用于檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法和裝置制造方法及圖紙

根據本發明專利技術的一實施例的基于受電弓檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，包括如下步驟：確定受電弓模板；將受電弓模板和用相機獲得的輸入圖像進行比較以檢測受電弓；以及基于通過輸入圖像的各幀和受電弓模板的比較而檢測出的受電弓位置變化來檢測受電弓的振動信息。

Method and device for detecting vibration information of electric railway vehicles

According to the method of vibration information of pantograph detection of electric railway vehicle based on one embodiment of the invention, which comprises the following steps: determining the pantograph template; compared to detect pantograph input image of pantograph template and acquired with the camera; and each frame through the input image and based on the pantograph template and detect the pantograph position change to detect the vibration information of the pantograph.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法和裝置
本專利技術涉及用于基于受電弓檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法和裝置。
技術介紹
通常，受電弓是電動鐵道車輛的核心設備，其與接觸線接觸以向車輛提供電能。受電弓在行駛中與供給電能的接觸線機械接觸，因而產生磨損和振動，在不接觸時產生電能被放電的電弧放電現象。尤其是，異常振動由諸如受電弓異常或超速、線路異常等各種原因引起，導致受電弓和接觸線不接觸，從而產生電弧放電現象。此外，異常振動會使接觸線疲勞，由此導致與接觸線路相關聯的部件疲勞，從而造成接觸線路及相關部件的損壞。接觸線是用于向鐵道車體穩定地供電的設施，需要檢測由車輛或外部因素引起的接觸線的變型和破損以根據電動鐵道設施的規定維持最佳狀態。接觸線與軌道中心面的水平距離稱為拉出值，若接觸線的拉出值太大，則集電裝置從接觸線脫離，從而引起事故。因此，接觸線的拉出值被規定以具有一定限制，通常接觸線的拉出值要求與垂直于軌道的中心面相距250mm以內。通常，即使在接觸線是直線的情況下，為了使受電弓的磨損均勻，需要集電裝置分散在有效面上而進行集電，因此針對該設施設置與軌道中心的左右拉出值。這種接觸線由與電動車輛直接接觸的接觸線和支撐該接觸線的支撐件、輸電線和回線等構成。接觸線為向電動車輛供給電力的部分，在其上總是有高壓電流流動，因此其性能必須優異。表示在電動鐵道上列車和接觸線之間的接觸點的對齊狀態的動態拉出值作為能夠判斷列車是否被穩定地供給電流的基準之一，是用于判斷列車的安全性能的重要基準之一。作為與此相關聯的現有技術文獻，韓國專利公開第2014-0111712號(受電弓測量方法和受電弓測量裝置)公開了從線傳感器獲取設置在受電弓上的標記的圖像，從所獲取的圖像生成施工圖像，通過圖像處理測量受電弓的位置，以估算接觸線的高度位置的方法。然而，現有的基于圖像處理的受電弓測量方法僅使用激光傳感器測量受電弓的位置，因此無法獲得接觸線的動態拉出值。而且，作為感測異常振動的現有方法，一種是將加速度計等用于感測振動的傳感器附著到受電弓上并使其絕緣，通過傳感器進行測量來檢測受電弓的振動的方法。然而，由于受電弓向車輛輸送電能，因此始終帶著高電壓、大電流，因此難以安裝用于振動感測的傳感器。此外，作為檢測受電弓和接觸線的接觸位置的方法，一種是以能夠檢測受電弓和接觸線的接觸位置的方式將錄像機安裝在車輛上部以用肉眼進行確認的方法。然而，由于是用肉眼判斷，因此，難以推導出準確的定量值。關于該監測受電弓和接觸線的接觸狀態的方法，作為現有技術文獻的韓國授權專利第1058179號(專利技術名稱：受電弓缺陷監測系統)公開了將在通過相機獲得的圖像中去除噪聲而得的受電弓的當前圖像與基準圖像比較以判斷是否有缺陷的技術。此外，作為現有技術文獻的日本授權專利第5534058號(專利技術名稱：磨損測量裝置及其方法)公開了考慮受電弓的傾斜角度而能夠獲得接觸線的磨損測量值的磨損測量裝置及其方法。
技術實現思路
技術問題為了解決上述問題，本專利技術旨在提供使用能夠獲取連續圖像的一般相機在不受亮度條件影響的情況下檢測受電弓的位置和接觸線的位置以提高動態拉出值測量準確度的方法。此外，本專利技術的目的在于提供將所拍攝的圖像與受電弓模板進行比較以檢測受電弓，且利用圖像處理技術檢測電動鐵道車輛的受電弓振動的方法和裝置。然而，本專利技術的實施例想要實現的技術問題并不限于上述技術問題，還可以存在其他技術問題。技術方案為了實現上述技術問題，根據本專利技術的一實施例的基于受電弓檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法包括如下步驟：確定受電弓模板；將受電弓模板和用相機獲得的輸入圖像進行比較以檢測受電弓；以及基于通過輸入圖像的各幀和受電弓模板的比較而檢測出的受電弓位置變化來檢測受電弓的振動信息。此外，根據本專利技術的一實施例的基于受電弓檢測電動鐵道車輛的振動信息的裝置包括：通信模塊，其接收受電弓的拍攝圖像；存儲器，其存儲受電弓的振動檢測程序；以及處理器，其執行受電弓的振動檢測程序，處理器執行程序以確定受電弓模板，將受電弓模板與用相機獲得的輸入圖像進行比較以檢測受電弓，且基于通過輸入圖像的各幀和受電弓模板的比較而檢測出的受電弓位置變化來檢測受電弓的振動信息。有益效果根據上述本專利技術的技術方案中的任一者，具有準確地檢測動態拉出值而不需要均勻地調整圖像的亮度的另外的照明裝置的優點。此外，具有利用用于縮小受電弓的檢測區域的標記以減小計算量的優點。此外，在本專利技術的一實施例的情況下，通過在現有的視頻監測方法中使用圖像處理技術檢測受電弓振動，能夠降低附加設備安裝成本，因此具有非常高的經濟可行性。而且，在本專利技術的一實施例的情況下，根據固有頻率，受電弓的滑板異常、線路異常或由接觸線的張力變化引起的異常等不同，因此可以判定電動鐵道車輛行駛期間的異常原因，且在行駛后根據需要可容易地檢查可疑部分。附圖說明圖1a是根據本專利技術的第一實施例的不受亮度變化影響的接觸線動態拉出值檢測方法的框圖。圖1b是示出構成圖1a中的步驟S10的詳細步驟的框圖。圖2是根據本專利技術的第一實施例的接觸線動態拉出值檢測裝置。圖3是示出根據本專利技術的第一實施例的計算特征向量的過程和以特征向量為基準將基準圖像分為不同類別的步驟。圖4是根據本專利技術的第一實施例的被分為不同類別的基準圖像的示意圖。圖5是根據本專利技術的第一實施例的更新所劃分的類別并進行重置的過程的示意圖。圖6示出根據本專利技術的第一實施例的所獲得的特征向量按各類別不同的情況。圖7是根據本專利技術的第一實施例的檢測部從受電弓模板檢測受電弓的示意圖。圖8是根據本專利技術的第一實施例的通過融合霍夫變換和二值化來檢測接觸線的狀況。圖9a示出根據本專利技術的第一實施例的正確地檢測出的受電弓圖像。圖9b示出根據本專利技術的第一實施例的不正確地檢測出的受電弓圖像。圖10a示出根據本專利技術的第一實施例的利用附著標記檢測接觸面和中心點的過程。圖10b示出根據本專利技術的第一實施例的附著標記。圖11是根據本專利技術的第二實施例的電動鐵道車輛的受電弓的振動檢測裝置的結構圖。圖12是用于說明根據本專利技術的第二實施例的按各圖像幀檢測受電弓的方法的圖。圖13是用于說明根據本專利技術的第二實施例的在檢測出的受電弓中測量水平線和滑板之間的角度的方法的圖。圖14是用于說明根據本專利技術的第二實施例的基于角度計算受電弓的振動頻率的方法的圖。圖15a和圖15b是用于說明根據本專利技術的第二實施例的基于角度大小計算受電弓的振動強度的方法的圖。圖16是用于說明根據本專利技術的第二實施例的測量水平線和滑板的左側位移和右側位移的方法的圖。圖17是用于說明根據本專利技術的第二實施例的基于左側位移和右側位移的平均值計算頻率的方法的圖。圖18是用于說明根據本專利技術的第二實施例的電動鐵道車輛的受電弓的振動檢測方法的流程圖。具體實施方式以下，參照附圖對本專利技術的實施例進行詳細說明以使本領域的普通技術人員能夠容易地實施。然而，本專利技術可以以各種不同的形式實現，并不限于在本文中描述的實施例。而且，為清楚地說明本專利技術在附圖中省略與說明無關的部分，在整個說明書中針對相似的部分賦予相似的附圖標記。在整個說明書中，當某一部分“連接”至另一部分時，不僅包括“直接連接”的情況，還包括在其間插入其他元件而“電連接”的情況。此外，當某一部分“包括”某一構成要素時指的是，在沒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，包括如下步驟：確定受電弓模板；將所述受電弓模板和用相機獲得的輸入圖像進行比較以檢測受電弓；以及基于通過所述輸入圖像的各幀和所述受電弓模板的比較而檢測出的受電弓位置變化來檢測所述受電弓的振動信息。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2015.06.15 KR 10-2015-0084395;2016.01.20 KR 10-2011.一種檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，包括如下步驟：確定受電弓模板；將所述受電弓模板和用相機獲得的輸入圖像進行比較以檢測受電弓；以及基于通過所述輸入圖像的各幀和所述受電弓模板的比較而檢測出的受電弓位置變化來檢測所述受電弓的振動信息。2.根據權利要求1所述的檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，其中，確定所述受電弓模板的步驟包括如下步驟：在不同的亮度條件下獲得基準圖像并與所述亮度條件匹配以設置所述基準圖像；以及在所設置的基準圖像中確定出表示待與所述輸入圖像比較以進行對比的基準圖像的受電弓模板，檢測所述受電弓的步驟包括以下步驟：從所述受電弓模板檢測所述受電弓和所述接觸線，檢測所述受電弓的振動信息的步驟包括如下步驟：計算所述接觸線和所述受電弓的動態拉出值。3.根據權利要求2所述的檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，其中，設置所述基準圖像的步驟包括如下步驟：按諸如正常情況、背景干擾情況、電弧放電情況、隧道情況的不同類別分別收集所述基準圖像。4.根據權利要求3所述的檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，包括：在由于所述輸入圖像的差異而需要更新所述類別的情況下，將所述輸入圖像的受電弓區域和類別的平均亮度進行比較以對作為檢測所述輸入圖像中的受電弓的基準的受電弓模板進行重置。5.根據權利要求2-4中任一項所述的檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，其中，確定所述受電弓模板的步驟包括如下步驟：將所述輸入圖像的各區域的亮度、方差、相關性特征數值化以計算所述輸入圖像的特征向量；以及將所述輸入圖像的特征向量和所述受電弓模板的特征向量進行比較以找到與所述輸入圖像的特征向量相同或最相似的所述受電弓模板的特征向量，以確定目標類別和目標受電弓模板。6.根據權利要求2-4中任一項所述的檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，其中，檢測所述受電弓和所述接觸線的步驟包括如下步驟，以檢測所述接觸線：同時進行圖像的二值化和霍夫變換以對所述輸入圖像進行數字化；以及設置所述接觸線的亮度、高度、寬度、面積和角度并將經所述二值化的值與所述受電弓模板進行比較。7.根據權利要求6所述的檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，其中，在檢測所述受電弓和所述接觸線的步驟中，使用提取所述輸入圖像的亮度值以與所述受電弓模板進行比較的模板匹配技術，以檢測所述受電弓。8.根據權利要求2-4中任一項所述的檢測電動鐵道車輛的振動信息的方法，其中，計算所述動態拉出值的步驟包括如下步驟：檢測與所述接觸線和所述受電弓產生接觸的水平面相對應的接觸面；從所述接觸面檢測所述受電弓的中心點；以及獲得所述接觸線和所述接觸面的交點，其中，計算所述交點自所述中心點的動態拉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：樸暎，李基源，趙容鉉，權三榮，樸哲民，
申請(專利權)人：韓國鐵道技術研究院，
類型：發明
國別省市：韓國,KR