高速铁路弓网燃弧检测系统研究

论文摘要

电气化和高速化是当今世界铁路运输发展的大趋势,近些年来,我国高速铁路建设也不断完善。随着我国电气化铁路事业的飞速发展,高速铁路客运专线对弓网间受流质量的要求也越来越高。由于弓网离线是影响弓网间良好受流的一个重要因素,而弓网燃弧又是弓网离线的重要体现,因此弓网燃弧越来越受到人们的重视。本文在研究国内外现有弓网离线检测方法的基础上,设计了基于图像处理技术的高速铁路弓网燃弧检测系统。本系统采用安装于受电弓两侧的智能面阵高速摄像机,对接触线进行连续拍摄,利用图像处理技术提取弧光边界,并实时获取Tax箱传输的位置信息,保存检测数据供有关部门参考。本文首先基于电接触理论研究了弓网燃弧的特性、产生燃弧现象的原因及弓网燃弧现象的危害；在比较分析了数字图像处理相关算法后设计了适用于本系统的图像处理算法；在研究相机成像原理后,根据检测任务对系统的要求及对系统工作环境的研究,选择了北京微视公司研发的MVC1000DAM-GE30千兆网球彩色摄相机和4mm的广角镜头作为数据采集单元,选取稳定可靠的工控机作为数据处理单元,实现了对硬件结构的相应设计；以软件工程思想为指导,软件工程技术为依托,对检测系统软件进行了分析、设计与具体实现,最终完成了高速铁路弓网燃弧检测系统的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外弓网离线检测研究现状
• 1.2.1 电流法
• 1.2.2 电阻法
• 1.2.3 电容-电阻法
• 1.2.4 压力检测法
• 1.3 论文的研究内容、意义及章节安排
• 1.3.1 论文的研究内容和意义
• 1.3.2 论文章节安排
• 第2章 弓网燃弧特性研究
• 2.1 弓网燃弧特性分析
• 2.2 弓网燃弧产生的原因
• 2.3 燃弧的危害
• 第3章 弓网燃弧数字图像处理算法
• 3.1 数字图像处理简介
• 3.2 图像平滑
• 3.2.1 消噪声掩模法
• 3.2.2 领域平均法
• 3.3 几种边缘提取算法
• 3.3.1 LoG算子
• 3.3.2 Canny算子
• 3.3.3 基于梯度的边缘检测算子
• 3.4 检测系统算法
• 3.4.1 图像处理算法设计
• 3.4.2 抗干扰算法设计
• 第4章 系统硬件结构设计
• 4.1 系统结构设计
• 4.2 系统的设计原则及功能
• 4.2.1 系统检测对象与设计原则
• 4.2.2 系统的检测功能
• 4.3 系统硬件设备
• 4.3.1 相机选型
• 4.3.2 相机镜头选型
• 4.3.3 MVC1000DAM—GE30千兆网球彩色摄相机技术规格
• 4.3.4 工业PC机
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 开发平台的选择
• 5.2 系统软件结构及工作流程
• 5.2.1 软件结构设计
• 5.2.2 工作流程
• 5.3 启动界面
• 5.4 软件实现
• 5.4.1 摄像机参数设置
• 5.4.2 获取相机数据
• 5.4.3 图像处理算法
• 5.5 系统测试
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果