车辆在线监测系统在受电弓检测中的应用.doc

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1、摘要以南京地铁1号线车辆的在线检测系统中的受电弓在线监测系统为主要对象，论述其组成结构、工作过程和工作原理。在线检测系统通过图像采集、分析，实时反馈列车受电弓的工作状态;利用图形分析技术，及时发现受电弓故障并立即报警，避免弓网事故的发生。实际使用表明，该系统可以降低受电弓检查的成本，提高受电弓检修的效率，避免受电弓带故障运行，提升运营质量，保证正线的运营安全。关键词车辆;在线监测系统;受电弓;地铁;南京地铁1号线受电弓是地铁车辆普遍采用的一种受流装置，属于列车的关键部件之一，其状态直接影响运营安全。传统的检查方式依赖人

2、工登顶检查，需要在车辆段内专用的台位断电后进行。列车受电弓在线监测系统利用高速图像处理器和传感器，配合图像分析方法，在不影响列车正常运行的前提下实现在线检测受电弓状态。该系统检测效率高，能实时跟踪监测各种反映受电弓主要运行状态和安全性能的特征信息，并对这些信息进行综合分析处理，及时预报影响车辆安全运行的受电弓故障，消除故障隐患。1系统结构及主要功能1．1系统结构南京地铁1号线列车受电弓在线监测系统安装在小行—安德门的下行正线区间。系统总体结构由正线探测设备、网页发布服务器、远程监控服务器3部分构成，包括车轮传感器、高速

3、闪光灯、高速图像处理单元、图像采集工控机、前置信号处理机以及数据管理计算机等部件，其总体结构如图1所示。1．1．1正线探测设备正线探测设备包含受电弓状态检测设备1套、车号识别地面设备1套、分析处理探测站1台。其中，车号识别天线、车轮传感器、图像传感器、高速闪光灯、图像采集设备位于正线轨道探测区，信号处理主控单元、可编程逻辑控制器(PLC)、采集分析设备、车号识别单元位于轨旁探测站内。1．1．2网页发布服务器网页发布服务器位于车辆段内，服务器对探测站通过以太网传输来的数据进行分析，形成数据报表和历史数据库并存储。服务器将

4、数据报表汇总整理后生成数据报表网页，供相关部门通过内部网络访问，实现数据的共享。1．1．3远程监控服务器远程监控服务器位于车辆段检修调度室内，对所有过车数据以及在线监测系统设备的运行状况进行实时监控。如果发生过车数据异常，远程监控服务器以声光报警的形式给予提示，调度可对采集的图片进行最终确认，拟定处理措施。1．2系统功能在线检测系统的主要功能是受电弓的在线监测和检查，实现受电弓碳滑板厚度、磨耗量等参数的在线动态检测及预警。通过图形分析技术，及时发现受电弓部件缺失、倾角偏移等异常情况，实时向调度报警，跟踪受电弓故障，避免

5、引发事故。2系统工作过程在线检测系统采用高速数字图像采集与实时数字图像分析相结合的方式，对受电弓各个部位以及受电弓运行的各种状态进行在线分析检测。列车经过检测区前的探测磁钢时，系统产生触发信号。PLC根据该信号记录的时间、车速以及图像传感器几何位置和检测条件等参数，计算出合适的受电弓拍摄时间，到达指定拍摄时间后PLC输出拍摄指令，图像传感器进行拍摄，同时启动激光位置传感器进行数据采集。在正线接触网上方对称放置的2个摄像头，可分别拍下前、后受电弓的横截面图像。根据检测项目的不同，拍摄方式分为全景和局部2种模式。2．1全景

6、模式全景模式主要针对受电弓偏移度、倾斜度、部件缺失等检测项目。在该模式下拍摄的是受电弓的整体，2个图像采集器会根据拍摄指令，利用对应闪光灯提供的照明，分别拍下列车2个弓前后4幅图像。系统根据这4幅图像对受电弓进行轮廓定位，继而进行受电弓偏移量、倾斜度、部件缺失等分析。2．2局部模式局部模式主要针对受电弓碳滑板磨损、断裂检测项目。在这种模式下，系统拍摄的是近距离的受电弓横截面图，2个图像传感器会根据触发信号分别拍下列车2个受电弓前后共4幅横截面图像，并根据这4幅横截面图像对4条碳滑板单独进行磨损以及断裂分析。2．3受电弓

7、部件缺失检测在线检测系统使用独立的激光位置传感器进行有针对性的识别，以判断受电弓端角部件是否缺失。当列车经过时，位于接触网上方的2个激光位置传感器会对受电弓端角部位进行连续的采集扫描，将得到的反射信号进行数据分析，判断受电弓端角部位是否完整。过车后，工控机通过网络从图像传感器中读出图像，并进行清理缓存等初始化操作，以等待下一次拍摄。系统读取图片后开始进行分析，对受电弓的碳滑块磨耗、碳滑块断裂缺损、偏移量、倾斜度、部件缺失等状态进行分析，并返回结果。3系统分析工作原理3．1图像分割图像分割就是将图像分成各具特性的区域并提

8、取目标的技术和过程，它在图像增强、模式识别、目标跟踪等领域中有广泛的应用，是图像分析的关键步骤。在受电弓的在线监测系统中，图像分割技术以图像采集器拍摄的受电弓图片为基础，经过灰度线性变换等数字图像预处理后，把受电弓实体从复杂多变的背景中分离出来，剔除所有与受电弓实体不相关的图像信息。由于受电弓在线监测系统安装在户外，采集的图像图片