送，报警信息的发送等。具体地，主控制器1174可以为中央处理单
J Li ο采集的图像和列车行驶综合信息可以直接或者被转换格式后存储于存储子模块1172。分析子模块1173在进行车载端分析处理时，从存储子模块1172中调取相关数据，进行分析处理。在一实施例中，以拉弧事件来反映弓网工况，分析子模块1173首先根据电弧图片(特定图谱采集装置所拍摄)分析判断拉弧事件的等级，例如，拉弧事件等级可以但不限于被定义为四级:第一级表示平滑(基本无电弧或电弧很小)，第二级表示产生小电弧，第三级表示大电弧但不影响列车运行，第四级表示大电弧且影响列车运行；根据电弧图片(也即特定频谱图像)的数字信号的灰度等级对应判别电弧事件等级(相应灰度范围值对应相应的拉弧事件等级)，如果判断电弧事件等级为大于或等于第三级，则表示很可能影响列车运行，分析子模块1173发出指令至主控制器1174、使其控制无线通信接口模块发出报警信息(例如报警日志)，从而可以基本实时反映弓网工况，列车司机或者地面工作人员可以获知该报警日志，从而可以采用相应的处理，避免因弓网工况导致列车故障。在其他实施例中，分析子模块1173也可以采用其他图像分析处理技术来判断电弧事件等级以量化地表征弓网工况。在一优选实例中，其中的报警信息中可以包括电弧图片(报警信息基于该电弧图片分析处理得出)、该电弧图片拍摄时刻对应的可见光视频图像、该电弧图片拍摄时刻对应的列车行驶综合信息(例如，弓网系统受流电流数据、列车速度数据、列车位置信息)、和/或拉弧事件等级信息等，因此，相关工作人员不但可以获取报警信号，还可以基于该报警信息进行分析判断，以进一步人工判断该报警，进而决定是否采取相应处理。在还一优选实施例中，分析子模块1173对拉弧事件的等级判断并不限于电弧图片，例如，还可以基于弓网系统(受电弓)的电流数据，在判断是否属于第三级或者第四级时，看弓网系统受流电流数据的变化是否发生大于预定值，如果基本没有发生波动，则不表示不会影响列车运行，属于第三级，如果变化大于预定值，则表示会影响列车运行，属于第四级。当然，在其他实例中，还可以引入其他的采集的数据进行判断分析判断。继续如图2所示，车载终端110的无线通信接口模块可以将车载终端110通信耦合接入无线通信网络130，从而可以实现车载终端110与地面检测中150之间的数据通信传输，例如，可以实时传输报警信息，可以传输图片、列车行驶综合信息等；需要说明的是，以上分析判断过程中，电弧图片被判别出的拉弧事件等级信息也可以一同相应地被传输至地面检测中150。在该实施例中，无线通信网络130可以使用3G无线通信方式和Wifi无线通信方式传输数据，相应地，无线通信接口模块中设置了 3G通信模块115、Wifi通信模块116，其中3G通信模块115用于实现在线实时发送，Wifi通信模块116用于在列车停止运行时的数据离线发送。图4所示为按照本发明一实施例的车载终端的弓网工况监测处理流程示意图。结合图3和图4所示，车载终端上电准备开始进行弓网检测处理；首先，步骤S310，车载终端的系统初始化并自检。进一步，步骤S320，在列车开始运行后，采集图像和列车行驶综合信息。在该实施例中，图像包括可见光视频图像和特定频谱视频图像，列车行驶综合信息包括弓网系统受流电流数据、列车速度数据、列车位置信息等。进一步，步骤S330，存储图像和列车行驶综合信息。采集的数据被传输至车载分析报警模块117，图像和列车行驶综合信息可以在数据采集装置中完成数据格式转换、也可以在主控制器1174中完成数据格式转换，然后再存储在存储子模块1172中。进一步，步骤S340，电弧事件等级初次判别。如之前所述可以基于电弧图片(特定视频图像采集装置所采集)、或者还可以基于弓网系统受流电流数据等其他采集的数据进行电弧等级判别；每个电弧图片所对应的电弧事件等级信息可以相应地进行存储，以备其后过程发送。进一步，步骤S350，判断电弧事件等级是否大于或等于预定等级。如果判断为“是”，则表示弓网工况不正常，很可能导致列车运行故障，因此，进入步骤S360，发送报警信息。如果判断为“否”，直接进入步骤S370。进一步，步骤S370，控制3G通信模块在线发送数据。在该步骤中，可以在线发送报警信息，如以上所述优选实施例，如果报警信息中包括电弧图片(报警信息基于该电弧图片分析处理得出)、该电弧图片拍摄时刻对应的可见光视频图像、该电弧图片拍摄时刻对应的列车行驶综合信息(例如，弓网系统受流电流数据、列车速度数据、列车速度数据、列车位置信息)、和/或拉弧事件等级信息等，在发送数据之前还包括从存储子模块中获取相关数据信息的步骤。在步骤S360判断为“否”的情况下，该步骤发送的数据根据该弓网监测系统需要实时在线发送的采集数据来进行选择性地发送，当然，在选择性地发送过程中，一般地需要考虑3G通信的数据传输速率。以上步骤S320至步骤S370可以在列车运行过程中循环地执行。直至进入步骤S380,判断列车运行是否结束，如果列车运行结束(例如结束某一段线路的运行)，则进入步骤S390，控制Wifi通信模块发送全部数据至地面检测中心150。在该步骤中，列车停靠在指定位置(例如车站或车场)后，车载终端可以主动搜寻与地面检测中心通信所使用的Wifi网络，成功登陆网络后，向地面检测中心发起数据下载请求报文，车载终端所采集的数据或者任何基于采集的数据处理所得到其他数据，均一并下载至地面检测中心150，地面检测中心150基于这些数据进行离线分析。至此，车载终端可以关机，其弓网工况监测处理流程基本结束。图5所示为车载终端与地面检测中心之间通过一实施例的无线通信网络进行数据通信传输的示意图。但是，需要指出的是，无线通信网络130并不限于该实施例的3G通信和Wifi通信方式实现数据传输，其还可以采用其他形式的无线网络，随着无线网络技术的发展，也可以采用新出现的传输速率更快的其他无线通信网络，例如，4G通信网络。并且，需要理解的是，在无线通信网络的传输速率足够快的情况下，在以上步骤S370中即可以增加实时传输的数据容量，甚至可以取消步骤S390。
继续参阅图1，地面检测中心150可以接收到其所管辖的列车对应的车载终端110发送过来的所有与弓网工况相关的数据，地面检测中心150的数据存储服务器可以大量存储这些数据，以备关联分析过程中所使用。地面检测中心150还可以包括一个或多个操作终端、应用系统服务器，尤其是，还包括关联分析处理计算机，在一实施例中，关联分析处理计算机、操作终端、应用系统服务器、数据存储服务器之间可以通过轨道交通线路局域网实现连接。在车载终端的分析是对某一时刻对应的弓网工况进行分析处理，以分析拉弧事件为例，影响拉弧事件的因素很多，因此，对拉弧事件的分析判断也可能存在弓网工况监测的不准确性。并且，上述实施例的车载终端难以实现弓网工况的预警判断。地面检测中心150的关联分析处理计算机可以基于不同车载终端、不同时间所发送过来的数据进行进一步的关联分析处理，以提高弓网工况监测准确性并实现预警弓网工况的故障功能。在进行关联分析处理的过程中，对于同一时刻的拉弧事件，可以将该时刻所对应的电弧图片(特定频谱采集装置采集)、可见光图像帧(可见光视频图像采集装置采集)、列车位置信息、列车速度、弓网系统受流电流数据大小以及车载终端的编号信息等可以一并显示于操作终端，从而便于操作人员进行弓网工况判断处理；关联分析处理的过程中的“关联”特点在于，可以将多个不同时刻的弓网工况进行关联分析比较，例如，可以将不同列车在同一地点的拉弧事件进行关联比较分析，可以将同一列车在不同速度条件下的拉弧事件进行关联比较分析(例如，可以得出在某一轨道位置点速度将至某一特定值后拉弧事件等级下降的规律)，可以将同一列车在不同轨道位置点进行拉弧事件进行关联比较分析，可以将同一列车在不同载客条件或气候条件下在同一轨道位置点的拉弧事件进行关联比较分析，等等。需要理解是，本领域技术人员在以上启示下，可以选择在某些因素相同、某一因素现对变化的情况下，分析比对弓网工况情况，以发现该变化的因素对弓网工况的影响，为弓网工况的监测准确、故障预警判断提供基础。具体地，例如，如果多列列车在同一轨道位置点均发生大于或等于三级的拉弧事件，但是，弓网受流电流均未发生变化，通过关联分析可以判断出该位置点的弓网工况实际上是正常的，其可能是弓网系统自身的设置所导致的，因此，如果车载终端在该轨道位置点发送出报警信息时，可以基本地忽略该报警信息而不进行相应处理。再例如，如果对于多列列车在同一轨道位置点均发生拉弧事件，且电弧图片之外的其他类型数据也均反映该位置处发生拉弧，可以判断该轨道位置点存在弓网工况不良好并存在严重隐患，应该尽快进行维护处理，或者可以判断该轨道位置点的弓网工况在随时间推移而趋于变坏，从而提供预警判断，提前进行弓网维护，避免因弓网工况导致列车运行故障。在进一步的优选实施例中，地面检测中心150的关联分析处理计算机可以对车载终端110的分析子模块1173所判别的拉弧事件等级进行进一步的确认，工作人员如果根据图像信息等判别其拉弧事件等级不同于分析子模块1173所判别的拉弧事件等级时，可以进行修改并存储，从而有利于提高关联分析的准确性。在还一优选实施例中，地面检测中心150的关联分析处理计算机可以对反映弓网工况的拉弧事件进行更为细致的等级划分与判别，例如，将拉弧事件划分5级或5级以上。并且在进行拉弧事件的等级判断过程中，可以引入电弧图片、可见光视频图像帧和/或受电弓的电流数据进行拉弧事件的等级划分判断，从而使反映弓网工况的拉弧事件等级划分更为准确。
进一步需要说明的是，在基于大量历史弓网工况数据进行关联分析处理，可以利用数据挖掘技术形成各种类型的分析和统计报表，帮助人工分析弓网故障形成的潜在因素，定位故障的集中发生区域。这样，为轨道交通的弓网系统在将来可能发生的弓网故障事件，提供较为准确的预警判断，尽可能地降低弓网工况不正常所导致的列车运行故障的发生概率。继续如图1所述，地面检测中心150可以对应一条轨道线路设置一个，也可以对应一个轨道线路的多段分别设置多个，还可以对应多条轨道线路设置多个地面检测中心150。每个地面检测中心150的操作终端可以为多个，从而可以提供给多个车站的管理人员同时应用弓网工况监测信息或者同时分析处理弓网工况。以上例子主要说明了本发明的轨道交通弓网监测系统。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
权利要求
1.一种轨道交通弓网工况监测系统，用于对一条或多条轨道线路的弓网系统的弓网工况进行监测，其特征在于，包括: 车载终端，其包括: 车载数据采集模块，其用于对弓网系统进行弓网工况信息采集以实现对弓网系统的弓网工况进行监视，并同时用于采集列车行驶综合信息； 车载分析报警模块，其用于存储所采集的弓网工况信息和列车行驶综合信息并基于所述弓网工况信息和列车行驶综合信息进行在线分析处理，以判断弓网工况是否异常并在弓网工况被判定为异常时发出报警信息； 地面检测中心，其基于来自一个或多个所述车载终端的所述弓网工况信息和列车行驶综合信息对弓网工况进行关联分析处理；以及 数据通信网络，其用于实现所述车载终端和地面检测中心之间的信息传输。
2.如权利要求1所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述弓网工况信息包括可见光视频图像和特定频谱图像；所述车载数据采集模块包括: 用于采集弓网系统的可见光视频图像的可见光视频图像采集装置；以及 用于拍摄弓网系统产生拉弧时的特定频谱图像的特定频谱采集装置。
3.如权利要求2所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述特定频谱采集装置为紫外图像传感器和/或红外图像传感器。
4.如权利要求2所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述弓网工况情况通过弓网系统上的拉弧所对应的拉弧事件等级来反映。
5.如权利要求4所述的 轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，在所述在线分析处理中，包括步骤: 判别对应于每一电弧现象的一帧或多帧特定频谱图像所对应的拉弧事件等级； 如果拉弧事件等级大于或等于预定级别，则发出所述报警信息。
6.如权利要求5所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述报警信息包括对应该拉弧时刻的特定频谱图像帧、对应该拉弧时刻的可见光视频图像帧、和/或对应该拉弧时刻的列车行驶综合信息。
7.如权利要求5所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，判别所述拉弧事件等级时，至少基于特定频谱图像帧的灰度等级进行划分。
8.如权利要求5或7所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，判别所述拉弧事件等级时，至少还基于列车行驶综合信息的弓网系统受流电流数据进行等级划分。
9.如权利要求8所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，如果所述弓网系统受流电流数据的变化小于预定值，判别所述拉弧事件至不影响列车运行的等级。
10.如权利要求4或5所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述拉弧事件等级包括以下四个等级: 表示平滑的第一级， 表示产生小电弧且不影响列车运行的第二级， 表示大电弧但不影响列车运行的第三级， 表示大电弧且影响列车运行的第四级； 其中，拉弧事件等级大于或等于第三级，则在线发出所述报警信息。
11.如权利要求1或6所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述列车行驶综合信息包括至少包括列车速度、弓网系统受流电流数据和列车位置信息。
12.如权利要求11所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述车载数据采集模块包括: 用于采集弓网系统受流电流数据的感应电流采集装置；和/或 列车速度采集装置； 其中所述列车位置信息至少根据所述列车速度计算得出。
13.如权利要求1所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述车载终端还包括无线通信接口模块，该无线通信接口模块可操作地接入所述数据通信网络系统，以至少传输所述弓网工况信息、列车行驶综合信息以及所述在线分析处理所得到数据至所述地面检测中心。
14.如权利要求13所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述报警信息通过所数据通信网络进行实时传输，所述弓网工况信息和列车行驶综合信息在所述列车完成预定运行进入车站或车场后进行离线传输。
15.如权利要求1所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述车载分析报警模块包括:主控制器、存储子模块和分析子模块；其中，所述存储子模块用于存储所述弓网工况信息和列车行驶综合信息，所述分析子模块用于进行所述在线分析处理，所述主控制器至少用于控制发送所述报警信息。
16.如权利要求1所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述地面检测中心包括数据存储服务器、关联分析处理计算装置、操作终端和应用系统服务器，所述数据存储服务器、关联分析处理计算装置、操作终端和应用系统服务器之间通过轨道交通线路局域网实现连接。
17.如权利要求1所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述关联分析处理用于对多个不同时刻的反映弓网工况的拉弧事件进行比较分析处理，以准确监测弓网工况并预警弓网工况的故障。
18.如权利要求1或16所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述地面检测中心基于多个车载终端发送过来的所述弓网工况信息、列车行驶综合信息以及所述在线分析处理所得到数据进行所述关联分析处理。
19.如权利要求5所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述地面检测中心还用于确认所述拉弧事件等级。
20.如权利要求5或10所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，所述地面检测中心将所述拉弧事件等级进行进一步细分，并进一步判断所述拉弧所对应的细分的拉弧事件等级。
21.如权利要求1所述的轨道交通弓网工况监测系统，其特征在于，在所述关联分析处理中，所述地面检测中心将拉弧事件与其对应时刻的可见光视频图像帧、对应时刻的受流电流数据进行关联。
全文摘要
本发明提供一种轨道交通弓网工况监测系统，属于轨道交通的检测技术领域。该监测系统包括车载终端、地面检测中心、其用于实现车载终端和地面检测中心的信息传输的数据通信网络。车载终端包括车载数据采集模块，其用于对弓网系统进行弓网工况信息采集以实现对弓网系统的弓网工况进行监视，并同时用于采集列车行驶综合信息；还包括车载分析报警模块，其用于存储弓网工况信息和列车行驶综合信息并基于图像和列车行驶综合信息进行在线分析处理，以判断弓网工况是否异常并在弓网工况被判定为异常时发出报警信息。地面检测中心基于来自一个或多个车载终端的所述图像和列车行驶综合信息对弓网工况进行关联分析处理。
文档编号B61C17/00GK103115647SQ201310041079
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者赵乎, 王绍银 申请人:赵乎