高速铁路接触网支持悬挂装置故障检测算法

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1、高速铁路接触网支持悬挂装置故障检测算法第一章绪论1.1课题研究的背景与意义交通运输与人民的生活息息相关，随着生活质量不断提高，人们对交通工具的快速安全性能要求也越来越高。电气化铁路是交通系统的重要组成部分，它发展的两个主要方向：一个是重载，另一个是高速。目前，我国350km/h客运专线已经发展到了一个新的阶段，这对于铁路相关部门如何提高高速铁路运营的安全性能方面将是一次新的挑战。所以，如何利用现代化的技术和手段进行高效率、智能化的接触网线路自动巡检已经成为当前的一个重要的研究课题。接触网系统架设在铁路沿线，给电力机车输送提供电能，它的线路和相关设备都被安装在室外，而且没有预留备用设备

2、，长期处于机电合一的动态工作状态之下，如果发生故障将导致机车不能正常运行，严重时还可能中断行车功能而造成严重后果[1]。鸟害、污染物和零部件的变形、折断和脱落等故障是导致接触网系统不能正常运行的主要因素，及时找出并分析故障原因，并采取合理措施维修或更换出现异常的接触网零部件是提高接触网的运营可靠性的唯一手段[2]。传统的接触网检测采用人工巡检的方式，具有主观性和易疲劳的缺点，而且需要花费大量的人力物力，因此不能快速有效对异常情况及时处理。伴随着计算机视觉技术的迅速向前发展，高铁接触网线路巡检工作已经在各个方面大量推广使用新型非接触式视觉检测装置来确保运营的安全畅通。京石高铁正线全长2

3、81km，将高速客运专线接触网视觉巡视装置直接放置于机车司机室内，完成全线的图像釆集工作，通过这种方式获取的视频数据量非常大，有时可达到200G左右，如果采用人工判读的工作方式，专业技术人员完成图片分捡一般需要3-7d，而且图像画面中的背景复杂多变，包括支柱全景、天空、地面和树木等，车站前后的分岔路段、错段关节、进出险道和城市路段等图像中就更加繁杂难辨。由于人眼观察力有限且易疲劳，很难快速地对大量视频数据中的每张图像的内容进行综合分析判断并找出发生异常的图片，所以急需一种高效、便捷的图像处理方法解决上述问题，从而判别故障。........1.2国内外研究现状机器视觉系统可以通过机器自

4、动采集图像,并代替人眼快速分析图像中的大量信息对目标做出准确的测量和判断，并报告最终结果。因此,在现代自动化生产过程中,人们将机器视觉系统广泛地用于工业检测、质量控制、医疗领域、安全监视和交通运输等领域[3]。安全监视领域使用机器视觉技术监控复杂场景，从中捕捉各种突发事件，鉴别可疑身份，跟踪目标等。交通运输领域应用机器视觉技术进行行车调度、车辆号牌识别等。电气化高速铁路作为交通运输业的重要组成部分，对于机器视觉的应用也越来越多，如无人变电所的安全监控、设备状态的在线监测和调控等。下面从几个方面探讨机器视觉技术在电气化铁路中的应用。目前，高速铁路电气设备的在线状态监测是通过红外成像装置

5、采集图像并分析其图谱的方法来判断其是否出现异常情况，以便及时采取措施解除故障[4]。如输电线、绝缘子等绝缘性能降低导致的局部过热，断路器、隔离开关等设备触头接触不良造成局部过热、牵引变压器少油引发的局部过热等,均可将各种设备实时的红外图像与正常运行时的红外图像进行比对，如果超出设定的阈值，则判断该设备出现异常，而且可以通过红外图像准确定位故障位置及时进行处理。........第二章接触网结构及其图像基本处理方法的研究高速铁路供电安全检测监测系统中的6个子系统各有侧重，接触网安全巡检装置(C2系统)检测接触网支持悬挂部件状态，主要监测牵引供电设备异常、外部环境(鸟害、污染物、危树)情况

6、等。在查阅大量文献后，本章首先介绍了接触网基本结构，并重点描述了鸟害、异物和吊弦缺损3种异常情况；然后对接触网图像进行预处理，较为详细地比较研究了图像增强、形态学滤波和边缘提取中常用方法的优缺点，最后提出了一套接触网支柱号牌识别系统，成功定位识别出接触网故障准确位置。2.1接触网系统及其特点简介接触网是架设在铁路线路轨道上方的负责给机车供电的线路。图2-1为接触网支持悬挂装置的基本结构图，其中包括基础和支柱、定位装置、接触悬挂装置以及杆号牌等，不同线路的装置类型不相同，视具体情况选择。定位装置由定位器和定位管两部分组合而成，它的作用是可以使得接触悬挂在支柱处交替偏离两钢轨的中心平面，

7、使接触网在轨道上空呈之字型布置。接触悬挂包括接触线、吊弦和承力索等，其功能主要是把电能传输给机车。支持装置由基础、支柱和腕臂等装置组成(如图2-2所示)，其中，腕臂装置包括平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑和承力索座等几部分。支柱和基础的作用是承担负荷并固定接触悬挂的位置。腕臂装置和支柱连接处以及支柱顶部为鸟害易发区，图2-2中红色圈内为鸟害易发区域。.......2.2故障类型介绍接触网鸟害故障最多的时节是春季，反复清除，反复出现，频率很快，而且始终无法彻底解决。