軌道交通弓網工況監測系統的製作方法

2023-04-25 03:03:36

專利名稱：軌道交通弓網工況監測系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於軌道交通的檢測技術領域，涉及軌道交通的弓網系統的弓網工況監測系統。
背景技術：
目前大部分的軌道交通系統採用的是電力驅動的列車，通常，通過接觸網系統形成額定電壓/電流的輸送條件、再由列車受電弓部件受流到列車的配電系統進行應用，從而為列車運行提供能量。因此，受電弓與接觸網之間相互作用，形成了地面固定供電設備與移動車輛應用之間的紐帶，並且二者主要地構成了通常所定義的「弓網系統」。弓網系統在形成電氣迴路的同時，運行中接觸網和受電弓必須保持良好的動態連接工況，這樣才能使列車能有良好的受流條件。然而，在軌道交通運行中，常常因為受電弓和接觸網之間的工作情況出現異常，產生單系統性的故障，嚴重影響正常運行作業，其中不乏受電弓或接觸網系統各自的原因，但更多反映出來的是存在受電弓與接觸網的接合點(也即弓網系統的接合點)的工況存在問題。在受流過程中，受電弓和接觸網在機械方面和電氣方面均密切相關，車輛運行時，相對滑動接觸體之間容易出現電火花，是因為在滑動中兩個通電的接觸體會短時脫開，此時，電流擊穿兩個接觸體之間的空氣隙，從而產生拉弧現象。因此，拉弧現象的出現就說明有可能影響正常受流的情況出現，嚴重的將導致弓網事故的發生，影響列車的正常運行；拉弧事件也是弓網工況的重要表現方面。因此，保證弓網系統的工況良好、減少弓網系統的故障是減少軌道交通運營故障的關鍵因素之一。並且，隨著列車的速度越來越高，受電弓與接觸網分離的可能性越大，弓網電弧越容易產生，弓網系統的弓網工況不良所造成的危害也愈來愈嚴重。這樣，對受電弓和接觸網之間的運行工況(也即弓網工況)進行`監測顯得愈發重要。目前使用的軌道交通弓網工況監測系統，只是簡單地使用攝像頭配合硬碟錄像機，實時記錄受電弓與接觸網的結合點的工作狀態；當列車完成運營回庫後，工作人員將記錄的視頻數據下載到監控工作站，再採取人工方式查看是否有拉弧現象的發生，並判斷發生拉弧現象的大概位置，從而為弓網系統的維護等提供依據。這種軌道交通弓網工況監測方式明顯地具有以下缺點:第一，由於列車運行的時間較長，記錄的視頻數據量非常巨大，僅靠人工審閱判斷拉弧現象，難度大、花費時間多、操作繁瑣、效率極其低下；第二，人工審閱判斷拉弧現象主觀性強，並且容易導致判斷不準確；第三，所有弓網工況的監測工作是在列車運行後完成，並無實時在線監測功能，從而難以及時有效地發現或預測弓網系統的故障，在進行人工審閱出故障苗頭之前，在弓網工況較差的情況下，很可能後續運行經過的列車已經因弓網工況不良發生了故障。有鑑於此，有必要提出一種新型的軌道交通弓網監測系統。

發明內容
本發明的目的之一在於，實現弓網工況的自動監測。本發明的又一目的在於，提高弓網工況的監測準確性。本發明的還一目的在於，實現弓網工況的在線監測和及時報警功能。本發明的再一目的在於，實現弓網工況的故障預警功能。為實現以上目的或者其他目的，本發明提供一種軌道交通弓網工況監測系統，用於對一條或多條軌道線路的弓網系統的弓網工況進行監測，該監測系統包括:車載終端，其包括:車載數據採集模塊，其用於對弓網系統進行弓網工況信息採集以實現對弓網系統的弓網工況進行監視，並同時用於採集列車行駛綜合信息，車載分析報警模塊，其用於存儲所採集的弓網工況信息和列車行駛綜合信息並基於所述弓網工況信息和列車行駛綜合信息進行在線分析處理，以判斷弓網工況是否異常並在弓網工況被判定為異常時發出報警信息；地面檢測中心，其基於來自一個或多個所述車載終端的所述弓網工況信息和列車行駛綜合信息對弓網工況進行關聯分析處理；以及數據通信網絡，其用於實現所述車載終端和地面檢測中心之間的信息傳輸。按照本發明一實施例的軌道交通弓網工況監測系統，其中，所述弓網工況信息包括可見光視頻圖像和特定頻譜圖像；所述車載數據採集模塊包括:用於採集弓網系統的可見光視頻圖像的可見光視頻圖像採集裝置；以及用於拍攝弓網系統產生拉弧時的特定頻譜圖像的特定頻譜採集裝置。進一步，優選地，所述特定頻譜採集裝置為紫外圖像傳感器和/或紅外圖像傳感器。在一實施例中，所述弓網工況情況通過弓網系統上的拉弧所對應的拉弧事件等級來反映。在之前所述實施例的軌道交通弓網工況監測系統中，在所述在線分析處理中，包括步驟:判別對應於每一電弧現象的一幀或多幀幀特定頻譜圖像所對應的拉弧事件等級；如果拉弧事件等級大於或等於預定級別，則在線發出所述報警信息。進一步，所述報警信息包括對應該拉弧時刻的特定頻譜圖像幀、對應該拉弧時刻的可見光視頻圖像幀、和/或對應該拉弧時刻的列車行駛綜合信息。進一步，判別所述拉弧事件等級時，至少基於特定頻譜圖像幀的灰度等級進行劃分。進一步，判別所述拉弧事件等級時，至少還基於列車行駛綜合信息的弓網系統受流電流數據進行等級劃分。優選地，如果所述弓網系統受流電流數據的變化小於預定值，判別所述拉弧事件至不影響列車運行的等級。進一步，其特徵在於，所述拉弧事件等級包括以下四個等級:表示平滑的第一級，
表示產生小電弧且不影響列車運行的第二級，表示大電弧但不影響列車運行的第三級，表示大電弧且影響列車運行的第四級；其中，拉弧事件等級大於或等於第三級，則在線發出所述報警信息。按照本發明又一實施例的軌道交通弓網工況監測系統，其中，所述列車行駛綜合信息包括至少包括列車速度、弓網系統受流電流數據和列車位置信息。在之前所述任一實施例的軌道交通弓網工況監測系統中，所述車載數據採集模塊包括:用於採集弓網系統受流電流數據的感應電流採集裝置；和/或列車速度採集裝置；其中所述列車位置信息至少根據所述列車速度計算得出。進一步，優選地，所述車載終端還包括無線通信接口模塊，該無線通信接口模塊可操作地接入所述數據通信網絡系統，以至少傳輸所述弓網工況信息、列車行駛綜合信息以及所述在線分析處理所得到數據至所述地面檢測中心。進一步，優選地，所述報警信息通過所述數據通信網絡進行實時傳輸，所述弓網工況信息和列車行駛綜合信息在所述列車完成預定運行進入車站或車場後進行離線傳輸。按照本發明再一實施例的軌道交通弓網工況監測系統，其中，所述車載分析報警模塊包括:主控制器、存儲子模塊和分析子模塊；其中，所述存儲子模塊用於存儲所述弓網工況信息和列車行駛綜合信息，所述分析子模塊用於進行所述在線分析處理，所述主控制器至少用於控制發送所述報警信息。按照本發明再又一實施例的軌道交通弓網工況監測系統，其中，所述地面檢測中心包括數據存儲伺服器、關聯分析處理計算裝置、操作終端和應用系統伺服器，所述數據存儲伺服器、關聯分析處理計算裝置、操作終端和應用系統伺服器之間通過軌道交通線路區域網實現連接。在之前所述任一實施例的軌道交通弓網工況監測系統中，優選地，所述關聯分析處理用於對多個不同時刻的反映弓網工況的拉弧事件進行比較分析處理，以準確監測弓網工況並預警弓網工況的故障。在之前所述任一實施例的軌道交通弓網工況監測系統中，所述地面檢測中心基於多個車載終端發送過來的所述弓網工況信息、列車行駛綜合信息以及所述在線分析處理所得到數據進行所述關聯分析處理。在之前所述任一實施例的軌道交通弓網工況監測系統中，優選地，所述地面檢測中心還用於確認所述拉弧事件等級。在之前所述任一實施例的軌道交通弓網工況監測系統中，優選地，所述地面檢測中心將所述拉弧事件等級進行進一步細分，並進一步判斷所述拉弧所對應的細分的拉弧事件等級。在之前所述任一實施例的軌道交通弓網工況監測系統中，優選地，在所述關聯分析處理中，所述地面檢測中心將拉弧事件與其對應時刻的可見光視頻圖像幀、對應時刻的受流電流數據進行關聯。本發明的技術效果是，通過車載終端可以實現對弓網工況的在線分析處理，並且基本實時地發出報警信息，並可以通過地面檢測中心基於許多採集數據進行關聯分析處理，可以實現對弓網工況的科學分析處理，並得到影響弓網工況的因素，準確監測弓網工況的同時，還能實現對弓網工況的故障預警；並且，以上弓網工況的分析過程基本可以自動完成，弓網工況監測的自動化程度高，在提高弓網工況監測的效率的同時，可以適當引入人工判斷來分析累積的故障案例以修正並提高其準確性。


從結合附圖的以下詳細說明中，將會使本發明的上述和其他目的及優點更加完整清楚，其中，相同或相似的要素採用相同的標號表示。圖1是按照本發明一實施例的軌道交通弓網工況監測系統的結構示意圖。圖2是圖1所示車載終端的模塊結構示意圖，圖3示意圖2實施例的車載終端在列車上的安裝示意圖。圖3是圖2實施例的車載終端安裝在列車上的示意圖。圖4是按照本發明一實施例的車載終端的弓網工況監測處理流程示意圖。圖5是車載終端與地面檢測中心之間通過一實施例的無線通信網絡進行數據通信傳輸的示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發明的多個可能實施例中的一部分，旨在提供對本發明的基本了解，目的並不在於確認本發明的關鍵或決定性的要素或限定所要保護的範圍。容易理解，根據本發明的技術方案，在不變更本發明的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的其他實現方式。因此，以下具體實施方式
以及附圖僅是對本發明的技術方案的示例性說明，而不應當視為本發明的全部或者視為對本發明技術方案的限定或限制。下面的描述中，為描述的清楚和簡明，並沒有對圖中所示的所有多個部件進行描述。附圖中示出了多個部件為本領域普通技術人員提供本發明的完全能夠實現的公開內容。對於本領域技術人員來說，許多部件的操作都是熟悉而且明顯的。在本文中，「弓網系統」主要是指列車受電弓和接觸網，列車受電弓從接觸網受流以給列車提供電能。圖1所示為按照本發明一實施例的軌道交通弓網工況監測系統的結構示意圖。該實施例的軌道交通弓網工況監測系統10可以適用於使用弓網系統的軌道交通中，其目的在於為軌道交通的良好運行提供保障。軌道交通具體地例如可以為地鐵、輕軌、電氣鐵路交通等，還可以為其他按照規定軌道線路行駛的並採用弓網系統提供驅動所需電力的軌道交通。軌道交通弓網工況監測系統10基本地包括列車上的多個車載終端110、無線通信網絡130以及地面檢測中心150。多個車載終端110可以同時置於一輛列車上，軌道交通弓網工況監測系統10也可以包括同一軌道線路上的多輛列車上分別所對應的多個車載終端110，可以類推地，軌道交通弓網工況監測系統10也可以包括多條軌道線路上的多輛列車上的多個車載終端110。具體而言，車載終端Iio的數量與該監測系統10的地面檢測中心150所定義管轄列車運行區域有關，地面檢測中心150所定義管轄列車運行區域可以通過設置無線通信網絡130來實現。在軌道交通弓網工況監測系統10中的每個車載終端110可以通過無線通信網絡130實時地或者非實時地實現與地面檢測中心150無線通信。需要理解的是，車載終端110與地面檢測中心150的信息傳輸形式並不限於該實施例的無線通信網絡130，其還可以為其他類型的數據通信網絡。圖2所示為圖1所示車載終端的模塊結構示意圖，圖3示意圖2實施例的車載終端在列車上的安裝示意圖。如圖1所示車載終端110具有採集、分析、存儲和數據通信的功能，具體而言，如圖2所示實施例，車載終端110上設置有車載數據採集模塊，其包括但不限於可見光圖像採集裝置111、特定頻譜採集裝置112、感應電流採集裝置113和列車速度採集裝置114。其中，可見光圖像採集裝置111、特定頻譜採集裝置112為車載的視頻記錄設備，可以用來進行圖像採集；如圖3所示，可見光圖像採集裝置111和特定頻譜採集裝置112均對準拉弧容易產生的地方(即受電弓和接觸網之間的接合點，也即工況作用點，也即作用點)進行弓網工況信息(以下簡稱為「工況信息」)採集，以對弓網工況進行監視。可見光圖像採集裝置111可以採集與作用點相關的弓網系統的弓網圖像，具體地其可以採用高清攝像機，其攝像頭對準受電弓和接觸網之間的接合點安裝，在列車運行過程中，可以不間斷地拍攝，從而實時採集至少包括弓網系統接觸點的可見光視頻信息。通過可見光圖像採集裝置111所採集可見光視頻信息，可以讀出接觸網的狀況、受電弓的狀況、接合點的狀態等相關信息，為地面檢測中心的關聯分析處理提供判斷的信息基礎。特定頻譜採集裝置112具體地可以採用特定頻譜的高速圖像傳感器，其用於感知接觸點拉弧時產生的電弧現象。根據拉弧時產生的電弧的特點，選用合適的傳感器來實現對電弧的準確、清楚地捕捉。需要理解是的是，特定頻譜採集裝置112僅是電弧現象採集裝置中的一具體實施例，本領域技術人員根據電弧現象拍攝採集的要求，可以選擇其他類型的電弧現象採集裝置，並且，可以根據電弧現象採集裝置的技術發展，而更新地選擇電弧現象抓取更準確、感知更清楚的採集裝置。在優選實例中，特定頻譜採集裝置112可以採用紫外圖像傳感器，紫外圖像傳感器利用拉弧時產生的電弧所發出的紫外線的特性，來拍攝電弧圖片，基於該紫外線感光拍攝的圖片可以清晰地表徵電弧事件圖像。在還一優選實施例中，特定頻譜採集裝置112可以為包括多種不同頻譜的多個圖像傳感器，例如，同時包括紫外圖像傳感器和紅外圖像傳感器，紫外圖像傳感器用於捕抓弓網系統的作用點產生拉弧時的紫外圖片，紅外圖像傳感器用於捕抓弓網系統的作用點產生拉弧時的紅外圖片，多個圖片的結合應用，可以更清晰地表徵拉弧事件，從而獲取更準確的工況監測結果。繼續如圖2和圖3所示，可見光圖像採集裝置111和特定頻譜採集裝置112具體而言可以通過USB2.0接口連接至車載分析報警模塊117，其分別採集的關於弓網系統的工況數據(例如圖像數據)可以該接口傳輸至車載分析報警模塊117，進而或在其存儲子模塊1172中存儲，或在其分析子模塊1173被實時進行車載端分析處理。在安裝可見光圖像採集裝置111和特定頻譜採集裝置112時，它們的安裝位置、角度等均會影響圖像監測的精度，進而影響弓網工況監測的準確性，因此，需要儘可能地將可見光圖像採集裝置111和特定頻譜採集裝置112的鏡頭對準弓網系統的探測目標區域位置來安裝，儘可能減少背景區域的不利影響，使目標區域在採集圖像中位置和大小相適用，並使在列車在運行過程中獲取的圖像相對目標區域基本保持一致。另外，車載數據採集模塊還可以為可見光圖像採集裝置111和特定頻譜採集裝置112的提供輔助裝置，例如，為可見光圖像採集裝置111安裝照明光源，在特定頻譜採集裝置112為紅外圖像傳感器時，還可以為其安裝抑制幹擾的輔助裝置。繼續如圖2和圖3所示，車載數據採集模塊還包括感應電流採集裝置113和列車速度採集裝置114。通常地，在弓網工況不正常導致的拉弧事件中，會導致受流電流的大小發生變化或者波動，在該實施例中，感應電流採集裝置113可以用來在列車行駛過程中採集弓網系統受流電流數據，用來判斷分析拉弧事件。感應電流採集裝置113具體可以但不限於選擇使用諸如直流式電流感應器(也稱為開環式霍爾電流傳感器，其採用霍爾傳感器原理)，其具有高精確度、高線性度、高集成度、體積小、結構簡單、工作穩定等特點。通過感應電流採集裝置113可以得知在電弧事件發生時弓網系統的電流參數變化，為準確分析弓網工況的拉弧事件進一步提供基礎數據。列車速度採集裝置114可以採集列車運行的速度信息，例如，拉弧事件發生時刻所對應的列車運行速度；進一步需要理解的是，本領域技術人員基於列車定位技術，一般地可以根據運行時間進行、列車所處的列車區段，並基於列車的速度信息，計算得出列車的位置信息，從而準確找出拉弧事件發生時刻所對應的列車位置，也進而可以找出弓網系統的接觸網的位置信息。在該實施例中，列車速度採集裝置114可以採用速度傳感器。需要說明的是，以上所述計算過程(列車位置計算和速度計算)可以在主控制器1174中完成，當然，在其他實施例中，也可以在如圖1所示的地面檢測中心150的分析處理計算機中計算完成。具體地，感應電流採集裝置113和列車速度採集裝置114可以通過串行接口連接至車載分析報警模塊117。因此，弓網系統受流電流數據、列車速度數據、列車位置信息等均可以在存儲子模塊1172中存儲，為車載分析報警模塊117的車載端弓網工況分析處理和地面檢測中心150的弓網工況分析處理提供數據基礎。需要指出的是，車載終端110中的感應電流採集裝置113和列車速度採集裝置114等用於採集列車行駛綜合信息的設備可以為專用於該弓網工況監測系統而設置，也可以為列車中的其他任何系統中設置的具備該功能的設備，例如，如果列車自身能採集弓網系統受流電流數據、列車速度數據、列車位置信息等列車行駛綜合信息，車載分析報警模塊117可以直接從列車中獲取這些信息(例如，列車速度和列車位置信息可以從列車檢測系統或運控系統獲得)，用於採集列車行駛綜合信息的設備可以理解為集成於列車中。因此，車載終端110中的感應電流採集裝置113和列車速度採集裝置114設置形式是不是限制性的。需要說明的是，以上示例檢測或計算出的弓網系統受流電流數據、列車速度數據、列車位置信息等均屬於列車行駛綜合信息，計算得出的數據也可以理解為間接採集或檢測得出的列車行駛綜合信息。列車行駛綜合信息的具體種類並不限於以上給出的數據種類，根據準確進行弓網工況分析處理的需要，可以增加列車行駛綜合信息所包括的信息種類，相應地，可以增加數據採集設備。因此，車載數據採集模塊所包括的採集裝置並不限於以上實施例。列車行駛綜合信息也不限於本實施例，除圖像信息之外的任何能反映弓網工況的相關信息均可以定義為列車行駛綜合信息。需要理解的是，車載數據採集模塊中的各個裝置所採集的數據信息可以通過時間維度的關聯性，實現彼此的關聯匹配，從而方便地找出拉弧事件發生時刻所對應的圖像和列車行駛綜合信息。
繼續如圖2所示，車載分析報警模塊117包括電源子模塊1171、存儲子模塊1172、分析子模塊1173、主控制器1174。電源子模塊1171可以為車載分析報警模塊117的各個子模塊、以及與車載分析報警模塊117所連接的車載終端110中的各裝置的運行提供正常供電，其具體可以將列車的110伏直流電源轉換為各個子模塊或各裝置所需要的工作供電。主控制器1174可以對車載數據採集模塊中的各個裝置所採集的數據信息進行數據轉換等處理，使其符合分析子模塊1173所需要的數據格式，主控制器1174還可以控制車載數據採集模塊(實現數據採集管理)、無線通信接口模塊(實現通信管理)等，例如，數據採集的開始、結束，數據的無線發送，報警信息的發送等。具體地，主控制器1174可以為中央處理單
J Li ο採集的圖像和列車行駛綜合信息可以直接或者被轉換格式後存儲於存儲子模塊1172。分析子模塊1173在進行車載端分析處理時，從存儲子模塊1172中調取相關數據，進行分析處理。在一實施例中，以拉弧事件來反映弓網工況，分析子模塊1173首先根據電弧圖片(特定圖譜採集裝置所拍攝)分析判斷拉弧事件的等級，例如，拉弧事件等級可以但不限於被定義為四級:第一級表示平滑(基本無電弧或電弧很小)，第二級表示產生小電弧，第三級表示大電弧但不影響列車運行，第四級表示大電弧且影響列車運行；根據電弧圖片(也即特定頻譜圖像)的數位訊號的灰度等級對應判別電弧事件等級(相應灰度範圍值對應相應的拉弧事件等級)，如果判斷電弧事件等級為大於或等於第三級，則表示很可能影響列車運行，分析子模塊1173發出指令至主控制器1174、使其控制無線通信接口模塊發出報警信息(例如報警日誌)，從而可以基本實時反映弓網工況，列車司機或者地面工作人員可以獲知該報警日誌，從而可以採用相應的處理，避免因弓網工況導致列車故障。在其他實施例中，分析子模塊1173也可以採用其他圖像分析處理技術來判斷電弧事件等級以量化地表徵弓網工況。在一優選實例中，其中的報警信息中可以包括電弧圖片(報警信息基於該電弧圖片分析處理得出)、該電弧圖片拍攝時刻對應的可見光視頻圖像、該電弧圖片拍攝時刻對應的列車行駛綜合信息(例如，弓網系統受流電流數據、列車速度數據、列車位置信息)、和/或拉弧事件等級信息等，因此，相關工作人員不但可以獲取報警信號，還可以基於該報警信息進行分析判斷，以進一步人工判斷該報警，進而決定是否採取相應處理。在還一優選實施例中，分析子模塊1173對拉弧事件的等級判斷並不限於電弧圖片，例如，還可以基於弓網系統(受電弓)的電流數據，在判斷是否屬於第三級或者第四級時，看弓網系統受流電流數據的變化是否發生大於預定值，如果基本沒有發生波動，則不表示不會影響列車運行，屬於第三級，如果變化大於預定值，則表示會影響列車運行，屬於第四級。當然，在其他實例中，還可以引入其他的採集的數據進行判斷分析判斷。繼續如圖2所示，車載終端110的無線通信接口模塊可以將車載終端110通信耦合接入無線通信網絡130，從而可以實現車載終端110與地面檢測中150之間的數據通信傳輸，例如，可以實時傳輸報警信息，可以傳輸圖片、列車行駛綜合信息等；需要說明的是，以上分析判斷過程中，電弧圖片被判別出的拉弧事件等級信息也可以一同相應地被傳輸至地面檢測中150。在該實施例中，無線通信網絡130可以使用3G無線通信方式和Wifi無線通信方式傳輸數據，相應地，無線通信接口模塊中設置了 3G通信模塊115、Wifi通信模塊116，其中3G通信模塊115用於實現在線實時發送，Wifi通信模塊116用於在列車停止運行時的數據離線發送。圖4所示為按照本發明一實施例的車載終端的弓網工況監測處理流程示意圖。結合圖3和圖4所示，車載終端上電準備開始進行弓網檢測處理；首先，步驟S310，車載終端的系統初始化並自檢。進一步，步驟S320，在列車開始運行後，採集圖像和列車行駛綜合信息。在該實施例中，圖像包括可見光視頻圖像和特定頻譜視頻圖像，列車行駛綜合信息包括弓網系統受流電流數據、列車速度數據、列車位置信息等。進一步，步驟S330，存儲圖像和列車行駛綜合信息。採集的數據被傳輸至車載分析報警模塊117，圖像和列車行駛綜合信息可以在數據採集裝置中完成數據格式轉換、也可以在主控制器1174中完成數據格式轉換，然後再存儲在存儲子模塊1172中。進一步，步驟S340，電弧事件等級初次判別。如之前所述可以基於電弧圖片(特定視頻圖像採集裝置所採集)、或者還可以基於弓網系統受流電流數據等其他採集的數據進行電弧等級判別；每個電弧圖片所對應的電弧事件等級信息可以相應地進行存儲，以備其後過程發送。進一步，步驟S350，判斷電弧事件等級是否大於或等於預定等級。如果判斷為「是」，則表示弓網工況不正常，很可能導致列車運行故障，因此，進入步驟S360，發送報警信息。如果判斷為「否」，直接進入步驟S370。進一步，步驟S370，控制3G通信模塊在線發送數據。在該步驟中，可以在線發送報警信息，如以上所述優選實施例，如果報警信息中包括電弧圖片(報警信息基於該電弧圖片分析處理得出)、該電弧圖片拍攝時刻對應的可見光視頻圖像、該電弧圖片拍攝時刻對應的列車行駛綜合信息(例如，弓網系統受流電流數據、列車速度數據、列車速度數據、列車位置信息)、和/或拉弧事件等級信息等，在發送數據之前還包括從存儲子模塊中獲取相關數據信息的步驟。在步驟S360判斷為「否」的情況下，該步驟發送的數據根據該弓網監測系統需要實時在線發送的採集數據來進行選擇性地發送，當然，在選擇性地發送過程中，一般地需要考慮3G通信的數據傳輸速率。以上步驟S320至步驟S370可以在列車運行過程中循環地執行。直至進入步驟S380,判斷列車運行是否結束，如果列車運行結束(例如結束某一段線路的運行)，則進入步驟S390，控制Wifi通信模塊發送全部數據至地面檢測中心150。在該步驟中，列車停靠在指定位置(例如車站或車場)後，車載終端可以主動搜尋與地面檢測中心通信所使用的Wifi網絡，成功登陸網絡後，向地面檢測中心發起數據下載請求報文，車載終端所採集的數據或者任何基於採集的數據處理所得到其他數據，均一併下載至地面檢測中心150，地面檢測中心150基於這些數據進行離線分析。至此，車載終端可以關機，其弓網工況監測處理流程基本結束。圖5所示為車載終端與地面檢測中心之間通過一實施例的無線通信網絡進行數據通信傳輸的示意圖。但是，需要指出的是，無線通信網絡130並不限於該實施例的3G通信和Wifi通信方式實現數據傳輸，其還可以採用其他形式的無線網絡，隨著無線網絡技術的發展，也可以採用新出現的傳輸速率更快的其他無線通信網絡，例如，4G通信網絡。並且，需要理解的是，在無線通信網絡的傳輸速率足夠快的情況下，在以上步驟S370中即可以增加實時傳輸的數據容量，甚至可以取消步驟S390。
繼續參閱圖1，地面檢測中心150可以接收到其所管轄的列車對應的車載終端110發送過來的所有與弓網工況相關的數據，地面檢測中心150的數據存儲伺服器可以大量存儲這些數據，以備關聯分析過程中所使用。地面檢測中心150還可以包括一個或多個操作終端、應用系統伺服器，尤其是，還包括關聯分析處理計算機，在一實施例中，關聯分析處理計算機、操作終端、應用系統伺服器、數據存儲伺服器之間可以通過軌道交通線路區域網實現連接。在車載終端的分析是對某一時刻對應的弓網工況進行分析處理，以分析拉弧事件為例，影響拉弧事件的因素很多，因此，對拉弧事件的分析判斷也可能存在弓網工況監測的不準確性。並且，上述實施例的車載終端難以實現弓網工況的預警判斷。地面檢測中心150的關聯分析處理計算機可以基於不同車載終端、不同時間所發送過來的數據進行進一步的關聯分析處理，以提高弓網工況監測準確性並實現預警弓網工況的故障功能。在進行關聯分析處理的過程中，對於同一時刻的拉弧事件，可以將該時刻所對應的電弧圖片(特定頻譜採集裝置採集)、可見光圖像幀(可見光視頻圖像採集裝置採集)、列車位置信息、列車速度、弓網系統受流電流數據大小以及車載終端的編號信息等可以一併顯示於操作終端，從而便於操作人員進行弓網工況判斷處理；關聯分析處理的過程中的「關聯」特點在於，可以將多個不同時刻的弓網工況進行關聯分析比較，例如，可以將不同列車在同一地點的拉弧事件進行關聯比較分析，可以將同一列車在不同速度條件下的拉弧事件進行關聯比較分析(例如，可以得出在某一軌道位置點速度將至某一特定值後拉弧事件等級下降的規律)，可以將同一列車在不同軌道位置點進行拉弧事件進行關聯比較分析，可以將同一列車在不同載客條件或氣候條件下在同一軌道位置點的拉弧事件進行關聯比較分析，等等。需要理解是，本領域技術人員在以上啟示下，可以選擇在某些因素相同、某一因素現對變化的情況下，分析比對弓網工況情況，以發現該變化的因素對弓網工況的影響，為弓網工況的監測準確、故障預警判斷提供基礎。具體地，例如，如果多列列車在同一軌道位置點均發生大於或等於三級的拉弧事件，但是，弓網受流電流均未發生變化，通過關聯分析可以判斷出該位置點的弓網工況實際上是正常的，其可能是弓網系統自身的設置所導致的，因此，如果車載終端在該軌道位置點發送出報警信息時，可以基本地忽略該報警信息而不進行相應處理。再例如，如果對於多列列車在同一軌道位置點均發生拉弧事件，且電弧圖片之外的其他類型數據也均反映該位置處發生拉弧，可以判斷該軌道位置點存在弓網工況不良好並存在嚴重隱患，應該儘快進行維護處理，或者可以判斷該軌道位置點的弓網工況在隨時間推移而趨於變壞，從而提供預警判斷，提前進行弓網維護，避免因弓網工況導致列車運行故障。在進一步的優選實施例中，地面檢測中心150的關聯分析處理計算機可以對車載終端110的分析子模塊1173所判別的拉弧事件等級進行進一步的確認，工作人員如果根據圖像信息等判別其拉弧事件等級不同於分析子模塊1173所判別的拉弧事件等級時，可以進行修改並存儲，從而有利於提高關聯分析的準確性。在還一優選實施例中，地面檢測中心150的關聯分析處理計算機可以對反映弓網工況的拉弧事件進行更為細緻的等級劃分與判別，例如，將拉弧事件劃分5級或5級以上。並且在進行拉弧事件的等級判斷過程中，可以引入電弧圖片、可見光視頻圖像幀和/或受電弓的電流數據進行拉弧事件的等級劃分判斷，從而使反映弓網工況的拉弧事件等級劃分更為準確。
進一步需要說明的是，在基於大量歷史弓網工況數據進行關聯分析處理，可以利用數據挖掘技術形成各種類型的分析和統計報表，幫助人工分析弓網故障形成的潛在因素，定位故障的集中發生區域。這樣，為軌道交通的弓網系統在將來可能發生的弓網故障事件，提供較為準確的預警判斷，儘可能地降低弓網工況不正常所導致的列車運行故障的發生概率。繼續如圖1所述，地面檢測中心150可以對應一條軌道線路設置一個，也可以對應一個軌道線路的多段分別設置多個，還可以對應多條軌道線路設置多個地面檢測中心150。每個地面檢測中心150的操作終端可以為多個，從而可以提供給多個車站的管理人員同時應用弓網工況監測信息或者同時分析處理弓網工況。以上例子主要說明了本發明的軌道交通弓網監測系統。儘管只對其中一些本發明的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解，本發明可以在不偏離其主旨與範圍內以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本發明精神及範圍的情況下，本發明可能涵蓋各種的修改與替換。
權利要求
1.一種軌道交通弓網工況監測系統，用於對一條或多條軌道線路的弓網系統的弓網工況進行監測，其特徵在於，包括: 車載終端，其包括: 車載數據採集模塊，其用於對弓網系統進行弓網工況信息採集以實現對弓網系統的弓網工況進行監視，並同時用於採集列車行駛綜合信息； 車載分析報警模塊，其用於存儲所採集的弓網工況信息和列車行駛綜合信息並基於所述弓網工況信息和列車行駛綜合信息進行在線分析處理，以判斷弓網工況是否異常並在弓網工況被判定為異常時發出報警信息； 地面檢測中心，其基於來自一個或多個所述車載終端的所述弓網工況信息和列車行駛綜合信息對弓網工況進行關聯分析處理；以及 數據通信網絡，其用於實現所述車載終端和地面檢測中心之間的信息傳輸。
2.如權利要求1所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述弓網工況信息包括可見光視頻圖像和特定頻譜圖像；所述車載數據採集模塊包括: 用於採集弓網系統的可見光視頻圖像的可見光視頻圖像採集裝置；以及 用於拍攝弓網系統產生拉弧時的特定頻譜圖像的特定頻譜採集裝置。
3.如權利要求2所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述特定頻譜採集裝置為紫外圖像傳感器和/或紅外圖像傳感器。
4.如權利要求2所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述弓網工況情況通過弓網系統上的拉弧所對應的拉弧事件等級來反映。
5.如權利要求4所述的 軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，在所述在線分析處理中，包括步驟: 判別對應於每一電弧現象的一幀或多幀特定頻譜圖像所對應的拉弧事件等級； 如果拉弧事件等級大於或等於預定級別，則發出所述報警信息。
6.如權利要求5所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述報警信息包括對應該拉弧時刻的特定頻譜圖像幀、對應該拉弧時刻的可見光視頻圖像幀、和/或對應該拉弧時刻的列車行駛綜合信息。
7.如權利要求5所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，判別所述拉弧事件等級時，至少基於特定頻譜圖像幀的灰度等級進行劃分。
8.如權利要求5或7所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，判別所述拉弧事件等級時，至少還基於列車行駛綜合信息的弓網系統受流電流數據進行等級劃分。
9.如權利要求8所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，如果所述弓網系統受流電流數據的變化小於預定值，判別所述拉弧事件至不影響列車運行的等級。
10.如權利要求4或5所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述拉弧事件等級包括以下四個等級: 表示平滑的第一級， 表示產生小電弧且不影響列車運行的第二級， 表示大電弧但不影響列車運行的第三級， 表示大電弧且影響列車運行的第四級； 其中，拉弧事件等級大於或等於第三級，則在線發出所述報警信息。
11.如權利要求1或6所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述列車行駛綜合信息包括至少包括列車速度、弓網系統受流電流數據和列車位置信息。
12.如權利要求11所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述車載數據採集模塊包括: 用於採集弓網系統受流電流數據的感應電流採集裝置；和/或 列車速度採集裝置； 其中所述列車位置信息至少根據所述列車速度計算得出。
13.如權利要求1所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述車載終端還包括無線通信接口模塊，該無線通信接口模塊可操作地接入所述數據通信網絡系統，以至少傳輸所述弓網工況信息、列車行駛綜合信息以及所述在線分析處理所得到數據至所述地面檢測中心。
14.如權利要求13所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述報警信息通過所數據通信網絡進行實時傳輸，所述弓網工況信息和列車行駛綜合信息在所述列車完成預定運行進入車站或車場後進行離線傳輸。
15.如權利要求1所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述車載分析報警模塊包括:主控制器、存儲子模塊和分析子模塊；其中，所述存儲子模塊用於存儲所述弓網工況信息和列車行駛綜合信息，所述分析子模塊用於進行所述在線分析處理，所述主控制器至少用於控制發送所述報警信息。
16.如權利要求1所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述地面檢測中心包括數據存儲伺服器、關聯分析處理計算裝置、操作終端和應用系統伺服器，所述數據存儲伺服器、關聯分析處理計算裝置、操作終端和應用系統伺服器之間通過軌道交通線路區域網實現連接。
17.如權利要求1所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述關聯分析處理用於對多個不同時刻的反映弓網工況的拉弧事件進行比較分析處理，以準確監測弓網工況並預警弓網工況的故障。
18.如權利要求1或16所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述地面檢測中心基於多個車載終端發送過來的所述弓網工況信息、列車行駛綜合信息以及所述在線分析處理所得到數據進行所述關聯分析處理。
19.如權利要求5所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述地面檢測中心還用於確認所述拉弧事件等級。
20.如權利要求5或10所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，所述地面檢測中心將所述拉弧事件等級進行進一步細分，並進一步判斷所述拉弧所對應的細分的拉弧事件等級。
21.如權利要求1所述的軌道交通弓網工況監測系統，其特徵在於，在所述關聯分析處理中，所述地面檢測中心將拉弧事件與其對應時刻的可見光視頻圖像幀、對應時刻的受流電流數據進行關聯。
全文摘要
本發明提供一種軌道交通弓網工況監測系統，屬於軌道交通的檢測技術領域。該監測系統包括車載終端、地面檢測中心、其用於實現車載終端和地面檢測中心的信息傳輸的數據通信網絡。車載終端包括車載數據採集模塊，其用於對弓網系統進行弓網工況信息採集以實現對弓網系統的弓網工況進行監視，並同時用於採集列車行駛綜合信息；還包括車載分析報警模塊，其用於存儲弓網工況信息和列車行駛綜合信息並基於圖像和列車行駛綜合信息進行在線分析處理，以判斷弓網工況是否異常並在弓網工況被判定為異常時發出報警信息。地面檢測中心基於來自一個或多個車載終端的所述圖像和列車行駛綜合信息對弓網工況進行關聯分析處理。
文檔編號B61C17/00GK103115647SQ201310041079
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者趙乎, 王紹銀 申請人:趙乎