(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201721418504.0
(22)申请日 2017.10.30
(73)专利权人 北京华开领航科技有限责任公司
地址 102200 北京市昌平区科技园区超前
路甲1号11号楼10层1002室
(72)发明人 刘冶 程轻舟 李云龙
(74)专利代理机构 北京华夏泰和知识产权代理
有限公司 11662
代理人 姚金金
(51)Int.Cl.
G01B 11/00(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型涉及轨道车辆弓网在线监测技
术领域，提供了一种用于弓网在线监测的车底补
偿装置和系统。该装置包括设置在车底的补偿装
源，使用时，光源在钢轨上照射形成包括钢轨纵
向轮廓的结构反射光，图像采集设备从与钢轨成
一定夹角的方向采集该结构反射光的图像，即采
集到大体呈S形的结构反射光，当轨道车辆发生
偏移时，该S形结构反射光会发生相应的缩放变
形，在图像库中出与采集到的结构反射光图像
相匹配的图像，将所述相匹配的图像所对应的横
向偏移量和侧滚偏移量作为弓网在线监测的补
偿数据，本实用新型的补偿数据反馈精度高，速
度快，且不易受到地形等环境因素的影响，稳定
性强，
不易发生故障。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 207649543 U 2018.07.24
C N 207649543
U
1.一种用于弓网在线监测的车底补偿装置，其特征在于，包括设置在车底的补偿装置本体，所述补偿装置本体上设有图像采集设备和光源，所述光源用于在钢轨上照射形成包括所述钢轨的纵向轮廓的结构反射光，所述图像采集设备的视场全部或部分覆盖所述结构反射光，且所述图像采集设备的采集方向与所述钢轨的轴向互成夹角。
2.根据权利要求1所述的用于弓网在线监测的车底补偿装置，其特征在于，所述光源为线光源激光。
3.根据权利要求2所述的用于弓网在线监测的车底补偿装置，其特征在于，所述线光源激光发出的线型激光沿所述钢轨的纵向照射。
4.根据权利要求1所述的用于弓网在线监测的车底补偿装置，其特征在于，所述光源发出的光垂直照射向所述钢轨。
5.根据权利要求1所述的用于弓网在线监测的车底补偿装置，其特征在于，所述补偿装置本体高于轨道车辆的车轴。
6.根据权利要求1所述的用于弓网在线监测的车底补偿装置，其特征在于，所述图像采集设备位于两侧钢轨之间的上方。
7.根据权利要求6所述的用于弓网在线监测的车底补偿装置，其特征在于，所述补偿装置本体上设有两组图像采集设备和光源，两组图像采集设备和光源分别与两侧的钢轨相匹配。
8.一种弓网在线监测系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的用于弓网在线监测的车底补偿装置。
9.根据权利要求8所述的弓网在线监测系统，其特征在于，还包括图像处理装置，所述图像处理装置用于分析和处理弓网图像信息和所述结构反射光图像信息。
权 利 要 求 书1/1页CN 207649543 U
用于弓网在线监测的车底补偿装置和系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及轨道车辆弓网在线监测技术领域，具体涉及一种用于弓网在线监测的车底补偿装置和系统。
背景技术
[0002]传统的弓网在线监测是采用接触网监测车定期对接触网弓网系统进行监测，随着城市钢轨列车的不断普及，对接触网及受电弓安全运行的要求越来越高，因此需要能在列车上实时监测接触网和受电弓运行状态的装置，在列车运行过程中检测和评价弓网的受流性能、通过图像采集的方式对比分析受电弓和接触网的物理形态是否受损，判断接触网上是否有悬挂物，为接触网和受电弓的性能优化提供实际线路试验数据，为运营部门提供维修依据。
[0003]目前高铁、动车等轨道车辆上已配备了一些在线弓网在线监测设备，这些设备设置在轨道车辆的顶部，用于采集受电弓和接触网的图像数据，根据监测数据与历史信息的对比，以及分析计算出的导高、拉出值等几何参数信息，判断受电弓和接触网是否存在异常。
[0004]在监测过程中，由于轨间距略大于车辆的轮间距，且轨道车辆的转向架也具有一定的弹性，因此轨道车辆在运行时，车体会发生微小的横向偏移和侧滚偏移，由此影响车顶对弓网位置的准确判断，导致故障的误报，因此，针对行车过程中车体抖动、偏移对几何参数检测造成的误差进行修正，对弓网几何参数监测的准确性是十分必要的。
[0005]目前针对弓网几何参数测量补偿数据的获取，通常是通过测距仪配合倾角传感器实现，但该种监测车体形态的方式并不准确，且装置复杂，长期使用后准确的下降明显，使用寿命短。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种结构简单、能够为弓网监测提供准确轨道车辆偏移补偿参数的装置。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于弓网在线监测的车底补偿装置，该装置包括设置在车底的补偿装置本体，所述补偿装置本体上设有图像采集设备和光源，所述光源用于在钢轨上照射形成包括所述钢轨的纵向轮廓的结构反射光，所述图像采集设备的视场全部或部分覆盖所述结构反射光，且所述图像采集设备的采集方向与所述钢轨的轴向互成夹角。
[0008]优选的，所述光源为线光源激光。
[0009]优选的，所述线光源激光发出的线型激光沿所述钢轨的纵向照射。
[0010]优选的，所述光源发出的光垂直照射向所述钢轨。
[0011]优选的，所述补偿装置本体高于轨道车辆的车轴。
[0012]优选的，所述图像采集设备位于两侧钢轨之间的上方。
[0013]优选的，所述补偿装置本体上设有两组图像采集设备和光源，两组图像采集设备和光源分别与两侧的钢轨相匹配。
[0014]本实用新型还提供了一种弓网在线监测系统，该系统包括如上所述的用于弓网在线监测的车底补偿装置。
[0015]优选的，该还包括图像处理装置，所述图像处理装置用于分析和处理弓网图像信息和所述结构反射光图像信息。
[0016]本实用新型还提供了一种用于弓网在线监测的车底补偿方法，在钢轨上照射形成包括钢轨纵向轮廓的结构反射光，从与钢轨成一定夹角的方向采集该结构反射光的图像，在图像库中出与采集到的结构反射光图像相匹配的图像，将所述相匹配的图像所对应的轨道车辆偏移量信息和侧滚角度作为弓网在线监测的补偿数据。
[0017]本实用新型提供通过在钢轨上照射形成包括钢轨纵向轮廓的结构反射光，然后从与钢轨成一定夹角的方向采集该结构反射光的图像，由此采集到大体呈S形的结构反射光，随着轨道车辆的偏移，该S形结构反射光会发生相应的变形，在图像库中出与采集到的结构反射光图像相匹配的图像，将所述相匹配的图像所对应的横向偏移量和侧滚偏移量作为弓网在线监测的补偿数据，该补偿数据反馈精度高，速度快，且不易受到地形等环境因素的影响，稳定性强，不易发生故障。
附图说明
[0018]图1是本实用新型实施例的一种弓网在线监测系统的示意图一；
[0019]图2是本实用新型实施例的一种弓网在线监测系统的示意图二。
[0020]图中：
[0021]1、轨道车辆；2、补偿装置本体；21、光源；22、图像采集设备；3、弓网监测模块；4、钢轨；5、吊架。
具体实施方式
[0022]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]结合图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种用于弓网在线监测的车底补偿装置，包括设置在车底的补偿装置本体2，补偿装置本体2通过吊架5安装在轨道车辆1的底部，补偿装置本体2上设有图像采集设备22和光源21，该图像采集设备22可以是可见光图像采集设备或红外图像采集设备，当图像采集设备22为红外图像采集设备时，光源21也应选取红外光光源；光源21斜向下照射在钢轨4上，并在钢轨4上照射形成包括钢轨4的纵向轮廓的结构反射光，也就是说结构反射光中能够体现钢轨4
一侧的外轮廓形状，即大体呈S形；图像采集设备22的视场全部或部分覆盖所述结构反射光，且图像采集设备22的采集方向与钢轨4的轴向互成夹角，因此从图像采集设备22的视角所采集到的结构反射光也大体呈S形，但相较于工字型钢轨4侧部的实际轮廓有所变形。
[0024]本实施例还提供了一种用于弓网在线监测的车底补偿方法，该方法为，在钢轨4上照射形成包括钢轨4纵向轮廓的结构反射光，从与钢轨4成一定夹角的方向采集该结构反射光的图像，在图像库中出与采集到的结构反射光图像相匹配的图像，将相匹配的图像所对应的横向偏移量和侧滚偏移量作为弓网在线监测的补偿数据。
[0025]在监测过程中，当轨道车辆1发生横向偏移时，图像采集设备22与被监测钢轨4之间的距离随之发生变化，图像采集设备22所获取到的S形结构反射光也会发生横向的缩放变形；当轨道车辆1发生侧滚偏移时，图像采集设备22相对于钢轨4的水平距离和竖直距离都会发生变化，因此图像采集设备22所获取到的S形结构反射光也会发生横向和纵向的缩放变形，随着轨道车辆1偏移量的改变，图像采集设备22从不同视角采集该S形结构反射光也会发生不同程度的变形。
[0026]图像采集设备22所采集到的每一种形态的S形结构反射光都能够体现轨道车辆1的一种特定的姿态，进而可以确定出此时对弓网监测的补偿参数，也就是说每种形态的S形结构反射光对应有一组补偿参数，而不同形态的S形结构反射光与相应补偿参数的对应关系的获取与记录可通过三维软件模拟实现，
也可以在轨道车辆1实际运行中获取。由此便可以通过对S形结构反射光的监测与分析为弓网几何参数监测提供补偿数据。
[0027]本实用新型通过图像采集的方式能够直接为弓网几何参数监测反馈关于车体偏移量的补偿数据，反馈精度高，速度快，且不易受到地形等环境因素的影响，稳定性强，不易发生故障；且车底图像的分析与处理可以与车顶的弓网监测模块3共用一个图像处理装置，因此简化了结构，降低了成本，补偿数据对弓网监测数据修正的响应速度更快。
[0028]在一些实施例中，光源21为线光源21激光，激光光源21发出的光线集中，亮度高，由此可以使图像采集设备22采集到钢轨轮廓清晰、识别度高的结构反射光，因此可以准确的获取到当前视角下的S形结构反射光。
[0029]进一步的，线光源21激光发出的线型激光沿钢轨4的纵向照射，且光源21发出的光垂直照射向钢轨4，因此无论补偿装置本体2发生怎样的横向偏移和侧滚偏移，激光光源21在钢轨4上照射形成的结构反射光都能保持竖直的状态，也就是说S形结构反射光本身始终不会发生伸缩和倾斜，这样图像采集设备22所采集到的S形曲线的缩放变化仅取决于图像采集设备22的视角变化，因此可以更准确的反馈出轨道车辆1的横向偏移量和侧滚偏移量，进而大幅提高补偿数据的准确性。
[0030]另外，补偿装置本体2优选高于轨道车辆1的车轴，因此本补偿装置并不会影响轨道车辆1的通过
性能。
[0031]在一些实施例中，图像采集设备22位于两侧钢轨4之间的上方，这样的设置位置不会增加轨道车辆1两侧的轮廓，且图像采集设备22采集的是钢轨4的内侧和顶侧，相较于轨道的外侧，外界光照较弱，因此结构反射光的提取受背景光的影响更低。
[0032]补偿装置本体2上设有两组图像采集设备22和光源21，两组图像采集设备22和光源21分别与两侧的钢轨4相匹配，即每一组图像采集设备22和光源21对应监测一侧钢轨4，通过两组图像采集设备22和光源21可以同步监测两侧的钢轨4，因此在过弯时，由于弯道的轨间距比直道的轨间距要宽，位于弯道内侧的图像采集设备22与该侧轨道的间距会比平时要大，所以若以此反馈相应的补偿参数，则会造成较大的误差，而正由于对两侧钢轨4同步监测，因此通过两组图像采集设备22可以获知此时的轨间距是增大的，也就是获知当前车
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