基于圖像識別自動捕捉功能的集電器在雙源無軌電車的應用

北京公共交通控股（集團）有限公司 邵 強 趙汝亮

1 無軌電車傳統集電器捕捉線網的問題和不足

傳統雙源無軌電車的集電器依靠通斷閥控制氣缸，實現集電器的單一升降功能，集電器的橫擺運動不受控制。在定點停車升集電器捕捉線網時，對駕駛員停車位置要求高，若停車左右偏差稍大，一次捕捉線網成功率會很低，嚴重時需要駕駛員下車手動拉集電桿搭線（圖1），導致停車時間過長，嚴重影響正常運營秩序并可能造成交通擁堵。另一方面，一次捕捉線網成功率低，也導致在車輛捕捉線網后行車時易發生脫線情況，若駕駛員不注意就會發生集電器刮擦線網，損壞集電桿和集電靴。

圖1 駕駛員手工升桿

此外，雙源無軌電車的集電器沒有狀態監控系統，在車輛行駛時發生脫線，不能及時收回集電器，輕則集電器與架空線網設備發生刮擦，損壞集電桿和集電靴，嚴重時會導致架接觸線網垮塌、電線桿傾倒等事故。

2 無軌電車集電器圖像識別和姿態控制技術的應用

基于現有集電器以上不足點，在現有集電器基礎上增加智能捕捉系統，通過運用圖像識別技術和集電器姿態控制技術，實現了停車時集電器自動捕捉線網的功能，大大提高了一次捕捉線網成功率，降低了駕駛員的勞動強度。通過應用集電器姿態監測技術，實時監測集電器的姿態，在集電器姿態發生異常時自動及時收回集電桿，既減少分散駕駛員的注意力，也避免安全事故的發生。圖2為智能集電器俯視圖。

智能捕捉系統通過超廣角相機配合圖像識別算法，實現以車輛為中心4米寬度內的線網設備自動識別，并通過屏幕顯示給駕駛員，駕駛員按下升集電器按鍵授權后，集電器的姿態控制器發指令給橫擺運動系統和豎擺運動系統，兩個運動系統調整集電器位置，使集電器運動到線網設備處，實現自動捕捉線網設備，此過程不需要任何人為因素的介入。智能捕捉系統夜間可向駕駛員提示識別情況（圖3）。

在車輛運行過程中若發生集電器脫線，集電器姿態監測系統能夠立刻識別并采取速降保護動作，同時對駕駛員進行聲光警告提示，還能對車輛進行限速，以避免發生集電器刮擦線網。

圖2 智能集電器俯視圖

圖3 智能捕捉系統夜間提示駕駛員已經識別到線網設備（圖中白線）

3 智能集電器的應用及效果

（1）從2015年12月起，北京公交電車分公司在102路電車進行了智能集電器車輛道路試驗和運營試驗。經過對保養記錄進行統計，4輛試驗車累計試驗運營里程超過25.3萬公里，其中201號單車試驗運營里程超過10萬公里，運營時間超過2年6個月。

圖4 北京公交無軌電車車頂安裝的智能集電器

經對4輛試驗車的返廠記錄和保養記錄進行查詢，在升級為智能捕捉集電器以后，車輛的集電器刮擦及返廠維修明顯降低，經過對駕駛員進行調查，試驗車在運行期間，集電器自動捕捉性能穩定可靠，避免停車時看標記對位，提高了捕捉成功率，而且脫線后可自動收回避免掛線，得到駕駛員的好評。圖4為安裝在車頂部的智能集電器。

（2）青島公交集團從2017年2月起，在青島5路電車隊1556號車進行了進行智能集電器車輛道路試驗和運營試驗（圖5），該車累計運行6萬多公里，智能集電器運行穩定可靠，碳塊維護方便，贏得車隊駕駛員的點贊。

圖5 青島公交1556號運營試驗車

（3）2017年9月，青島溫馨巴士投入20輛搭載智能集電器的純電動公交車，在新韻路場站776路示范運營，20輛車累計運行里程超過50萬公里，在車輛運營間隔快速充電方面表現優異，車輛的出勤率達到了傳統燃油車輛水平，無需再為車輛進行夜間充電。