一種弓網(wǎng)電弧能量測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種弓網(wǎng)電弧能量測試方法，屬于電氣化鐵路技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著動(dòng)車組運(yùn)行速度的提升，弓網(wǎng)振動(dòng)滑動(dòng)加劇，弓網(wǎng)離線頻繁，弓網(wǎng)電弧頻發(fā)， 嚴(yán)重影響弓網(wǎng)材料的服役性能和動(dòng)車組的受流質(zhì)量，弓網(wǎng)關(guān)系已成為影響高速鐵路安全運(yùn) 行的Ξ大基礎(chǔ)關(guān)系之一。弓網(wǎng)電弧會(huì)導(dǎo)致受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線灼傷、燒蝕，加速弓網(wǎng)摩 擦副材料老化，降低弓網(wǎng)系統(tǒng)的服役性能，同時(shí)弓網(wǎng)電弧還會(huì)產(chǎn)生高次諧波，影響車載設(shè)備 的安全穩(wěn)定工作。弓網(wǎng)電弧對(duì)弓網(wǎng)摩擦副材料的灼傷、燒蝕W及引起的牽引系統(tǒng)諧波與弓 網(wǎng)電弧能量密切相關(guān)，因此，為了系統(tǒng)掌握弓網(wǎng)電弧的破壞特性，需要獲得弓網(wǎng)電弧的能量 信息。獲取弓網(wǎng)電弧能量信息的最直接的方法是測量弓網(wǎng)電弧的電壓、電流，將電壓電流相 乘，獲得弓網(wǎng)電弧燃弧功率，然而實(shí)際運(yùn)營現(xiàn)場，獲取弓網(wǎng)電弧電壓需要測試接觸網(wǎng)導(dǎo)線與 受電弓滑板之間的壓降，而當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)，受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線處于相互高速運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)，測試弓網(wǎng)電弧電壓存在很大的困難。因此目前在運(yùn)營現(xiàn)場對(duì)弓網(wǎng)電弧的測量多是側(cè) 重于統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)的燃弧次數(shù)和燃弧時(shí)間，現(xiàn)有測量方法對(duì)于統(tǒng)計(jì)弓網(wǎng)離線率很有意 義，但還是無法反應(yīng)每次燃弧時(shí)的電弧能量信息，不能用于評(píng)估弓網(wǎng)電弧對(duì)弓網(wǎng)摩擦副材 料的侵蝕特性，因此亟需一種能夠測量弓網(wǎng)電弧能量的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種弓網(wǎng)電弧能量測量方法，克服現(xiàn)有測量方法只能統(tǒng)計(jì) 燃弧次數(shù)與燃弧時(shí)間，無法反應(yīng)電弧能量的缺陷?，F(xiàn)場運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)和開關(guān)電 弧領(lǐng)域的研究結(jié)果表明，當(dāng)拍攝位置與電弧燃弧點(diǎn)位置固定時(shí)，電弧燃燒越劇烈，電弧能量 越大時(shí)，通過高速相機(jī)記錄的電弧燃弧圖像在拍攝照片上占據(jù)的空間越大，電弧圖像的周 長也越大。而且進(jìn)一步研究表明，電弧能量與照片上電弧圖像的邊界周長之間存在一定的 函數(shù)關(guān)系。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下的手段實(shí)現(xiàn)的。
[0005] 1.-種弓網(wǎng)電弧能量測量方法，用于對(duì)高速相機(jī)弓網(wǎng)電弧燃弧拍攝圖像信息化處 理。電弧燃弧拍攝圖像二值化處理得到電弧邊界周長，并將電弧邊界周長帶入相關(guān)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?型中處理得到弓網(wǎng)電弧能量，包括W下的步驟：
[0006] 1)在動(dòng)車組車頂受電弓下方架設(shè)高速相機(jī)，當(dāng)弓網(wǎng)電弧發(fā)生時(shí)，觸發(fā)高速相機(jī)，記 錄弓網(wǎng)電弧的圖像；
[0007] 2)對(duì)1)所獲弓網(wǎng)電弧圖像進(jìn)行二值化處理，獲得弓網(wǎng)電弧二值化圖像；
[0008] 3)對(duì)2)所獲圖像提取弓網(wǎng)電弧二值化圖像中電弧的邊界周長L
[0009] 4)將3)所得將電弧邊界周長L輸入實(shí)驗(yàn)所得模型中計(jì)算，得到目標(biāo)弓網(wǎng)電弧能量 值Q。
[0010] 本發(fā)明提供的一種弓網(wǎng)電弧能量測試方法，只需要利用高速相機(jī)對(duì)弓網(wǎng)電弧圖像 進(jìn)行非接觸拍攝，獲得電弧燃弧時(shí)，電弧圖像的邊界周長信息，并利用電弧邊界周長與弓網(wǎng) 電弧能量的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，即可獲得弓網(wǎng)電弧的強(qiáng)度信息，不需要測量電弧燃弧時(shí)的電壓、 電流等信息，有利于對(duì)弓網(wǎng)電弧能量進(jìn)行現(xiàn)場在線檢測。
【附圖說明】
[0011] 圖1為現(xiàn)場弓網(wǎng)電弧圖像采集示意圖；
[0012] 圖2為二值化處理前后典型弓網(wǎng)電弧圖像;其中：（a)為原始圖像，（b)為二值化圖 像。
[0013] 圖3為提取周長所采用的八方向鏈碼原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的過程作進(jìn)一步的詳述。
[0015] 本發(fā)明提供的一種弓網(wǎng)電弧能量測量方法，其【具體實(shí)施方式】如下：1)在動(dòng)車組車 頂受電弓下方的車體上焊接兩塊侶合金板，并利用絲錐在侶合金板轉(zhuǎn)上直徑為6mm的螺紋 孔，利用螺栓把高速相機(jī)安裝固定在侶合金板上，高速相機(jī)的記錄觸發(fā)通道與車頂火花傳 感器的信號(hào)輸出通道相連，當(dāng)弓網(wǎng)電弧發(fā)生時(shí)，車頂火花傳感器輸出脈沖信號(hào)，觸發(fā)高速相 機(jī)對(duì)弓網(wǎng)電弧圖像進(jìn)行采集，如圖1所示；2)利用matlab軟件的圖像處理模塊image_ p;roceessing_too化ox對(duì)高速相機(jī)拍攝的弓網(wǎng)電弧圖像進(jìn)行二值化處理，二值化處理的具 體方法是利用matlab軟件的圖像處理模塊image_p;roceessing_too化OX對(duì)高速相機(jī)拍攝的 弓網(wǎng)電弧圖像進(jìn)行分析，得到圖像各像素點(diǎn)的灰度值(灰度值的范圍在0~255之間，黑色像 素點(diǎn)灰度值為0，白色像素點(diǎn)灰度值為255)，設(shè)定灰度闊值為190，將弓網(wǎng)電弧圖像各像素點(diǎn) 的灰度值與設(shè)定的灰度闊值進(jìn)行比較，大于該闊值的像素點(diǎn)灰度值調(diào)整為255,小于該闊值 的像素點(diǎn)灰度值調(diào)整為0,完成對(duì)弓網(wǎng)電弧圖像的二值化處理，二值化處理前后的典型弓網(wǎng) 電弧圖像如圖2所示;3)利用8方向鏈碼技術(shù)提取弓網(wǎng)電弧二值化圖像的邊界周長，其具體 方法如圖3所示，選擇弓網(wǎng)電弧二值化圖像上任意一個(gè)與黑色像素點(diǎn)相鄰白色邊界像素點(diǎn)， W該點(diǎn)為起始點(diǎn)，鏈碼W8鄰域的方式在邊界像素點(diǎn)上序列移動(dòng)，每移動(dòng)一次記一個(gè)鏈碼元 素ci，每個(gè)移動(dòng)方向按照與圖3對(duì)應(yīng)的鏈碼元素レl|cl= 0，l，2，…7}進(jìn)行數(shù)字編碼，進(jìn)而生 成鏈碼。從圖3中可W看出，若鏈碼元素Cl為奇數(shù)，則記長度為若Cl為偶數(shù)，則長度為1， 由此得到弓網(wǎng)電弧的邊界周長為：
[0016]
[0017] 式中Ne和No分別為8方向邊界鏈碼中走偶步和走奇步的數(shù)目；4)將弓網(wǎng)電弧的邊界 周長帶入實(shí)驗(yàn)所得經(jīng)驗(yàn)公式中計(jì)算，
[0018] Q= -7.9X1〇-1〇XιΛ4.1934X1〇-6X?Λο. 0524X1^-56.826 [0019]即可得到此時(shí)的弓網(wǎng)電弧能量Q。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種弓網(wǎng)電弧能量測量方法，用于對(duì)高速相機(jī)弓網(wǎng)電弧燃弧拍攝圖像信息化處理， 其特征在于，電弧燃弧拍攝圖像二值化處理得到電弧邊界周長，并將電弧邊界周長帶入相 關(guān)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭刑幚淼玫焦W(wǎng)電弧能量，包括以下的步驟： 1) 在動(dòng)車組車頂受電弓下方架設(shè)高速相機(jī)，當(dāng)弓網(wǎng)電弧發(fā)生時(shí)，觸發(fā)高速相機(jī)，記錄弓 網(wǎng)電弧的圖像； 2) 對(duì)1)所獲弓網(wǎng)電弧圖像進(jìn)行二值化處理，獲得弓網(wǎng)電弧二值化圖像； 3)對(duì)2)所獲圖像提取弓網(wǎng)電弧二值化圖像中電弧的邊界周長L; 4)將3)所得將電弧邊界周長L輸入實(shí)驗(yàn)所得模型中計(jì)算， Q= -7 · 9X10-1()XL3+4 · 1934X10-6XL2+0 · 0524XL-56 · 826得到目標(biāo)弓網(wǎng)電弧能量值Q。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種弓網(wǎng)電弧能量現(xiàn)場測量方法，用于對(duì)高速相機(jī)弓網(wǎng)電弧燃弧拍攝圖像信息化處理,其特征在于,電弧燃弧拍攝圖像二值化處理得到電弧邊界周長，并將電弧邊界周長帶入相關(guān)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭刑幚淼玫焦W(wǎng)電弧能量。本發(fā)明為運(yùn)營現(xiàn)場定量測量弓網(wǎng)電弧能量信息提供一種有效的手段，只需要利用高速相機(jī)對(duì)弓網(wǎng)電弧圖像進(jìn)行非接觸拍攝，獲得電弧燃弧圖像的邊界周長信息，并利用電弧邊界周長與弓網(wǎng)電弧能量的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，獲得弓網(wǎng)電弧的強(qiáng)度信息。不需要測量電弧燃弧時(shí)的電壓、電流等信息，有利于對(duì)弓網(wǎng)電弧能量進(jìn)行現(xiàn)場在線檢測。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號(hào)】CN105445576
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510769661
【發(fā)明人】高國強(qiáng), 吳廣寧, 魏文賦, 張血琴, 高波, 古圳, 胡海星, 胡怡
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日