列车弓网系统的检测装置的制作方法

1.本发明涉及有轨列车供电技术领域，特别涉及一种列车弓网系统的检测装置。


背景技术：

2.目前，弓网系统是列车上常见的一种功能系统，主要是一种由受电弓与接触网组成的电力系统，通过输送电力来控制列车的运行。弓网系统作为列车上主要的功能系统之一，在使用了较长时间后或者受到各种因素的影响，极有可能在运行过程中突发故障，为了保障列车的时效性和列车内人员的安全性，需要实时地监测弓网系统的安全状态。然而，现有的技术不能够提供有效的方式对列车弓网系统的安全状态进行实时监测，并且难以对列车弓网系统可能发生的故障进行有效的预测和预警。
3.可见，目前亟需一种列车弓网系统的检测方式，实现实时监测列车弓网系统的安全状态、以及提高对列车弓网系统的故障的预测预警能力。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种列车弓网系统的检测装置，以实现实时监测列车弓网系统的安全状态、以及提高对列车弓网系统的故障的预测预警能力的目的。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.本技术实施例提供了一种列车弓网系统的检测装置，包括：
7.设置于防护罩内的检测部件，用于在列车运行时，录制列车弓网系统的视频数据，以及分别检测列车弓网系统的弓网温度、接触网以及离线火花，得到检测数据；
8.与检测部件相连接的车载主机，车载主机用于接收列车弓网系统的视频数据和检测数据，将列车当前车次、当前所处区间、当前线路的上下行信息、当前线路公里标、列车运行时间与列车弓网系统的视频数据叠加，得到叠加数据后的视频数据；利用检测数据，计算得到接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，并在接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值中的任意一个或多个检测值超标时，利用超标的检测值计算出对应的检测值趋势值，将超标的检测值、对应的检测值趋势值、故障图像、线路基本信息、以及超标的检测值的发生时间通过无线通信模块向地面数据中心发送；其中，故障图像利用检测数据得到；
9.与车载主机相连的车载显示屏，用于显示叠加数据后的视频数据、接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，还用于显示车载主机生成的故障数据；其中，故障数据包括：超标的检测值。
10.一个可能的实施方式中，检测部件包括：
11.激光器和结构光相机，用于检测列车弓网系统的接触网，得到接触网的检测数据；
12.紫外传感器，用于检测列车弓网系统的离线火花，得到离线火花的检测数据；
13.红外相机，用于检测列车弓网系统的弓网温度，得到弓网温度的检测数据；
14.可见光相机，用于录制列车弓网系统的视频数据。
15.一个可能的实施方式中，车载主机还用于：在接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值中的任意一个或多个检测值超标时，针对每一个超标的检测值，从检测数据中提取出超标的检测值的发生时间前后预设时间段内的数据，并向地面数据中心发送。
16.一个可能的实施方式中，车载主机，还用于：
17.响应用户操作，确定用户设定的历史视频检索的时间范围；
18.从存储服务器搜索用户设定的历史视频检索的时间范围内的历史视频数据，生成以视频记录起始时间点为标题的形式的视频列表，并通过车载显示屏展示视频列表；其中，视频列表包括：用户设定的历史视频检索的时间范围内的历史视频数据；
19.在接收用户的视频选择指令时，获取视频选择指令指定的历史视频数据，并通过车载显示屏展示。
20.一个可能的实施方式中，车载主机，包括：第一处理器、第二处理器和第三处理器；其中：
21.第一处理器接收结构光相机得到的接触网的检测数据、以及红外相机得到的弓网温度的检测数据，利用接触网的检测数据，计算得到接触网的导高和拉出值，利用弓网温度的检测数据，计算得到弓网温度值；在接触网的导高和拉出值、和/或弓网温度值超标时，向第三处理器发送故障信息；
22.第二处理器接收紫外传感器得到的离线火花的检测数据，利用离线火花的检测数据，计算得到拉弧关键参数；在拉弧关键参数超标时，向第三处理器发送故障信息；
23.第三处理器在接收到故障信息，向故障信息的发送方发送故障数据请求报文，并接收故障信息的发送方发送的超标的检测值、对应的检测值趋势值、故障图像、线路基本信息、以及超标的检测值的发生时间，并向地面数据中心发送。
24.一个可能的实施方式中，车载主机还用于：
25.获取激光器、结构光相机、紫外传感器、红外相机以及可见光相机的设备标识和运行状态数据，并获取第一处理器、第二处理器、第三处理器的设备标识、硬盘可用容量以及硬盘状态，并通过车载显示屏显示。
26.一个可能的实施方式中，可见光相机包括全景相机和高清相机，其中，全景相机用于录制列车弓网系统完整区域的视频数据，高清相机用于录制列车弓网系统中受电弓的视频数据；全景相机、紫外传感器、结构光相机设置于右侧防护罩内；高清相机、红外相机设置于左侧防护罩内；
27.列车弓网系统的检测装置还包括：第一智能控制单元、第二智能控制单元、由第一智能控制单元控制的电加热模块和温度采集模块、以及由第二智能控制单元控制的电加热模块和温度采集模块；
28.第一智能控制单元、以及由第一智能控制单元控制的电加热模块和温度采集模块设置于左侧防护罩内；第二智能控制单元、以及由第二智能控制单元控制的电加热模块和温度采集模块设置于右侧防护罩内。
29.一个可能的实施方式中，车载主机还用于生成并向地面数据中心发送故障位置公里标。
30.一个可能的实施方式中，车载主机生成故障位置公里标的方式时，用于：结合eoas公里标信息、激光传感器的扫杆信息和gps定位来综合计算，得到故障位置公里标。
31.一个可能的实施方式中，车载主机结合eoas公里标信息、激光传感器的扫杆信息和gps定位来综合计算，得到故障位置公里标时，用于：
32.获取列车当前线路的上下行信息，并确定上下行信息对应的机车数据库；其中，上下行信息对应的机车数据库包括：线路沿线所有支柱的公里标、区间；
33.确定列车当前行驶区间；
34.实时获取eoas的公里标信息，并根据eoas的公里标信息中的低速时的公里标信息和列车当前行驶区间，查找到机车数据库中对应的杆号，以机车数据库中对应的杆号作为扫杆基数；
35.每收到激光传感器的杆号信息后进行杆号修正；
36.在列车实时运行过程中，记录下公里标和gps坐标的对应关系；其中，当eoas的公里标信息无效的情况下，利用公里标和gps坐标的对应关系从历史数据库中获取公里标对应的位置信息。
37.一个可能的实施方式中，确定上下行信息对应的机车数据库，包括：
38.利用车次号确定上下行数据为上行或下行，并确定上行对应的机车数据库或下行对应的机车数据库；
39.或者利用gps数据，确定上下行数据为上行或下行，并确定上行对应的机车数据库或下行对应的机车数据库。
40.一个可能的实施方式中，杆号修正的方式包括：
41.当收到第k+1杆信息，计算出第k杆和第k+1杆之间的累加位移；
42.将第k杆公里标位置与累加位移相加得到第k+1杆的公里标位置，并第k+1杆的公里标位置在机车数据库中查找得到新的杆号，k为正整数。
43.一个可能的实施方式中，车载主机还用于利用热插拔硬盘将车载数据向地面数据中心的转储；
44.地面数据中心还用于将车载数据分类转储硬盘数据；其中，车载数据包括：检测部件的检测数据。
45.一个可能的实施方式中，车载主机还设置wifi网卡，wifi网卡用于通过配置授权终端建立连接，在授权终端的身份认证通过后，授权终端用于利用wifi网卡下载数据，并将下载的数据转储到地面数据中心。
46.一个可能的实施方式中，防护罩包括：两个防护罩，检测部件中的部分部件设置于左防护罩，检测部件的另外部分部件设置于右防护罩。
47.本技术提供一种列车弓网系统的检测装置中，检测部件用于在列车运行时，录制列车弓网系统的视频数据，以及分别检测列车弓网系统的弓网温度、接触网以及离线火花，得到检测数据；与检测部件相连接的车载主机，车载主机用于接收列车弓网系统的视频数据和检测数据，将列车当前车次、当前所处区间、当前线路的上下行信息、当前线路公里标、列车运行时间与列车弓网系统的视频数据叠加，得到叠加数据后的视频数据；利用检测数据，计算得到接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，并在接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值中的任意一个或多个检测值超标时，利用超标的检测值计算出对应的检测值趋势值，将超标的检测值、对应的检测值趋势值、故障图像、线路基本信息、以及超标的检测值的发生时间通过无线通信模块向地面数据中心发送；其中，故障图
像利用检测数据得到；与车载主机相连的车载显示屏，用于显示叠加数据后的视频数据、接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，还用于显示车载主机生成的故障数据；其中，故障数据包括：超标的检测值。如此，实现了对列车弓网系统的安全状态的实时监测，并提高对列车弓网系统的故障的预测预警能力。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
49.图1为本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置与外接设备的连接展示图；
50.图2为本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置的结构示意图；
51.图3为本技术实施例提供的防护罩的结构示意图。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
54.本技术实施例提供了一种列车弓网系统的检测装置，以实现实时监测列车弓网系统的安全状态、以及提高对列车弓网系统的故障的预测预警能力的目的。
55.本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置，由车顶设备和车内设备构成，车顶设备设置于左、右防护罩内。
56.列车弓网系统的检测装置中，车顶设备和车内设备配合实现对列车弓网系统的检测，得到检测数据。如图1所示，列车弓网系统的检测装置可通过无线转存、授权u盘、热拔插硬盘等实现将检测得到的数据转储给地面数据中心。地面数据中心用于存储、管理列车弓网系统的检测装置的数据，并通过铁路局域网实现数据全路共享。
57.具体的，授权u盘用于从车载显示屏转储报警数据至地面数据中心；无线转储终端用于从车载主机转储原始数据至地面数据中心。
58.并且，列车弓网系统的检测装置包括两种电源，蓄电池电源和apu控制电源。其中，蓄电池电源可提供额定电压dc110v，容量300w。通过车载蓄电池供电，列车弓网系统降弓后，电源不断。apu控制电源可提供额定电压dc110v，容量500w。通过车载蓄电池供电由apu控制，列车弓网系统降弓后断电。
59.eoas系统为动车组司机操控信息分析系统，列车弓网系统的检测装置可通过eoas
获取车速、公里标等信息。列车弓网系统的检测装置可通过i/o信号获取受电弓升降状态。
60.一些实施例中，参见图2，防护罩内的车顶设备包括：结构光相机、激光光源、全景相机、高清相机、红外相机、紫外传感器、led补光灯及其控制器、智能控制单元1、智能控制单元2、无线发送模块(包括4g通信模块及天线)、gps天线及惯导、电加热模块等，主要实现广角可见光视频的采集、局部高清图像的采集、红外图像的采集、紫外信号的采集、立柱检测数据的采集、环境及装置内部温度的采集、装置电加热功能、车地无线通讯、gps信号获取等功能。
61.全景相机、紫外传感器、结构光相机设置于右侧防护罩内；高清相机、红外相机设置于左侧防护罩内。
62.车内设备由车载主机、车载电源、车载显示屏和车载交换机等组成。
63.其中：激光器和结构光相机，用于检测列车弓网系统的接触网，得到接触网的检测数据，具体得到接触网导高、拉出值。
64.设定结构光平面与结构光相机(以下简称相机)光轴夹角为α角，取世界坐标系ow-xwywzw的原点ow位于相机光轴与结构光平面的交点，xw轴和yw轴分别与相机坐标系xc轴和yc轴平行，zw与zc重合但方向相反。ow与oc的距离为l，则世界坐标系与相机坐标系有如下关系：
[0065][0066]
a的像为a
′
，在世界坐标系中，视线oa
′
的方程为：
[0067][0068]
在世界坐标系中，结构光平面的方程为：
[0069]
xw＝zwtgα
[0070]
解得
[0071][0072]
又由于数字图像上定义直角坐标系op-uv，每一像素的坐标(u,v)分别是该像素在图像数组中的列数与行数，(u,v)是像点在数字图像坐标系中以像素为单位的坐标。像点在像平面上的物理位置，建立以物理单位表示的像平面二维坐标系oi-xy，该坐标系x轴和y轴分别与u轴和v轴平行，原点为相机光轴与像平面的交点，一般位于图像中心，但在实际情况下会有小的偏移，在op-uv中的坐标记为(u0,v0)。每一像素在x轴和y轴方向上的物理尺寸为s
x
和sy，则图像中任意一个像素在两个坐标系下的坐标采用齐次坐标和矩阵形式表示，有如下关系：
[0073][0074]
逆关系为：
[0075][0076]
可以得到像素点一世界坐标点之间的对应关系为：
[0077][0078]
其中f
x
＝s
x
/f；fy＝sy/f。xw为拉出值，yw为导高。
[0079]
紫外传感器，可用于测量弓网受流相关参数，包括：燃弧次数、燃弧时间。
[0080]
可知的：当弓网发生燃弧时，铜材质会发射特有的紫外线波长，其波长主要集中在206nm到226nm。紫外传感器对拉弧产生的火花异常敏感，能检测火花强度，火花持续时间，将检测的数据通过rs485通信将数据发送给车载主机中cpu2，cpu2通过计算分析得出拉弧关键参数，并将测量值推送到车载显示屏进行显示和通过无线发送给地面数据中心。
[0081]
具体的，燃弧次数可采用下述公式计算得到：
[0082]
燃弧次数＝统计一定时间内(一端里程)发生燃弧的次数。
[0083]
燃弧时间可采用下述公式计算得到：
[0084]
燃弧时间＝燃弧消失时间-发生燃弧时间。
[0085]
红外相机用于对接触网进行最高温度实时检测。最高温度超过报警限值时自动抓图报警，标识最高温度位置。通过车载主机的cpu1获取红外图片的温度数据，对数据进行实时分析，温度异常对图片进行截图保存，并将测量值推送到车载显示屏进行显示。
[0086]
可见光相机，用于对受电弓整个区域进行视频录像。并通过千兆以太网口传输给车载主机的cpu3进行数据存储，并通过车载交换机将数据推送到车载视频终端进行显示。当检测到弓网关键参数值异常时，将异常时间点前后5秒的视频通过无线发送给地面数据中心，作为异常问题分析依据。
[0087]
还需要说明的是，为保证全天候录制效果，需要通过led常亮的打光方式，给整个受电弓以及周边的挂件进行补光，保证相机的拍摄清晰度，补光的照度最小为1000lux。
[0088]
可见光相机包括全景相机和高清相机，其中，全景相机用于录制列车弓网系统完整区域的视频数据，高清相机用于录制所列车弓网系统中受电弓的视频数据。
[0089]
一些实施例中，车载主机从全景相机取视频流后，实时通过osd功能将车次、区间、
上下行、线路公里标、时间等数据与视频叠加后进行存储，并通过rtsp实时流协议将视频数据推送给车载显示屏。
[0090]
车载主机处理步骤如下：
[0091]
(1)从全景相机缓冲队列中循环采集原始图像数据；
[0092]
(2)将原始图像数据格式转换成rgb，并对转换后的图像数据进行字幕叠加，最后再将格式转换为yuv(视频编码效率较高)；
[0093]
(3)对格式转换完成后的图像数据进行视频编码；
[0094]
(4)编码完成后的数据按帧写入mp4文件保存在本地磁盘中，文件名和视频时长按6c标准定义；
[0095]
(5)同时将已编码的数据通过视频流服务器发布，循环等待用户连接。
[0096]
车载显示屏的视频监视功能如下：
[0097]
通过车载显示屏软件的“视频监控”界面实时监控机车的弓网运行状态，通过“窗口设定”可以设置播放指定受电弓的实时视频，或轮流定时播放各个受电弓的实时视频。
[0098]
在播放受电弓实时视频的同时实时刷新相应车载接触网运行状态检测装置输出的监测数据。
[0099]
点击“补光灯控制”按钮可执行补光灯控制的相关操作。
[0100]
车载显示屏的视频回放功能如下：
[0101]
通过“视频检索”设置视频检索的时间范围及历史视频服务器位置，从网络配置文件中的获取相应的ftp配置参数连接ftp服务器，在服务器中搜索设定的时间范围内的所有历史视频，并以视频记录起始时间点为标题的形式输出“视频列表”。
[0102]
单击“视频列表”不同的选项，若本地历史视频缓存文件夹没有相应视频，则从ftp服务器下载视频存入本地缓存文件夹并自动播放，否则直接从本地缓存文件夹获取视频并播放。
[0103]
具备自动清理本地缓存文件夹的功能，当缓存的历史视频数量超过15个时，软件将会删除下载时间最久的历史视频，确保视频数量不超过15个；并且在从服务器下载视频文件前，软件会检测缓存文件夹所在磁盘的可用空间是否能容纳即将下载的视频文件，若可用空间不足，则按历史视频下载的先后顺序，删除历史视频缓存文件，直至可用空间足够为止。
[0104]
能执行暂停、快进、慢进、单帧播放等操作，其中快进、慢进的步进倍数为0.1倍，快进支持的最大倍数为3倍，慢进支持的最小倍数为0.5倍。
[0105]
车载显示屏的系统配置方式如下：
[0106]
车载显示屏软件的各项配置参数主要由ini配置文件提供，可通过ini配置文件配置本机ip地址、各类通信报文的接收端口及接收超时时间、ftp连接配置、实时视频流媒体服务器地址等参数。
[0107]
部分系统配置可通过进入显示屏软件的“管理维护”界面进行查询或设置，进入“管理维护”界面必须先通过用户名和密码验证。
[0108]
通过“管理维护”界面可查询本机ip地址、心跳报文和设备状态报文的接收超时时间、接收端口；通过“轮询时间设定”选项，可设置“视频监控”界面各个受电弓实时视频轮流播放时间。
[0109]
车载显示屏具有用户及权限管理功能，不同的用户可分配不同的操作权限。
[0110]
车载显示屏设备状态监视功能如下：
[0111]
能够显示各个受电弓相应车载接触网运行状态检测装置外接检测设备的设备ip、运行状态等数据，以及显示车载主机各个cpu设备的设备ip、硬盘可用容量、硬盘状态等数据；实时更新各检测设备的运行状态及各cpu设备的可用容量、硬盘状态。
[0112]
由上述内容可以看出：本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置中，紫外传感器，用于检测列车弓网系统的离线火花，得到离线火花的检测数据。红外相机，用于检测列车弓网系统的弓网温度，得到弓网温度的检测数据。可见光相机，用于录制列车弓网系统的视频数据。
[0113]
其中：激光器和结构光相机，紫外传感器，红外相机，可见光相机属于检测部件，该检测部件设置于防护罩内，用于在列车运行时，录制列车弓网系统的视频数据，以及分别检测列车弓网系统的弓网温度、接触网以及离线火花，得到检测数据。
[0114]
车载主机与检测部件相连接，车载主机用于接收列车弓网系统的视频数据和检测数据，将列车当前车次、当前所处区间、当前线路的上下行信息、当前线路公里标、列车运行时间与列车弓网系统的视频数据叠加，得到叠加数据后的视频数据；利用检测数据，计算得到接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，并在接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值中的任意一个或多个检测值超标时，利用超标的检测值计算出对应的检测值趋势值，将超标的检测值、对应的检测值趋势值、故障图像、线路基本信息、以及超标的检测值的发生时间通过无线通信模块向地面数据中心发送；其中，故障图像利用检测数据得到。
[0115]
车载显示屏与车载主机相连，用于显示叠加数据后的视频数据、接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，还用于显示车载主机生成的故障数据；其中，故障数据包括：超标的检测值。
[0116]
一些实施例中，车载主机，包括：第一处理器cpu1、第二处理器cpu2和第三处理器cpu3；其中：
[0117]
第一处理器cpu1接收结构光相机得到的接触网的检测数据、以及红外相机得到的弓网温度的检测数据，利用接触网的检测数据，计算得到接触网的导高和拉出值，利用弓网温度的检测数据，计算得到弓网温度值；在接触网的导高和拉出值、和/或弓网温度值超标时，向第三处理器发送故障信息。
[0118]
第二处理器cpu2接收紫外传感器得到的离线火花的检测数据，利用离线火花的检测数据，计算得到拉弧关键参数；在拉弧关键参数超标时，向第三处理器发送故障信息。
[0119]
第三处理器cpu3在接收到故障信息，向故障信息的发送方发送故障数据请求报文，并接收故障信息的发送方发送的超标的检测值、对应的检测值趋势值、故障图像、线路基本信息、以及超标的检测值的发生时间，并向地面数据中心发送。
[0120]
车载主机的分析软件发现检测值超标时自动将检测值、检测值趋势值、故障视频截图、故障等级、线路基本信息(包括：线路名、站点区间、支柱号、公里标)、时间等通过3g/4g无线网络发送至地面数据中心。地面数据中心依据管辖范围进行故障报表分发、推送。
[0121]
第三处理器cpu3收到故障数据上传完成报文后，将各子系统数据压缩成rar文件；通过ftp协议将rar压缩文件发送到地面数据中心。rar文件上传完成后，发送故障文件上传
完成报文给地面数据中心。
[0122]
地面数据中心接收到上传完成报文后，返回响应消息给cpu3车载软件。
[0123]
需要说明的是，如果ftp上传失败，则将本次传输任务插入重传队列，等待5s后继续传输，直到传输成功。
[0124]
一些实施例中，车载主机还用于：获取激光器、结构光相机、紫外传感器、红外相机以及可见光相机的设备标识和运行状态数据，并获取第一处理器cpu1、第二处理器cpu2、第三处理器cpu3的设备标识、硬盘可用容量以及硬盘状态，并通过车载显示屏显示。
[0125]
一些实施例中，防护罩可如图3所示。防护罩可采用铝合金材料，单个防护罩最大外形尺寸：590mm
×
390mm
×
340mm(长
×
宽
×
高)，单个防护罩最大重量27kg，采用底部出线，出线孔设置防水线缆夹，护罩防护等级ip67。并且，防护罩设置相机及传感器的透光窗口，窗口安装特种防护玻璃。
[0126]
一些实施例中，列车弓网系统的检测装置中，智能控制单元1用于控制自身对应的电加热模块和温度采集模块；智能控制单元2用于自身对应的控制电加热模块和温度采集模块。
[0127]
并且，智能控制单元1、以及由智能控制单元1控制的电加热模块和温度采集模块设置于左侧防护罩内；智能控制单元2、以及由智能控制单元2控制的电加热模块和温度采集模块设置于右侧防护罩内。
[0128]
一些实施例中，列车弓网系统的检测装置中，车载主机还用于生成并向地面数据中心发送故障位置公里标。
[0129]
车载主机生成故障位置公里标的方式时，用于：结合eoas公里标信息、激光传感器的扫杆信息和gps定位来综合计算，得到故障位置公里标。
[0130]
具体包括下述步骤：
[0131]
步骤s1、车载主机获取列车当前线路的上下行信息，并确定上下行数据信息对应的机车数据库；其中，上下行数据信息对应的机车数据库包括：线路沿线所有支柱的公里标、区间。
[0132]
在一个示例中，上下行数据信息对应的机车数据库可以采用下述列表来体现。
[0133]
[0134][0135]
需要说明的是，上行和下行对应不同的机车数据库。在机车运行过程中，需要根据机车行别获取对应的机车数据库。若无外部设备直接提供机车行别，需要根据已知信息自行判断上行还是下行。
[0136]
一些实施例中，根据eoas提供的车次号判断。奇数是上行，偶数是下行。另一些实施例中，根据gps判断。根据历史的gps数据进行判断上行还是下行。
[0137]
步骤s2、确定列车当前行驶区间。
[0138]
其中，每条线路下不同区间的公里标数据变化规律不一样，根据区间和公里标才能位移确定一个杆的位置。比如京广线，北京到郑州的公里标是递增，郑州到武汉的公里标是递减，武汉到长沙的公里标是递增。即基础公里标中，根据区间和公里标才能唯一确定一个杆的位置。
[0139]
可由外部设备提供区间数据，以确定列车当前行驶区间。但是，若无外部设备直接提供区间数据，也可根据已知信息自行判断，有以下2种方案。
[0140]
方案1：无gps历史数据时，记录三帧eoas公里标数据的变化趋势。当第三帧的变化趋势与第一帧或者第二帧不一样时，此公里标处在新区间内，此后收到的杆号需要在新的区间内进行校正。
[0141]
方案2：有gps历史数据时，根据历史的gps数据进行判断。
[0142]
步骤s3、实时获取eoas的公里标信息，根据低速(≤50km/h)时的公里标信息，查找到基础数据库中对应的杆号，以此作为扫杆基数。
[0143]
步骤s4、每收到激光传感器的杆号信息后进行杆号修正。
[0144]
具体修正方法：当收到第k+1杆信息，计算出第k杆和第k+1杆之间的累加位移。然后将第k杆公里标位置与累加位移相加得到第k+1杆的公里标位置，以此公里标位置到机车数据库中查找得到新的杆号。
[0145]
步骤s5、机车实时运行过程中，记录下公里标和gps的对应关系，当eoas的公里标信息无效的情况下，利用公里标和gps坐标的对应关系从历史数据库中获取公里标对应的位置信息。
[0146]
还需要说明的是，本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置，还可通过在检测主机设置热插拔硬盘实现车载数据向地面数据中心的转储，地面数据中心可依据协议自动分类转储硬盘数据。其中，车载数据包括：高清相机、全景相机、红外相机、结构光相机等部件的检测数据。
[0147]
在车载主机上设置wifi网卡，通过配置授权终端与该网卡建立连接，身份认证通过后，用户可通过授权终端下载对应区间的原始数据和缺陷数据，通过授权终端用户可将下载的数据转储到地面数据中心。
[0148]
本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置还支持故障数据在手机app显示。具体的，通过在地面服务器设置数据服务后台，手机app通过同步后台数据实现故障数据显
示查询等功能。
[0149]
本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置还支持检测作业自动开始及结束。
[0150]
检测主机软件时，通过区间、公里标、杆号、受电弓升降状态、设备健康状态、天气环境等数据自动判断是否启动或停止检测作业，保证检测数据的有效性。
[0151]
机箱上电后，各设备自适应ip，主机和智能控制模块启动工作；
[0152]
车顶智能模块采集防护罩内温度后发送给第二处理器cpu2软件，当罩内温度低于0℃，则开启相机加热功能，高于10℃停止相机加热；罩内温度高于-18℃超过10s各相机供电，罩内温度低于-20℃超过1分钟相机停止工作，发送设备停止供电给智能控制模块。
[0153]
车顶智能模块采集防护罩内温度后发送给第二处理器cpu2软件，当罩内温度低于60℃，各相机供电，当罩内温度大于65℃超过10s，则发送设备停止供电给智能控制模块；当罩内温度回落到50℃，且持续时间超过1分钟，则发送设备开启报文给第二处理器cpu2；获取升弓端信息。
[0154]
本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置还支持系统设备自检及故障自动复位功能。
[0155]
具体的，系统自动判断各设备的运行状态，并将设备状态信息发送给车载显示器及地面数据中心。
[0156]
三个处理器cpu1/2/3根据与设备的连接状态实时更新设备状态。
[0157]
三个处理器cpu1/2/3每分钟向cpu3主程序发送一帧设备状态数据。
[0158]
第三处理器cpu3获取到各设备状态报文，整合所有设备状态后每分钟发送一帧设备状态报文到idu和地面服务器。
[0159]
发现硬件故障或通讯中断自动对该硬件进行重新连接，3次连接不成功则重启供电电源进行复位，3次复位不成功则关闭系统电源，向地面及显示屏报设备故障。
[0160]
车载电源与车载检测主机间建立生命信号，主机死机或通讯中断时电源自动重启，三次重启仍未成功，电源自动关闭输出，直至下次上电。
[0161]
本技术实施例提供的列车弓网系统的检测装置还支持系统校准功能。
[0162]
具体的，系统通过标定机构定期对图像测量系统进行校准。
[0163]
系统通过紫外信号发生器定期对紫外燃弧检测精度进行校准。
[0164]
系统通过黑体定期对红外传感器进行标定。
[0165]
标定软件设置在车载主机上，用户可以通过远程桌面进行标定操作。
[0166]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0167]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和
软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0168]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种列车弓网系统的检测装置，其特征在于，包括：设置于防护罩内的检测部件，用于在列车运行时，录制列车弓网系统的视频数据，以及分别检测所述列车弓网系统的弓网温度、接触网以及离线火花，得到检测数据；与所述检测部件相连接的车载主机，所述车载主机用于接收所述列车弓网系统的视频数据和所述检测数据，将列车当前车次、当前所处区间、当前线路的上下行信息、当前线路公里标、列车运行时间与所述列车弓网系统的视频数据叠加，得到叠加数据后的视频数据；利用所述检测数据，计算得到所述接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，并在所述接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值中的任意一个或多个检测值超标时，利用超标的检测值计算出对应的检测值趋势值，将超标的检测值、对应的检测值趋势值、故障图像、线路基本信息、以及超标的检测值的发生时间通过无线通信模块向地面数据中心发送；其中，所述故障图像利用所述检测数据得到；与所述车载主机相连的车载显示屏，用于显示所述叠加数据后的视频数据、所述接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，还用于显示所述车载主机生成的故障数据；其中，所述故障数据包括：所述超标的检测值。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测部件包括：激光器和结构光相机，用于检测所述列车弓网系统的接触网，得到接触网的检测数据；紫外传感器，用于检测所述列车弓网系统的离线火花，得到离线火花的检测数据；红外相机，用于检测所述列车弓网系统的弓网温度，得到弓网温度的检测数据；可见光相机，用于录制所述列车弓网系统的视频数据。3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机还用于：在所述接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值中的任意一个或多个检测值超标时，针对每一个超标的检测值，从所述检测数据中提取出超标的检测值的发生时间前后预设时间段内的数据，并向所述地面数据中心发送。4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机，还用于：响应用户操作，确定所述用户设定的历史视频检索的时间范围；从存储服务器搜索所述用户设定的历史视频检索的时间范围内的历史视频数据，生成以视频记录起始时间点为标题的形式的视频列表，并通过所述车载显示屏展示所述视频列表；其中，所述视频列表包括：所述用户设定的历史视频检索的时间范围内的历史视频数据；在接收用户的视频选择指令时，获取所述视频选择指令指定的历史视频数据，并通过车载显示屏展示。5.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机，包括：第一处理器、第二处理器和第三处理器；其中：所述第一处理器接收所述结构光相机得到的接触网的检测数据、以及所述红外相机得到的弓网温度的检测数据，利用所述接触网的检测数据，计算得到所述接触网的导高和拉出值，利用所述弓网温度的检测数据，计算得到所述弓网温度值；在所述接触网的导高和拉出值、和/或所述弓网温度值超标时，向所述第三处理器发送故障信息；所述第二处理器接收所述紫外传感器得到的离线火花的检测数据，利用所述离线火花的检测数据，计算得到拉弧关键参数；在所述拉弧关键参数超标时，向所述第三处理器发送
故障信息；所述第三处理器在接收到所述故障信息，向所述故障信息的发送方发送故障数据请求报文，并接收所述故障信息的发送方发送的超标的检测值、对应的检测值趋势值、故障图像、线路基本信息、以及超标的检测值的发生时间，并向所述地面数据中心发送。6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机还用于：获取所述激光器、所述结构光相机、所述紫外传感器、所述红外相机以及所述可见光相机的设备标识和运行状态数据，并获取所述第一处理器、所述第二处理器、所述第三处理器的设备标识、硬盘可用容量以及硬盘状态，并通过所述车载显示屏显示。7.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述可见光相机包括全景相机和高清相机，其中，所述全景相机用于录制所述列车弓网系统完整区域的视频数据，所述高清相机用于录制所述列车弓网系统中受电弓的视频数据；所述全景相机、所述紫外传感器、所述结构光相机设置于右侧防护罩内；所述高清相机、所述红外相机设置于左侧防护罩内；所述列车弓网系统的检测装置还包括：第一智能控制单元、第二智能控制单元、由所述第一智能控制单元控制的电加热模块和温度采集模块、以及由所述第二智能控制单元控制的电加热模块和温度采集模块；所述第一智能控制单元、以及由所述第一智能控制单元控制的电加热模块和温度采集模块设置于左侧防护罩内；所述第二智能控制单元、以及由所述第二智能控制单元控制的电加热模块和温度采集模块设置于右侧防护罩内。8.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机还用于生成并向所述地面数据中心发送故障位置公里标。9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机生成所述故障位置公里标的方式时，用于：结合eoas公里标信息、激光传感器的扫杆信息和gps定位来综合计算，得到故障位置公里标。10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机结合eoas公里标信息、激光传感器的扫杆信息和gps定位来综合计算，得到故障位置公里标时，用于：获取列车当前线路的上下行信息，并确定所述上下行信息对应的机车数据库；其中，所述上下行信息对应的机车数据库包括：线路沿线所有支柱的公里标、区间；确定列车当前行驶区间；实时获取eoas的公里标信息，并根据所述eoas的公里标信息中的低速时的公里标信息和所述列车当前行驶区间，查找到所述机车数据库中对应的杆号，以所述机车数据库中对应的杆号作为扫杆基数；每收到激光传感器的杆号信息后进行杆号修正；在列车实时运行过程中，记录下公里标和gps坐标的对应关系；其中，当eoas的公里标信息无效的情况下，利用公里标和gps坐标的对应关系从历史数据库中获取公里标对应的位置信息。11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述确定所述上下行信息对应的机车数据库，包括：利用车次号确定所述上下行数据为上行或下行，并确定所述上行对应的机车数据库或下行对应的机车数据库；
或者利用gps数据，确定所述上下行数据为上行或下行，并确定所述上行对应的机车数据库或下行对应的机车数据库。12.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述杆号修正的方式包括：当收到第k+1杆信息，计算出第k杆和第k+1杆之间的累加位移；将第k杆公里标位置与累加位移相加得到第k+1杆的公里标位置，并所述第k+1杆的公里标位置在所述机车数据库中查找得到新的杆号，k为正整数。13.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机还用于利用热插拔硬盘将车载数据向地面数据中心的转储；地面数据中心还用于将所述车载数据分类转储硬盘数据；其中，车载数据包括：检测部件的检测数据。14.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述车载主机还设置wifi网卡，所述wifi网卡用于通过配置授权终端建立连接，在所述授权终端的身份认证通过后，所述授权终端用于利用所述wifi网卡下载数据，并将下载的数据转储到所述地面数据中心。15.根据权利要求1至14中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述防护罩包括：两个防护罩，所述检测部件中的部分部件设置于左防护罩，所述检测部件的另外部分部件设置于右防护罩。

技术总结
本发明提供一种列车弓网系统的检测装置，包括：检测部件，用于在列车运行时，录制视频数据，以及检测得到检测数据；车载主机用于接收视频数据和检测数据，得到叠加数据后的视频数据；利用检测数据，计算得到接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，并在接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值中的任意一个或多个检测值超标时，利用超标的检测值计算出对应的检测值趋势值，将超标的检测值、对应的检测值趋势值、故障图像、线路基本信息、以及超标的检测值的发生时间向地面数据中心发送；车载显示屏用于显示叠加数据后的视频数据、接触网的导高和拉出值、拉弧关键参数和弓网温度值，还用于显示车载主机生成的故障数据。据。据。


技术研发人员：王俊平 余虹宇 毛慧华 陈健 黄铃 沈云波 旷世 兰强强 陈胜蓝 曾家藩
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2023/7/20