列车受电弓动态性能检测系统设计

摘要

随着我国列车运行速度的不断提高，为保障列车的安全运行，对列车受电弓动态性能参数的检测已变得愈发重要。其中，受电弓与接触网之间的接触力、硬点、接触网导线高度、等参数的测试是反映弓网运行状况、可靠性、机车受流质量和运行质量的重要指标。本文在对受电弓动态性能检测方法进行研究、分析的基础上，设计出一整套受电弓动态性能检测系统，以期对铁路事业的发展做出贡献。
　　本文对受电弓和接触网之间的受力状况、硬点定义、硬点产生的原因及危害、接触网导线高度的定义、弓网拉弧产生的原因和危害进行了深入的了解和分析。在查阅并比较国内外测量接触力、硬点、接触线高度以及弓网拉弧的方法的基础上，提出了本系统采用的接触式和非接触式相结合的检测方案。设计了对受电弓接触力、硬点、接触网导线高度和弓网拉弧进行检测的总体方案。阐述了受电弓动态性能检测系统的工作原理和流程，确定了系统的硬件结构。完成检测系统的软件设计:基于LabVIEW开发平台，编写了接触力、硬点、高度检测程序，实现对受电弓接触力、硬点、接触网导线高度的检测以及拉弧视频的采集存储;基于OpenCV图像处理技术，通过Visual Studio开发平台，编写了拉弧视频图像处理程序，实现对弓网拉弧的判断和拉弧持续时间的计算。并通过试验对搭建的受电弓动态性能检测系统进行校准。
　　最后对可能造成检测系统的各种误差进行分析，同时指出了进一步完善系统所需要做的工作。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内受电弓动态特性检测系统研究现状

1．2．2 国外受电弓动态特性检测系统研究现状

1．3 课题来源和设计要求

1．4 本文的主要研究内容和章节安排

第2章 受电弓动态性能检测方法研究

2．1 受电弓接触力检测方法研究

2．1．1 受电弓接触力描述

2．1．2 接触力计算方法

2．1．2 受电弓接触力检测方法

2．2 弓网硬点检测方法研究

2．2．1 弓网硬点描述

2．2．2 硬点产生原因

2．2．3 硬点的危害

2．2．4 弓网硬点检测方法

2．3 接触线高度检测方法研究

2．3．1 接触线高度描述

2．3．2 接触线高度检测方法

2．4 弓网拉弧检测方法研究

2．4．1 弓网拉弧描述

2．4．2 弓网拉弧的危害

2．4．3 弓网拉弧检测方法

2．5 图像处理理论基础

2．5．1 图像类型

2．5．2 图像平滑

2．5．3 图像二值化

第3章 受电弓动态性能检测系统总体方案设计

3．1 系统总体方案设计

3．1．1 弓网系统动态性能检测系统技术要求

3．2受电弓接触力检测子系统设计

3．2．1 接触力检测子系统结构

3．2．2 称重传感器的选型

3．3 硬点检测子系统设计

3．3．1 硬点检测子系统结构

3．3．2 加速度传感器的选型

3．4 接触线高度检测子系统设计

3．4．1 接触线高度检测子系统结构

3．4．2 激光测距仪选型

3．5 弓网拉弧检测子系统设计

3．5．1 弓网拉弧检测子系统结构

3．5．2 拉弧弧光频谱分析

3．5．3 紫外相机的选型及安装位置

第4章 受电弓动态性能检测系统软件设计

4．1 软件开发工具简介

4．1．1 LabVIEW软件简介

4．1．2 OpenCV简介

4．2 软件总体设计

4．3 接触力、硬点、高度检测程序设计

4．3．1 初始化程序设计

4．3．2 接触力检测程序设计

4．3．3 硬点检测程序设计

4．3．4 接触线高度检测程序设计

4．3．5 拉弧视频采集程序设计

4．4 拉弧视频图像处理程序设计

4．4．1 视频分割程序设计

4．4．2 图像预处理程序设计

4．4．3 弓网拉弧判断程序设计

4．4．4 拉弧持续时间确定程序设计

第5章 受电弓动态性能测量试验与试验结果分析

5．1 试验装置构成

5．2 试验过程

5．3 试验结果分析

5．3．1 弓网接触力检测结果分析

5．3．2 硬点检测结果分析

5．3．3 拉弧检测结果分析

5．3．4 接触线高度检测结果分析

第6章 受电弓动态检测系统误差分析

6．1 检测系统自身元器件精度带来的系统误差

6．2 检测系统周围电磁干扰误差

6．3 温度漂移造成的输出非线性误差

致谢

参考文献

附录