1 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081
2 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道系统全国重点实验室，北京 100081
3 铁科检测有限公司，北京 100081
随着遥感技术在铁路行业应用的深入，应用多源遥感对铁路设施状态进行观测成为学界和产业界关注的热点。针对铁路设施状态定量化监测问题，应用InSAR技术可以获得铁路设施沉降信息，沉降信息的分析提取往往要借助设施的类别、位置等属性，否则无法进一步对特定铁路设施的沉降进行量化评估。文章综合利用星基光学与微波遥感影像，通过目标检测技术对铁路设施进行自动提取，确定铁路设施微波散射点与光学属性中类别与位置的对应关系；选取典型区域，以接触网立柱为例，利用多源遥感影像对文中提出的提取方法进行验证，结果显示：综合光学遥感影像的高空间分辨率以及SAR影像对铁路设施特异性散射的特征对铁路设施进行提取，提取准确率较光学遥感影像提取准确率提高2.8%，较SAR影像提取准确率提高9.2%，同时提取结果中设施位置更准确，可减少因设施的错误监测造成的行车安全影响，为InSAR对铁路设施形变的定量化监测提供参考。
铁路设施 接触网立柱 遥感 光SAR融合 目标检测 railway facility contact wire column remote sensing optical SAR fusion object detection
1 北京市地铁运营有限公司供电分公司, 北京 100082
2 北京方鸿智能科技有限公司, 北京 101520
3 北京石油化工学院, 北京 102617
通过对当前城市轨道交通弓网运行现状分析, 讨论目前接触网检测技术手段与方式所存在的问题, 设计了一款可实现接触线磨耗、导高和拉出值连续测量的仪器。该装置利用刚性汇流排“∏”型结构特点, 以轮对和连杆结构形式实现在汇流排表面的连续移动功能; 同时通过激光三角测量原理和轮廓匹配方法, 实现接触线磨耗、导高值和拉出值的连续同步测量。最后通过实验室测试、现场人工对比测试, 完成该测量仪器功能与测量精度的验证, 经实验该测量仪测量精度达到0.01 mm, 对于接触网磨耗测量的平均误差为0.128 mm, 导高和拉出值的平均误差分别为2.297 mm和3.119 mm, 达到对刚性接触网静态参数检测技术手段与检测效率提升的目标要求。
刚性接触网 接触线磨耗 导高和拉出值 激光三角测量 轮廓匹配 rigid catenary catenary wear geometric parameters of catenary laser triangulation measurement contour matching method
1 华东交通大学电气与自动化工程学院，江西南昌 330000
2 昭通学院物理与信息工程学院，云南昭通 657000
针对单一红外图像或可见光图像不能够实现全天候检测的问题，提出了一种梯度图像融合模型将红外和可见光图像进行融合。先采用加速稳健特征算法（speeded-up robust features，SURF）将两幅图像的特征点进行匹配。接着采样剪切波变换（non-subsampled shearlet transform, NSST）算法将待融合图像进行分解，形成具有高频分量信息和低频分量信息的图，再分别对绝缘子的高频分量图和低频分量图进行融合，实现局部融合。利用 NSST的逆变换对高频分量图和低频分量图进行逆变换，得到最终融合图，实现全局融合。对融合图像进行质量评价。采用最小二乘法直线拟合算法在二值图像的基础上来实现绝缘子的自爆检测；采用像素积分投影法来检测绝缘子片裂纹情况；采用颜色特征来检测绝缘子表面是否存在污秽的情况。通过实验对比单张图像和融合图像的检测结果的准确率。实验结果表明，采用基于融合图像的绝缘子自爆、绝缘子片裂纹、绝缘子表面污秽 3个故障的识别率分别达到了 95%、91%、90%，均高于单一的红外图像或可见光图像的识别率。
接触网绝缘子故障 图像融合 局部融合 全局融合 图像质量评价 OCS insulator fault, image fusion, local fusion, g
1 中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 山东 青岛 266000
2 中国电子科技集团公司第三十三研究所, 山西 太原 030032
电气化铁路运行环境的复杂性使接触网存在断线的可能, 断开的接触网导线落在动车表面容易形成车体过电压。为了评估碳纤维动车车体由于导电性劣于传统铝合金车体而引起的过电压危害, 基于某公司设计的半碳纤维半铝合金司机室车体结构, 建立了动车组浪涌过电压电路模型。通过仿真求解接触网断线落在动车司机室车顶时司机室不同位置浪涌过电压的传输特性, 得到车体过电压最大幅值 26 kV, 在 60 μs内快速衰减, 对车载电子设备造成安全隐患, 并提出将车载设备的接地线缆直接连接在车厢的接地碳刷附近, 为司机室车体的过电压防护设计提供理论依据。
接触网断线 高速动车组 过电压 broken contact line high-speed train overvoltage 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(1): 77
1 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所，北京 100081
2 北京铁科英迈技术有限公司，北京 100081
接触网几何参数是我国高速铁路供电安全检测监测系统（6C系统）的基本检测内容，是保证电气化铁路安全运营的重要参数。基于多目立体视觉技术研究设计了一种接触网几何参数测量系统，并测量拉出值、接触线高度等几何参数。研究开发了一种高速同步频闪照明技术，该技术使测量系统的功耗显著降低，图像质量和抗阳光干扰能力显著提升。建立了用于接触网几何参数测量的线阵相机立体视觉测量模型，并提出了一种可靠的线阵相机立体视觉匹配方法。采用激光二维传感器进行车体振动补偿并建立了车辆振动补偿模型。研制了接触网几何参数测量系统样机并开展了现场测试。测试结果表明：拉出值和接触线高度的测量精度优于10 mm，所提方法为6C系统提供了一种可靠的接触网几何参数测量手段。
测量 接触网几何参数 立体视觉 频闪照明
1 兰州交通大学电子信息与工程学院，甘肃 兰州 730070
2 甘肃省人工智能与图形图像处理工程研究中心，甘肃 兰州 730070
针对传统多尺度特征匹配算法在高速铁路接触网图像匹配检测过程中难以保持图像局部精度和边缘细节的问题，提出了一种改进加速非线性扩散（AKAZE）算法的高铁接触网图像特征匹配方法。首先，对接触网图像利用边缘特征与局部二值模式纹理特征融合的方法，克服了传统接触网图像特征点数量不足的问题；然后，采用改进AKAZE算法提取接触网图像的特征，提出用二进制的鲁棒独立基本特征（BRIEF）描述子进行特征点的描述；再通过快速相似邻域搜索与随机抽样一致算法剔除误匹配点；最后，使用图像差分的方法实现对接触网图像的匹配检测。实验结果表明，该方法较AKAZE特征匹配算法，平均匹配精度提高了22.16%，算法的运行效率也得到了较大改善。
图像处理 图像匹配 高速铁路接触网 AKAZE算法 二进制的鲁棒独立基本特征（BRIEF） 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1010007
华东交通大学电气与自动化工程学院, 江西 南昌 330013
为解决现有测量接触网隔离开关角度的电子式传感器取电难、易受电磁干扰等问题, 采用光纤传感器设计了一款用于测量隔离开关角度的传感器, 利用以直代曲的思想, 将接触网隔离开关的旋转角度转换为光纤测距的方式进行测量, 采用曲线拟合算法对所设计的光纤角度传感器存在的非线性进行补偿, 并将补偿后的光纤角度传感器同高精度霍尔角度传感器一起安装在SBE27.5kV/2 000A隔离开关上进行试验测试。试验结果表明：相比于常用的BP神经网络, 经曲线拟合算法校正后的光纤角度传感器拟合度由92.47%提高到了99.94%, 线性度由9.66%提高到了0.84%, 光纤角度传感器的精确度达到了0.677。表明该方案具有较高的精确度和较强的可行性, 适用于对接触网隔离开关分合闸的检测。
光纤光学 光纤角度传感器 曲线拟合 非线性补偿 接触网隔离开关 fiber optics fiber optic angle sensor curve fitting non-linear compensation catenary isolation switch
兰州交通大学 自动化与电气工程学院,兰州 730070
红外热成像技术广泛应用于很多领域,故将红外热成像技术与图像处理相结合对接触网热状态进行检测。在图像处理中,首先进行红外图像的预处理,然后采用基于互信息的图像模板匹配对红外图像目标进行检测与识别。互信息是图像模板匹配的相似性度量标准,且图像模板的互信息计算即联合概率分布估计的主要方法是非参数窗法,针对NP 窗法计算时间较长的缺点,采用三角形分布代替NP 窗法的均匀分布的改进非参数窗法。实验结果表明了MNP 法计算的联合概率分布的准确性更高且计算时间也较短。
红外热成像技术 接触网 联合概率分布 非参数(NP)窗法 MNP 法 infrared thermal imaging technology catenary joint probability distribution Non-Parametric (NP) window method MNP method
在比较了以往采用的接触网导线高度检测技术后,开发出基于激光相位测距原理的接触网导线高度检测系统.该系统利用激光高精度测距法测量安装在受电弓上的反光板到电力机车顶部的距离,得到接触网导线实际高度.激光测距的设计精度达0.3mm,接触网导线高度测量的精度为±5mm.采用差光检测电路,并安装刮尘刷和聚焦透镜来进一步减小误差,提高系统性能.系统在贵阳-贵定段应用时,在时速32km/h测得公里标为599.015km,599.052km,599.068km处的接触网导线高度分别为6536mm,6552mm,6493mm.
激光测距 相位测量 接触网导线 动态检测 电路设计
