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1、1毕业设计（论文）题目： 接触网动态检测 专 业： 电气化铁道技术 姓 名： 孙 超 学 号： 100130302 指导教师： 王 力 2013 年 3 月 1 日电气工程系2一、设计题目及内容1.题目：接触网动态检测2.内容：接触网检测技术是高速铁路建设的关键技术之一。随着铁路不断地提速对电气化接触网的要求会更高。不确定因素会更多，对检测设备要求也就更高。因此，不断提高检测技术及设备水平，才能保证电气化接触网的良好状态，才能保证电气化铁路的运输畅通。本文针对目前国内基于图像处理的非接触式检测系统的图像预处理和目标识别计算，在高速检测情况下存在的主要问题进行研究，并运用自适应阀值法和自适应控制
2、技术对其进行了改进。主要是对摄像机采集的图像进行多阀值段划分。另外，该系统还优化了车顶检测设备的设置。二、基本要求1.论点鲜明正确、论据充分准确2.按毕业设计论文任务书及时选题3.按时搜集资料，做好准备4.及时与指导教师进行交流，及时对论文进行修改5.及时上交论文三、重点研究问题1.国内外接触网动态检测系统研究现状2.接触网非接触式检测原理3.接触网非接触式检测系统计算方法4.系统误差分析5.接触网检测设备的要求四、主要技术指标1.我国的电气化铁路采用了目前国际上普遍使用的先进的 25kV 单相工频交流制；2.电力机车受电弓工作高度范围是 5183mm6683mm，受电弓最大工作范围是 125
3、0mm，允许工作范围是 950mm；3.典型接触式接触网检测装置接触式检测系统实时性好，能够同时测试接触线几何参数和弓网接触的动力学参数：测试得到的弓网接触压力动态曲线，能够详细刻画弓网接3触运行的动态过程，较好地反映接触线的受流特性；4.非接触式检测系统无需在受电弓上安装传感器，系统安全性好；检测装置置于车顶，安装调试方便且远离电磁干扰，检测精度较高，有无受电弓均可检测，结构简洁，成本较低。五、应收集的资料及参考文献【1】吉鹏霄接触网北京：化学工业出版社，2011【2】蔡学敬，陈唐龙，牛大鹏基于 Onuris 线阵列 CCD 摄像技术的高速电气化铁路接触网动态检测系统北京：中国铁道出版社，2
4、007【3】吴积钦，董昭德铁道部客运专线接触网培训教材成都：西南交通大学出版社，2007【4】张道俊，张韬接触网运营检修和管理北京：中国铁道出版社，2006【5】于万聚高速电气化铁路接触网成都：西南交通大学出版社，2002六、进度计划设计环节日期1探索选题方向及思路2012.9.12收集资料，阅读文献，在不断修改中形成较为具体的研究方法，形成报告初稿2012.9.12012.12.13进行资料收集和整理，最终形成报告；形成写作思路，撰写初稿2012.12.12013.2.284修改后，最后定稿，完成论文2013.3.1七、附注I摘要铁路的发展经历了从蒸汽时代、内燃时代到电气时代的过程，提速离不
5、开电气化铁路。接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。我国现有铁路营业里程达到 98000km，我国电气化铁路约 48000km，约占全国铁路网的 49%，完成铁路总运量的 65%70%，其中高速或准高速电气化铁路达到 9356km，而且正以每年约 500700km 的速度建设。为了适应电气化铁路工程运营和发展的需要，研制检测接触网性能的测试技术和数据处理系统，对实现全面质量管理、保证安全运营和加速铁路电气化的进程，具有重要的现实意义。电气化铁
6、路因其运输能力强、运营成本低、能源消耗少和环境污染小等优点，受到世界各国的普遍重视，成为了当今铁路的发展方向。而接触网作为电气化铁路的重要组成部分，其状态的优劣直接影响到电气化铁路的运行安全，因此通过检测接触网状态，及时发现整治存在的问题，对于电气化铁路的安全运行举足轻重。同时，为了不断积累设计、施工和维护经验，提高检修效率，节约运行成本，使得持续提高接触网检测技术水平成为了电气化铁路迅猛发展的必然需求和重要保障。二十世纪末期，接触网的接触式检测技术已日趋成熟，在国内外得到了广泛应用。但由于技术复杂、成本较高且存在一定安全隐患等原因，极大地制约了这种检测技术的普及推广和检测精度的进一步提高。非
7、接触式检测技术是将检测设备安装于车顶，完全与高压设备脱离接触，使得技术和设备相对简单，安全性能大大提高，成本大幅下降。随着客运专线与城际高速铁路的大量建成与投入运营，我国铁路网络日趋完善，运输效能显著提升；与此同时，对表征高速接触网运行质量的动态参数要求日益提高。由于高速动态检测所获得的参数与中低速有较大差别，前者更能反映列车高速运行的实际、也更具参考价值，从而使得不断开发、应用更先进的高速动态接触网检测技术进行铁路运行质量评判研究受到越来越多的重视。影响列车运行速度的主要因素除线路曲线半径、无缝钢轨、牵引机车、列车车辆等外，接触网与电力牵引机车之间的动态弓网关系也是影响列车运行速度的重要因素
8、。如何提高接触网的稳定性、平滑度，减少接触网硬点、火花、碰弓、脱弓，消除接触网事故及行车事故隐患，延长接触网使用寿命，减少接触网维护工作量，降低接触网维护成本，是铁路提速中必须解决的问题。II接触网和电力机车的弓网关系是能否运行高速电力机车的关键。接触网和电力机车受电弓的弓网关系不能简单地通过接触线高度、拉出值等几何尺寸和受电弓的抬升力等指标评估，要利用接触网动态检测车模拟受电弓的实际运行，通过接触网动态检测评价接触网和电力机车的弓网关系。在电气化铁道出现的事故中，无备用的接触网发生的事故占了很大比例。接触网状况的好坏直接关系到电气化铁道能否安全运营。接触网参数检测设备可以对反映接触网运行状况
9、的参数进行检测，检测结果能正确反映接触网的运行状态，为接触网的维护、调整提供科学依据。电气化铁道比重较大的国家均在研制适合自己实际情况的接触网检测设备。每个国家的电气化铁道接触悬挂都具有各自的特点，对接触网的运行要求也不尽相同。接触网参数检测设备在功能上也各有侧重。我国的接触网检测技术经过多年不断发展，已经取得了很大进步，为电气化铁道事业做出了一定的贡献。接触网检测设备的应用，避免了许多弓网事故的发生，在接触网的调整与维护过程中，提高了劳动生产率，降低了工人的劳动强度。接触网检测技术是高速铁路建设的关键技术之一。随着铁路不断地提速对电气化接触网的要求会更高，不确定因素会更多，对检测设备要求也就
10、更高。因此，不断提高检测技术及设备水平，才能保证电气化接触网的良好状态，才能保证电气化铁路的运输畅通。本文针对目前国内基于图像处理的非接触式检测系统的图像预处理和目标识别计算，在高速检测情况下存在的主要问题进行研究，并运用自适应阀值法和自适应控制技术对其进行了改进。主要是对摄像机采集的图像进行多阀值段划分，采用自适应阀值和两次二值化处理方法进行图像预处理，然后运用跟踪识别技术将干扰目标排除，最终得到有效目标的几何参数，目标识别质量和技术参数获取效率明显提高。另外，该系统还优化了车顶检测设备的设置，针对阀值段优化划分、多目标识别、照明光源开闭控制、断点接续等问题，提出了改进思路。关键词关键词 接
11、触网 动态检测 误差分析 设备要求III目录第一章 国内外接触网动态检测系统研究现状 .11.1 接触网检测的重要性.11.2 接触式动态检测系统.21.3 非接触式动态检测系统.3第二章 接触网非接触式检测原理 .52.1 系统结构.52.1.1 线阵 CCD 摄像机 .52.1.2 照明光源 .62.1.3 终端处理系统 .62.2 目标识别.72.3 检测方法.8第三章 接触网非接触式检测系统计算方法 .103.1 平行式定位计算方法.103.1.1 定位算法 .103.1.2 检测范围 .103.2 自适应算法.113.2.1 自适应控制 .113.2.2 自适应识别 .123.3 检测方法.123.3.1 图像采集 .123.3.2 图像预处理 .123.3.3 获取目标 .13第四章 系统误差分析 .144.1 误差产生原因.144.2 两摄像机采样点位置相异引起的误差.154.3 CCD 摄像机工作环境的影响及分析 .154.4 机车振动的影响及分析.164.4.1 车辆运行振动分析 .164.4.2 车辆振动影响的补偿 .17IV第五章 接触网检测设备的
