概述

接触线的高度，即接触网的高度，是指轨道表面与接触线垂直方向之间的距离，是接触网的主要技术参数。接触线的拉出值是指接触线与轨道中心线在水平方向之间的距离。接触线的几何参数（包括接触线的高度和拉出值）是接触网本身的结构参数之一，其值直接关系到弓网的安全运行。据统计，大多数刮弓事故是由拉出值调整不当引起的。接触线的拉出值可以使列车受电弓滑板的工作面与接触线之间的滑动摩擦，从而防止滑板表面出现凹槽，延长受电弓的使用寿命，保证接触线与受电弓接触，避免刮弓造成的弓网事故。针对这种情况，需要定期测量接触网的几何参数。

 

目前，接触网的参数检测主要分为接触式和非接触式。接触式检测主要通过在接触网的零件上安装各种传感器来获得弓网的动力学参数。这些检测大多是人工静态检测，缺乏准确性和实时性，效率低下，不能满足高速铁路发展的要求。与接触式检测不同，非接触式检测手段主要通过激光、雷达、工业相机等设备采集数据，获取接触网弓网参数，经数据分析后评估弓网系统的工作状态。非接触式检测以其驾驶干扰小、通用性好、安装使用方便等优点，在实际接触网检测中得到了越来越广泛的应用。随着我国电气化铁路的快速发展，检测方法正在大大向快速、自动化、智能化方向发展。在接触线几何参数检测中，非接触式检测逐渐成为研究的焦点。

 

系统功能

接触网几何参数检测系统采用非接触式检测方案，测量电气化线路刚度、柔性接触线拉出值、导线高度、接触线水平间距、接触线垂直高差、导线坡度等动态几何参数。检测系统不仅可以配备特定的检测车辆，还可以安装在操作列车上。在列车行驶过程中，可以实现接触网动态几何参数的高速可靠的高精度测量。

 

光视觉测量映射算法

基于线结构光单目主动视觉测量原理，采用3D相机和线激光传感器组成一组视觉测量装置，收集检测目标的三维视觉表面轮廓数据，根据电弓与接触网交点的坐标位置和相机校准结果，计算接触线与屋顶的距离H和拉出值L。由于校准时的结果是离散的，因此需要使用双线插值来获得H和L。

 

Q11、Q12、Q21、Q22是标定结果中的标定点，P是原图像中接触线与受电弓的交点。如果将P设置为标定结果图，则包括：

 

使用导高H标定图时，P(x,y)表示计算的导高值；使用拉出值L的标定图时，P(x,y)表示计算得到的拉出值。

 

4.系统组成

 

接触网几何参数检测装置按相对于车身的安装位置分为车顶装置、车内装置和车底装置。

 

整个系统结构可分为：车顶采集单元、车内处理单元和车底补偿单元，其具体功能如下：

 

屋顶采集单元：主要检测设备分为几何参数采集装置和智能一体机两部分，几何参数采集装置由三套结构光测量组件组成，测量范围涵盖刚性接触网和柔性接触网架设区域，负责屋顶接触网的空间位置自动测量；智能一体机由监控摄像头、红外温度测量仪和紫外光子检测传感器组成，负责车辆行驶过程中弓网监控视频、接触温度和电弧信息的采集和处理。

 

车辆处理单元：主要包括处理主机和电源模块，处理主机控制各采集单元协同工作和数据集成，采集传感器数据算法处理，获取接触网几何参数，完成数据波形显示和存储、报表生成和打印功能，是整个测试系统的控制核心；电源模块负责整个测试系统的供电管理。

 

车底补偿单元：由两套结构光测量组件组成，安装在车身下方左右两侧，负责动态补偿测量过程中检测列车随机振动引起的测量误差，纠正接触网几何参数检测误差，更接近静态真实值，提高检测精度。

 

系统测量原理

几何组件和振动补偿组件的测量原理相同，均为光截测量原理。组件由面阵相机和线激光组成。线激光照亮被测物体的轮廓，面阵相机拍摄轮廓。轮廓线计算了被测物体在面阵相机不同成像位置的高度和横向偏移。几何组件是测量接触线最低点到组件的水平高度和左右偏移，振动补偿组件是测量轨道表面相对于组件的水平高度和左右偏移。叠加两个部件的测量结果可以计算出接触网和轨道之间的相对位置关系，即接触网的几何参数。

 

车顶各几何组件采集计算接触线的几何参数，通过千兆网线将数据传输到车内主机；车内主机分析采集到的信号，分析车底补偿组件计算的车辆与轨道的位移数据，整合两个数据，计算接触线与轨道的位置关系，即几何参数。同时，车内主机采集测速雷达或速度编码器传输的速度信号，通过速度积分计算车辆里程，将检测到的接触网几何参数对应里程信息，输出报表。

 

结论

本文研究了接触网几何参数测试技术，基于非接触测试的研究思路，开发了一套高效可靠的接触网几何参数在线测试装置，安装方便，使用方便，可实现高精度测量和精确定位，可应用于列车运行，不干扰驾驶，使运营部门及时掌握接触网的运行状态，制定相应的运行维护管理计划，指导工程人员操作。