【正文】 相當(dāng)高的水平。在這樣的速度下 ,保持良好的接觸是具有挑戰(zhàn)性的問題?；阼F路維護(hù)規(guī)劃的道路異常檢測技術(shù)對早期的鐵路進(jìn)行檢測 ,脫軌事故是可以避免的。 受電弓和架空線是電氣化列車采集電流信號(hào)的兩個(gè)基本組成部分。 受電弓和架空線之間的磨損將導(dǎo)致災(zāi)難性故障的發(fā)生。以下是受電弓電弧故障發(fā)生的原因。 在鐵路系統(tǒng)中 ,通過人工檢查受電弓的損害。在該檢查中 ,機(jī)車也應(yīng)被檢查。因?yàn)槔速M(fèi)時(shí)間和成本 ,這個(gè)方法是不可取的。受電弓電弧故障是電氣化鐵路系統(tǒng)最常見的一種故障。電弧故障通常發(fā)生在高速、超負(fù)荷、冷天的情況下。在大多數(shù)情況下 ,受電弓和接觸網(wǎng)系統(tǒng)之間滑動(dòng)接觸。受電弓外側(cè)吸引一個(gè)之字形的架空線。然而 ,發(fā)生故障時(shí)受電弓與架空線多點(diǎn)接觸。在正常情況下 ,接觸面與受電弓之間有一層水膜。在冬季 ,水膜被凍結(jié)使得兩組件之間的滑動(dòng)更加困難。 基于接觸式機(jī) 械傳感器測量和檢驗(yàn)鐵路和道路的技術(shù)已應(yīng)用于鐵路行業(yè)。 通過使用光纖的應(yīng)變傳感器監(jiān)測受電弓和接觸網(wǎng)系統(tǒng)之間的 應(yīng) 力 。通過開發(fā)的系統(tǒng)來檢測靜態(tài)和動(dòng)態(tài)應(yīng)力。隨著新技術(shù)的發(fā)展 ,鐵路測量系統(tǒng)將采用非接觸式測量技術(shù)。利用紅外線攝像頭分析受電弓和架空線系統(tǒng)。這種方法是用來檢測過熱的受電弓、連續(xù)電弧和不正常接觸線的位置。為了有效的測量接觸線的磨損 ,提出 了 一個(gè)新的基于多攝像頭的光學(xué)檢測系統(tǒng) 。不同的攝像頭被安裝在機(jī)車和架空線頂部的不同位置，從不同角度進(jìn)行外觀檢驗(yàn)。采用邊緣檢測算法檢測受電弓滑板的磨耗。應(yīng)用離散波變換和霍夫變換的方法 提取相關(guān)受電弓滑板的磨損特征的影像。用五種邊緣檢測算法評估受電弓脫線圖像。結(jié)果表明 ,邊緣檢測算法比其他算法得出的結(jié)果更好。受電弓和架空線之間的接觸性能影響集電的性能?；谝环N圖像處理方法 ,提出了監(jiān)測接觸性能。近年來 ,鐵路系統(tǒng)使用了更多的與非接觸式有關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測。然而 ,開發(fā)系統(tǒng)只適合于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。 7 本文提出了一種新的方法來監(jiān)視受電弓和接觸網(wǎng)系之間的接觸。該方法從視頻中提取每一步的一幀，然后用邊緣檢測算法從圖像幀中提取目標(biāo)邊緣。從邊緣圖像中確定架空線的位置。用這個(gè)位置來檢測受電弓和架空線之間的應(yīng)力。用兩個(gè)統(tǒng)計(jì)參 數(shù)和檢測到的異常位置來分析從接觸線上所獲得的信號(hào)。 受電弓和架空電線 之間的 滑動(dòng)接觸 電氣化列車頂部上受電弓和接觸線的之間接觸 ,可以采集架空供電導(dǎo)體中的電流。接觸線連接在固定的空間變電站。 用承力索連接導(dǎo)線。接觸線的連續(xù)性對電氣性能有很重要的影響。保持接觸的方法之一是增大向上的力。然而 ,它增加了架空線的共振影響，這會(huì)造成接觸線磨損。當(dāng)接觸面發(fā)生分離 ,列車的供電會(huì)被中斷。接觸分離時(shí)，還會(huì)使接觸線和受電弓之間產(chǎn)生電弧。高速列車的集電是基于良好的接觸性能。在直線行駛時(shí) ,接觸線稍微移向受電弓向左或向右的角落。 接觸線 應(yīng)用于受電弓不同的點(diǎn)的一種印象。這種系統(tǒng)里受電弓的壽命得到延長。受電弓和架空線之間的滑動(dòng)接觸由三層組成。這些層是銅線層、有機(jī)層和水膜。 傳導(dǎo)機(jī)制是通過水膜實(shí)現(xiàn)的。兩個(gè)電極之間的間隙應(yīng)該保持不變。然而 ,水膜在冬天會(huì)被凍結(jié)滑動(dòng)接觸可能會(huì)延伸。 滑動(dòng)接觸受天氣條件的影響。嚴(yán)酷的冬季條件影響受電弓的受力 ,這會(huì)產(chǎn)生電弧。然后 ,對接觸線和受電弓產(chǎn)生損害。 接觸網(wǎng)受電弓系統(tǒng) 接觸故障 的 診斷方法 使用相機(jī) 拍攝自動(dòng)測量的接觸帶 的圖像。 其主要任務(wù)是監(jiān)測連續(xù)的視頻幀和檢測異常條件。使用 精確的 邊緣檢測算法，分析得到的圖像 。 提取受電弓 系統(tǒng)邊緣 的 所有幀。從提取的邊緣圖像，確定每幀聯(lián)絡(luò)線的位置。這根電線的 y軸連續(xù)變化。每一幀 都 保存這種變化。接觸線的所有位置的視頻被保存為一個(gè)信號(hào)，然后通過使用參數(shù)統(tǒng)計(jì)這個(gè)被檢測到的異常 的 信號(hào)。因此，監(jiān)測過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 第一步是提取邊緣視頻中的每個(gè)幀。之后，檢測到接觸導(dǎo)線的 y位置，并添加到 YS陣列 中 。當(dāng)所有的幀被讀取時(shí)，該算法將產(chǎn)生 y軸的位置陣列。接觸線信號(hào) （ YS） 中提取的是偏度和峰度 的 特點(diǎn)。它們可以代表各個(gè)窗口 所 計(jì)算的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。 邊緣圖像像素亮度 的 突然變化。因此，邊緣界限的特點(diǎn) 是 圖像中必須處理的一 個(gè)重要課題。一般包括三個(gè)步驟：濾波，推導(dǎo)，和邊緣檢測的邊緣檢測算法。在過濾階段，對圖像進(jìn)行濾波去除噪聲。在推導(dǎo)階段，通過邊緣區(qū)域中密度的變化增亮邊緣區(qū)域的圖像 。 在最后階段，確定邊緣的圖像。 用 已知的 精確的 算法， 能夠 獲得最佳的邊緣檢測算法。在第一步驟中使用 精確的 算法消除平滑高斯濾波器圖像 的 噪聲。在接下來的步驟中，這些區(qū)域的跟蹤算法，不是在 8 最大 限度的 抑制任何像素。在滯后步驟中，沒有抑制的跟蹤剩余的像素。在此步驟中，使用兩個(gè)閾值。如果第二閾值小于幅度 ，則 為邊緣幅度。 X和 Y表示的圖像的坐標(biāo)， σ是標(biāo)準(zhǔn)偏差。 Gn和 n分別表示 G的方向和一階導(dǎo)數(shù) ，單位用可來表示。 該算法的第一個(gè)步驟是應(yīng)用 精確的 算 法分析 受電弓的每一幀的視頻。 檢測到接觸線的位置后得到邊緣圖像。對于所得到的位置 的 每一幀 數(shù)據(jù)被 添加到一個(gè)數(shù)組 中 。這個(gè)陣列被用于檢測接觸線和受電弓之間的障礙。 該算法將 得到 當(dāng)前幀的邊緣圖像， 并 發(fā)現(xiàn)接觸線 y軸的位置。該算法從所述接觸線第一像素的當(dāng)前幀中開始搜索。如果算法檢測 到 候選像素，檢查接觸線的方法是否檢測的到接觸線 的 像素。當(dāng)接觸線的位置被發(fā)現(xiàn)，該算法將被終止。對于檢測到的接觸線的位置 的 每幀視頻， 將其 保存到一個(gè)數(shù)組中。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 該算 法 被 應(yīng)用到一個(gè)真正的受電弓的視頻 中 。從屋頂機(jī)車受電弓 到 受電弓系統(tǒng) 的 所有圖像的視頻 被 保存為一個(gè)確定的時(shí)間。該算法將當(dāng)前相機(jī)拍攝的幀 進(jìn)行 掃描，以便找到接觸線的位置。 在我們的實(shí)驗(yàn)中，被選中的視頻的大小為 240320的 穩(wěn)定 條件。 在 受電弓的視頻 中沒有任何電弧 能在 一個(gè) 穩(wěn)定 的條件下保存時(shí)間 23秒。在圖中給出 在 一個(gè) 穩(wěn)定 的條件 下 ，它們邊緣的原始幀 。 給出了三個(gè)幀 的 邊緣圖像的像素圖的縮放視頻。曲曲折折 的 接觸線，在受電弓系統(tǒng)的命令 下保持 一個(gè) 正常 的狀態(tài)。得到的信號(hào)是正?；?的 歸 Z得分。這項(xiàng)技術(shù)中心 是 原始信號(hào) 的 零均值和單位尺度的 標(biāo)準(zhǔn)差。 如該圖所示，受電弓在接觸導(dǎo)線 Z字形均衡的運(yùn)動(dòng)。 從 相機(jī)的角度來看，接觸線的位置 的 圖像或幀分辨率不影響該算法的性能。使用此功能的規(guī)范化技術(shù)。 提供 故障條件下的視頻的大小選擇小 270x480。在圖中給出 了 故障的條件下的原始幀和它們的邊緣。 在故障狀態(tài)下，繪制 的 受電弓在接觸線 的 部分 圖像 比其 它 部分的曲 線 多。受電弓的大部分和接觸線 發(fā)生接觸會(huì)導(dǎo)致接觸線和受電弓之間 產(chǎn)生 電弧。圖中給出 了 ，故障的條件下接觸線的 y軸的位置 。 如該圖所示 情況為 接觸線的運(yùn)動(dòng)障礙。接觸導(dǎo)線 Z字形的底部 比其它部分 吸引的圖像的像素 更多 。這種 故障 的 分析， 是 通過使用兩個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù) 來實(shí)現(xiàn)的 。每個(gè)電機(jī)條件下的 參數(shù) 都 列 在 表 中 。 結(jié)論 本文提出了用一種新的方法來 監(jiān)測接觸網(wǎng)受電弓系統(tǒng) 。提出了用一個(gè)簡單的圖像采集系統(tǒng)和基于圖像處理的技術(shù)來檢測電弧故障。選擇邊緣檢測法來處理受電弓脫線邊緣的檢測圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了用檢測接觸線位置的方法來檢測電弧故障位置的方法是有 9 效的。在文學(xué)作品中 ,基于受電弓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測的處理圖像只是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中執(zhí)行的。然而 ,該方法可以應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)中。該方法的實(shí)現(xiàn)不僅成本低而且它可以設(shè)置一個(gè)真正的系統(tǒng)。 接觸線的監(jiān)控系統(tǒng)和受電弓 的 主動(dòng)控制系統(tǒng)帶來了以下 貢獻(xiàn)： ?高速列車鐵路線鐵路測量和常規(guī)檢查的發(fā)展， ?具有測量精度高 和 抗環(huán)境條件 的 實(shí)時(shí)故障診斷 系統(tǒng) ， ?測量系統(tǒng)低成本， ?增加鐵路的安全性和舒適度。