论文摘要
机车高速运行时,接触导线在受电弓上做快速滑行,如果导线位置偏差过大,极易造成供电网事故。为了保证线路通畅及机车的正常运行,需确保接触网处于安全状态,其中接触网几何参数对于接触网的状态至关重要,需要经常进行检测。传统检测方法,需将传感器安装于受电弓上,通过接触导线与传感器接触进行接触网几何参数的检测,由于高速铁路接触网在动态特性上的技术要求远远高于常速铁路接触网,如果将传统检测方法应用于高速铁路接触网检测,就会影响受电弓跟随性、减少检测受电弓和实际受电弓相似性,从而导致接触网测试参数误差变大,因此迫切需要采用新方法、新思路不断研究高速铁路接触网在线检测技术。本文在跟踪国内外接触网动态检测技术发展态势、充分考虑我国高速铁路接触网动态检测特点的基础上,设计了基于图像处理技术的高速铁路接触网动态检测系统。本系统采用安装于机车顶部的Onuris线阵列高速摄像机,对接触网进行摄影测量,利用三角测量原理、图像处理技术,实现接触网几何参数非接触式实时检测。针对本检测系统采样频率高,当前帧图像采样点较其前后相邻帧图像采样点在空间上距离相差较小,当前帧图像与前后帧图像灰度值相关性较大的特点,本文首先对当前帧图像与其前后相邻帧图像实行微分运算,消除背景不均匀的影响;其次对图像进行均衡化处理,丰富图像信息,改善了图像的对比度;接着采用Otsu算法确定图像分割阈值,实现灰度图像初次分割,采用区域分割法,消除图像中零碎干扰目标;最后对二值图像进行形态学闭运算,实现接触线目标图像域的连通。根据接触线的布置特点,文中建立了接触线目标预测与跟踪算法的数学模型,再一次消除干扰目标的影响,实现了接触网几何参数的计算。结合机车运行和检测系统自身特点,文中分析了系统存在误差的原因,并提出了相应的补偿方法。文中详细阐述了检测系统的硬件架构,和软件整体设计方案,经调试运行,证明了系统设计的合理性与可行性。