城市轨道交通弓网一体化检监测装备
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完成单位:中国铁道科学研究院集团有限公司城市轨道交通中心、北京京港地铁有限公司
登记编号:ZSXC-2023-JT-1-011
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
戴源廷、 李明航、李 刚、罗 鑫、张建昭、周于翔、袁万全、尹文泽、刘斐然、田云峰 、宋天浩 、谢嘉伟
1、成果简介
本成果为城轨弓网一体化检监测装备,该设备可对刚性及柔性接触网接触线高度、接触线拉出值、弓网接触压力、硬点、燃弧、弓网温度、接触网电压与电流、接触线磨耗、接触网零部件状态、弓网运行状态等进行动态实时检监测,可全方位、多角度的获取弓网健康状态;该设备结合高清数字成像、光学测量、图像识别、无线传输、高低压隔离等诸多技术,创新性的将弓网检测、巡检等诸多设备融为一体,具有高度集成化、小型化、数字化的特点,可搭载在运营电客车上;该设备可实现对多源异构检测数据的实时存储、分析、展示,能够对弓网关键病害、接触网零部件异常等进行实时告警与输出。成果已应用近两年,为城轨运营单位预防与解决弓网病害提供了数据支撑。
2、主要创新点
一、研发了适应刚性、柔性接触网的接触网动态参数检测技术
团队基于结构光测量原理,结合机器学习、质心跟踪、综合补偿等技术,攻克了接触悬挂结构变化大、背景变化剧烈、检测精度要求高等技术难题,研发了能自动适应刚性和柔性接触网的接触网几何参数连续检测技术;基于无线mesh技术,构成一个通信频率为5G的高频无线WLAN网络,确保在高电压、大电流、强磁场的恶劣环境中,高压侧数据安全、稳定地传输到车内的接收设备;采用超低损耗导磁材料、耐高温导线、环氧树脂浇筑等技术,创新研制了高压供电隔离变压器,实现向高压侧检测设备安全可靠供电,支持全天候检测要求。
二、研发了兼顾刚性与柔性接触网的接触网零部件缺陷识别技术
团队结合接触网零部件种类众多且结构复杂的特点,通过合理设置相机空间位置,采用高清数字成像、光学测量、图像识别融合技术,实现了不同类型定位点自动识别、多采集相机同步触发以及接触网零部件全覆盖高清成像;采用数字图像滤波技术、图像几何失真校正技术、边缘增强等技术,结合模板匹配与机器学习算法,实现了对刚性与柔性接触网缺陷的准确实时识别。
三、实现了弓网检测设备一体化集成
针对既有检测设备占用空间大、数量多、功率高等问题,团队创新研发了CompactPCI车载工控机、基于嵌入式硬件架构的高集成处理板、嵌入式实时多任务系统等,取代大型工控机实现对检测数据的实时处理,设备数量、体积、功率均大幅缩减;为打通弓网检测与接触网巡检设备之间的数据壁垒,实现对弓网系统全方位、多角度综合分析,基于多源异构数据融合技术,研发了高度集成的数据处理软件,可实现对检测数据的实时存储、分析、展示,能够对弓网关键病害、接触网零部件异常等进行实时告警与输出。