摘要：地铁安全问题一直是人们重点关注的问题，为了确保地铁的安全稳定运行，就要保证地铁输电接触轨状态的良好性。我们可以从输电接触轨状态参数检测方面着手进行，对接触轨发生变形的原因进行研究，从而获取支架检测中的相关数据参数。通过对智能视觉等传感器监测实现对支架状态在线监测的目的，同时在上位机系统中完成对历史数据的实时分析，最终实现故障的离线诊断与在线监测，该测试有着非常理想的效果。
关键词：输电接触轨；支架状态；检测
随着城市化的不断发展人们的生活质量也有了很大的提升，城市发展中交通堵塞问题成为了亟需解决的问题。地铁的出现有效缓解了城市交通堵塞问题，同时还降低了噪音及空气污染带给人们的不便。地铁运行的安全性关乎到人们的生命安全，所以，相关单位务必要加强对地铁运行及相关设施的检测力度。地铁输电接触轨在地铁运行中发挥着关键作用，是主要的供电通道。由于输电接触轨长径比较大，受自身结构、变形、外力干扰等因素影响，在地铁长期运行中会出现严重变形，阻碍集电靴的正常运行，从而造成严重事故。为此，对输电接触轨变形状态的检测志在必行。
通常，检测普遍运用的方法可以分为两种，第一种是人工检测，第二种则是在地铁停止运行后对地铁的走行轨及输电接触轨进行检测。前者需要人工在地铁停运的有限时间内进行输电接触轨的检测，完全凭借人的感觉进行，效率不高且精度不准；而后者则是利用地铁综合检测车对其主要检测相邻走行轨内侧与接触轨受流面水平和垂直方向的距离，实时读取检测数据，但检测数据不记录、不存储，无法实现离线分析和预测。本项目的关键创新点是找到了输电接触轨变形的首要因素，并有针对性地进行检测，该检测功能可独立使用，也可植入地铁综合检测车。本文对支架形态检测原理、方法及实现技术关键点进行论述。
1 系统研究方案设计论述
纵观多数的实际情况可以看出，地铁在实际运行过程中会出现这样那样的故障问题，而引发地铁运行输电接触轨故障问题的主要原因多是由于其支架卡死，导致其纵向调整受到一定的阻碍造成的。由于地铁输电接触轨的伸缩变形导致支架出现变形，当支架变形到一定地步时输电接触轨的受流面中心到走行轨之间的水平距离与受流面到走行轨顶面的垂直距离就会受到影响。支架变形的最初表现是支架左右倾斜，继而导致支架损坏，因此若能在支架变形初期尽早发现问题，对输电接触轨维护具有非常重要的意义。
本文中所提到的这种检测系统实际上在设计过程中是通过利用一台搭载检测传感器的检测车对接触轨的支架状态与受流面垂直面内直线度实施自动故障检测，所检测到的内容为支架垂直度、受流面垂直面内直线度、超差值、故障位置等参数，并可实时记录所有检测点历史数据，可实现离线查询和预测分析。检测车采用电驱动，可在检测车行进过程中实现动态检测，检测臂可伸缩，适合常用地铁走行轨，走行速度可调，最高可达到 15 km/h。第三轨道（下接触式地铁输电接触轨）形态检测装置示意图如图 1 所示。
2 基于视觉传感器的输电接触轨支架状态检测和数据处理
2.1 视觉传感器的选择与图像识别方法
本研究中所涉及到的智能视觉传感器在进行项目测量时会采用到的设定方法多为“形状搜索+”，通过利用重视轮廓信息的模型，即便是有个性差异、姿态变化、干扰重叠及遮掩的环境变化因素，依然能够准确、快速的进行检测（图2）。模型登录：将测量图像的特征部分作为模型登录。模型参数可根据需要变更，以适应不稳定的测量结果或提高处理速度。区域设定：设定要测量的范围，通过限制测量区域，可在短时间内进行正确测量。检测点：指定在测量时想将模型的哪个部分作为坐标检测出。通常将已登录模型的中心位置登录为检测点坐标。基准位置 通常将已登录区域的中心位置登录为基准位置。测量参数：设定测量结果的判定条件。指定相关值、分类方法和标签编号。输出参数：选择输出参数，设定如何处理坐标。
2.2 “输电接触轨”支架图像采集控制
2.2.1 不抖动拍摄“支架”设置
该文中所研究的检测系统其实是一种视觉传感器快速移动，而被拍摄的物体是静止不动的，所以拍摄过程中不抖动既要从机械结构着手处理，还要对传感器工程进行改善。可以通过缩小快门速度，在HDR模式下对亮度值进行降低调整，但是地铁环境较为灰暗，所以要利用亮度补偿模式进行辅助。
2.2.2 触发器输入和拍摄时间
为了可以在恰当的时间和地点实施支架拍摄，必须要保证在支架到达视觉传感器正前方位置前完成瞬间拍摄。视觉传感器一般具有拍摄延迟的功能，设置后会在接收到信号之后才开始拍摄，可以由于检测车的运行速度不稳定，系统要对车体运行速度与延时拍摄的时间做出协调计算，需占用系统 CPU 较多，且运算速度在触发位置和拍摄位置距离较近时可能无法满足需求，故采用机械可调式结构来完成触发和拍摄之间的协调，具体方案是将支架识别传感器与视觉传感器并排安装，距离可调，当支架识别传感器识别到支架有效信号时直接触发视觉传感器对支架进行拍摄。
2.3 图像存储、传输和处理
在对图像数据进行存储时如果采用的是传统形式视觉传感器，那么所能够存储的图像数据少之又少，根本满足不了所有图像保存的需求。该系统中设置的视觉传感器具有多个接口，能够外界存储器，极大地扩展了图像的存储容量，因而可以将测量过程中的所有图像进行保存；另外视觉传感器通过用指令的无协议方式，通过 Ethernet 使用 UDP 通信协议与上位机进行通信，将当前时间、当前的图像显示状态、图像数存入上位机实时和历史数据库。此外，该图像传感器还配有 RGB 模拟视频输出接口，可以实时地将所拍摄的图像信息显示在电脑屏幕上，可以即时地对 NG 图像的信息进行分析。
3 结语
虽然地铁的出现有效缓解了城市交通的压力，但是地铁安全事故问题频繁发生，因此地铁运行的安全成为了人们比较关心的问题。为了保证地铁维护维修管理水平及效率得到提升，需要加大对地铁及各项设施的检测。该文所研究的重点是一种用于检测下接触式地铁输电轨受流面直线度与输电轨“支撑桩”状态的自动检测方法，多用于接触轨变形在成的支撑桩异常或接触轨结合处错位等检测中，突破了人工检测的不足，将检测效率及精确度提升。
参考文献：
[1] 宋君义，王显忠，宋成成，等.接触轨检测轨道手推车：CN104029694[P]，2014.
[2] 李立明.基于图像处理的轨距检测算法研究[D].上海：上海工程技术大学，2012.
论文作者:陈坤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/25
标签：支架论文; 地铁论文; 传感器论文; 图像论文; 视觉论文; 测量论文; 状态论文; 《电力设备》2017年第3期论文;