智慧軌交——首創(chuàng)長基線雙目法接觸網(wǎng)連續(xù)測量機(jī)器人

摘 要：現(xiàn)有的便攜式接觸網(wǎng)測量儀大多采用點(diǎn)激光+角度傳感器的測距方案，需要人工進(jìn)行對點(diǎn)測量，測量效率低（測量速度約1 km/h），操作繁瑣，攜帶和移動(dòng)作業(yè)十分不便，且會(huì)增加事故風(fēng)險(xiǎn)率。為此，本項(xiàng)目針對接觸網(wǎng)檢測設(shè)備智能改造問題，提出了一種使用雙目測量技術(shù)對接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的解決方案。該方案具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于非接觸式數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集。

關(guān)鍵詞：雙目技術(shù)；雙目技術(shù)；接觸網(wǎng)；導(dǎo)高；拉出值

1 作品簡介

長基線雙目法接觸網(wǎng)連續(xù)測量機(jī)器人主要由動(dòng)力系統(tǒng)、雙目測量系統(tǒng)、智能避障系統(tǒng)、核心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、云端控制系統(tǒng)五個(gè)部分組成。雙目測量系統(tǒng)用于采集接觸網(wǎng)相關(guān)圖像數(shù)據(jù)，利用雙目相機(jī)通過匹配相同點(diǎn)來計(jì)算待測點(diǎn)坐標(biāo)，采用了線激光和補(bǔ)光燈的形式解決匹配畫面單一的難點(diǎn)；核心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)深度學(xué)習(xí)圖像算法對接觸網(wǎng)測量的關(guān)鍵點(diǎn)位置進(jìn)行圖像識(shí)別，將其位置進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)記，并且數(shù)據(jù)可自動(dòng)通過圖像識(shí)別標(biāo)注，最后將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理并上傳云端，根據(jù)現(xiàn)場需求可選擇5G、WiFi、無線電通信方式；智能避障系統(tǒng)搭載TOF激光雷達(dá)，可偵測10 m范圍內(nèi)的障礙物并定位距離和方向；被動(dòng)安全保護(hù)采用防撞觸邊，可起到緩沖撞擊，并控制小車急停及關(guān)閉系統(tǒng)；云端控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)察機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)并控制機(jī)器人運(yùn)行。該機(jī)器人能夠滿足高鐵、普鐵、地鐵三種不同應(yīng)用場景，滿足不同的精度需求。

2 技術(shù)原理

本項(xiàng)目在相機(jī)安裝座上設(shè)計(jì)有4個(gè)自由度的調(diào)節(jié)，在相機(jī)標(biāo)定時(shí)可以進(jìn)行共面性調(diào)試，避免因?yàn)榛€距離較長使

2個(gè)相機(jī)安裝出現(xiàn)不共面現(xiàn)象進(jìn)而導(dǎo)致測量精度降低。同時(shí)，提出基于閉環(huán)控制的電動(dòng)垂直軌道的方案，縮短了機(jī)器人車體長度，并且能夠保持良好的垂直軌道效果，有效地降低了機(jī)器人總質(zhì)量，使其控制在單人便攜的10 kg以內(nèi)。

系統(tǒng)采用長焦距長基線測量方案，滿足高精度大量程測量要求。接觸網(wǎng)的導(dǎo)高量程為5 300～6 500 mm，拉出值量程為±600 mm，測量機(jī)器人在滿足量程要求的前提下，導(dǎo)高測量精度達(dá)到0.5‰，拉出值測量精度達(dá)到3‰，測量精度高、量程大。

項(xiàng)目運(yùn)用深度神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行特征識(shí)別，并將北斗衛(wèi)星定位與地圖融合算法，自動(dòng)識(shí)別支柱、定位器、吊弦的位置并記錄對應(yīng)的導(dǎo)高拉出值，有效地改進(jìn)了區(qū)域建議網(wǎng)絡(luò)，提高了圖像識(shí)別的速度，實(shí)現(xiàn)了自主行走和避障、全自動(dòng)測量。

3 創(chuàng)新點(diǎn)及市場前景

本產(chǎn)品能夠通過云端控制平臺(tái)遠(yuǎn)程命令控制其在指定的線路上自主測量接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)，該平臺(tái)可搭載于Android、iOS、PC端，相比于傳統(tǒng)人工手動(dòng)測量，操作更加簡便；在軌測量的運(yùn)行速度可達(dá)5 km/h，相比較傳統(tǒng)的人工測量效率可提高5倍以上；搭載了WiFi、5G、無線電通信模式，可以實(shí)時(shí)查看測量數(shù)據(jù)并控制該機(jī)器人的運(yùn)行。

目前我國鐵路上大量裝備的接觸網(wǎng)測量裝置（例如DJJ-8）為點(diǎn)激光式測量、純手動(dòng)操作，每次測量都需要進(jìn)行人工操作對點(diǎn)，且只能單點(diǎn)測量，費(fèi)事費(fèi)力，效率十分低下。隨著鐵路運(yùn)輸?shù)母咝Щ@種手動(dòng)測量的方式已經(jīng)不能滿足新時(shí)代下的鐵路運(yùn)維需求。因此，針對電氣化鐵路建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)，研發(fā)全自動(dòng)的鐵路接觸線測量裝備對接觸線進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、非接觸的檢測是必不可少的。我們的目標(biāo)市場主要是全國的高鐵、普鐵、地鐵的接觸網(wǎng)安全檢測的中場，接觸線的安全性直接影響電力機(jī)車的安全運(yùn)行，接觸網(wǎng)檢測設(shè)備是鐵路線的必要設(shè)備，每10公里接觸線需要2臺(tái)檢測設(shè)備，至今中國鐵路運(yùn)營電氣化里程量達(dá)10萬公里，即需要2萬臺(tái)接觸線檢測設(shè)備，我們設(shè)備售價(jià)10萬，所以市場規(guī)模可達(dá)200億，我們的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對接觸網(wǎng)的全自動(dòng)化高效精準(zhǔn)檢測。