SJ受电弓检测系统

机车顶部图像检测系统 系统方案
2010年 2010 年11 11月 月

1、研制背景
 2000年铁道部科技发展计划项目：2000J49  2001年通过铁道部技术评审：科教装函[2001]15号  2004年通过铁道部科技成果鉴定：铁道部技鉴字[2004]第23号  2004年获国家级重点新产品称号：2004ED810035  2007年该系统的行业标准已通过铁道部审查，2008年开始实施
安装在机车、动车组入库线路上，采 用高速、高分辨率图像分析测量技术和现 代传感技术，实现受电弓关键特性参数的 在线动态自动检测和车顶关键部件、车顶 异物的室内可视化观测，适用于各型电力 机车、动车组的受电弓和车顶设备检测。

2、系统功能
1）采用动态非接触式图像测量技术分析处理并记录受电弓滑板磨耗及中 心线偏移值。 2）车顶状态可视化图像观测。 3）车号和端位自动识别。 4）提供检测项目的图像及数据报表输出； 5）提供检测结果的查询、统计、综合分析、打印、故障预警及网络共享 管理。

6）具有对检测出的数据进行分析、判断、整理的能力。
 
通过对历史数据的综合分析，总结受电弓的磨耗规律，绘制磨耗趋势 图， 预测受电弓滑板运用到限时间； 通过数据的综合分析比较（按时间段、运行公里数对同类型受电弓检 测数据进行综合分析比较）对受电弓的技术状态做出综合评价，给出 优化的综合维护保养方案，以指导受电弓的检修。
 提供丰富的数据接口：机车基本信息输入接口、走行公里数输入接口、 人工反馈信息输入接口、相关部门的网络访问接口等。

3、技术指标
a. b. c.   d.   e.   环境温度：室外设备-40℃～+75℃；室内设备-20℃～+55℃。 车速范围：5～40km/h。 滑板磨耗检测： 检测精度：≯±0.5mm 检测范围：≮1000mm 中心线偏移检测： 检测精度：≯±3mm 检测范围：≮± 400mm 车顶图像检测： 车顶观测分辨率：2mm 瓷瓶观测分辨率：1mm

4、系统特点
 检测效率高：采用在线动态检测方式，不停车、不停电、不占用机车时 间，检测效率高；  自动化程度高：检测过程和监控录像过程计算机自动执行；  全天候检测；  技术先进、可靠：采用非接触的图像测量技术在体现技术先进的同时， 极大地提高了系统的可靠性。高分辨率相机拍摄车顶和瓷瓶，自动识别 车顶异物和瓷瓶缺陷。

5、系统结构
 现场检测单元：实现滑板磨耗、 中心线偏移、车顶检测功能。  现场控制中心：系统供电、控制 、采集、处理、存储。  远程传输通道：控制信号和检测 数据传输。  远程控制中心：系统监控、数据 管理和分析。

现场控制中心
现场检测单元
远程控制中心

6、设备布置

7、滑板磨耗检测
使用高分辨率面阵相机拍摄滑板前表面，2个闪光灯进行打光。经 过图像处理提取滑板上下边缘，标定后得到滑板剩余量曲线。检测过程
闪光灯
受电弓 滑板
相机
闪光灯

滑板磨耗实验图片

滑板上下边缘提取

滑板磨耗剩余量曲线

滑板磨耗趋势图

滑板磨耗超限实例

8、受电弓中心线偏移检测
使用高分辨率面阵相机拍摄整个受电弓，2个闪光灯进行打光。经 过图像处理提取左右羊角位置，标定后得到滑板剩余量曲线。检测过程
闪光灯
接触网
受 电 弓
相机 闪光灯

中心线实验图片

羊角提取

9、车顶检测
使用1台高分辨率线阵相机及对应补光灯补光，拍摄车顶全景图， 进行车顶异物检测。
LED灯组 相机
接触网
车顶 车顶

车顶全景图（机车车顶, 车顶全景图（机车车顶 ,局部）

车顶异物实例
武昌南机务段机车车顶异物监控

车顶监控实例 杭州机务段机车车顶异物监控

10、瓷瓶检测 10 、瓷瓶检测
使用左右各1台高分辨率线阵相机及对应补光灯补光，拍摄车顶侧部全景图， 进行瓷瓶缺陷检测。 瓷瓶
LED灯组
车体
相机

车顶侧部全景图（机车车顶，局部1 车顶侧部全景图（机车车顶，局部 1）

车顶侧部全景图（机车车顶，局部2 车顶侧部全景图（机车车顶，局部 2）

瓷瓶检测瓷瓶检测 -瓷瓶定位

瓷瓶检测瓷瓶检测 -瓷瓶破损检测

11、电气设计 11 、电气设计
设备间 出库开关 监控开始 入库开关
1）标准布线。 2）标准化电气箱 体和接插件。 3）电子器件防雨 防雪设计。 4）高低温适应。 5）抗干扰设计。
出库磨耗开关 轨道
一体化箱 轮对计数 车号识别 龙门架
入库磨耗开关

系统供电

控制信号

计算机和网络

监控机:192.168.172.101

交换机

路由器

控制机:192.168.172.103检测机:192.168.172.100

监控程序

控制程序B/S 检测程序

SQL Server

✓检测程序：系统控制，滑板磨耗、中心线偏移检测。

✓监控程序：车顶和瓷瓶录像，车

1212、软件设计、软件设计

1）模块化分布式系统结构。

2）无人值守，长期稳定运行。

3）B/S

模式数据查看和共享。顶异物和瓷瓶故障检测。

✓控制程序：设备运行监控，系统安防控制。✓B/S ：数据管理、查看、分析、统计、报表。监控程序检测程序

SQL

Server

控制程序B/S